电子器件制造技术

本文公开了一种电子器件，包括：线性输出级，被配置成根据输入电压生成至输出节点的输出电压；以及降压输出级，被配置成根据输入电压生成至输出节点的输出电压。控制电路被配置成：如果负载用于将输出电压维持在期望电平处所需的电流小于限制电流，则启用线性输出级且禁用降压输出级；以及如果负载用于将输出电压维持在期望电平处所需的电流大于限制电流，则启用降压输出级并且在启用降压输出级之后的延迟时间段处禁用所述线性输出级。根据本申请的方案，可以提供一种能够在降压模式以及低功率待机模式中操作的改进的电压调节器，从而提高电压调节器的效率。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及电压调节器的领域，且更具体而言，涉及一种能够在低功耗待机模式和降压模式中操作的电压调节器。
技术介绍
降压调节器是一种开关电压调节器，其将未调节的输入电压转换成较低的经调节的输出电压。电压调节器所消耗的电流可以被分成两部分，即提供给负载的功率和提供给降压调节器本身的功率。在正常操作中，当负载所需的电流处于某个范围内时，调节器可以保持高转换效率，因为提供给负载的功率远高于提供给降压调节器本身的功率。当负载所需的电流较低或甚至为零时，转换效率低得多，因为从电源提供的功率中的大部分被提供给降压调节器本身。出于对当负载所需的电流较低时提高降压调节器的效率的考虑，期望在降压调节器的领域中有进一步的进展。
技术实现思路
提供本概述以引入以下在具体实施方式中进一步描述的概念选择。本概述并非旨在指出所要保护的主题的关键点或必要特征，也不旨在用于辅助限制所要保护的主题的范围。本申请的目的就在于提供一种改进的降压调节器。本文所公开的电子器件包括：线性输出级，被配置成根据输入电压生成至输出节点的输出电压；降压输出级，被配置成根据输入电压生成至输出节点的输出电压。控制电路被配置成：如果负载用于将所述输出电压维持在期望电平处所需的电流小于限制电流，则启用所述线性输出级且禁用所述降压输出级；以及如果负载用于将输出电压维持在期望电平处所需的电流大于限制电流，则启用所述降压输出级且在启用所述降压输出级之后的延迟时间段处禁用所述线性输出级。本文还公开了一种电子器件包括：误差放大器，被配置成根据参考电压和来自反馈节点的反馈电压来生成误差节点上的误差电压；以及线性输出级，被配置成按照使得流过输出节点的输出电流不大于限制电流的方式，根据来自输入节点的输入电压生成至输出节点的输出电压。降压输出级被配置成按照使得流过输出节点的输出电流大于限制电流的方式，根据所述输入电压生成至输出节点的输出电压。反馈回路将所述输出节点耦合到所述反馈节点，以及控制电路被配置成：根据所述误差电压来选择性地启用和禁用所述线性输出级和所述降压输出级，所述降压输出级的选择性启用在所述线性输出级的选择性禁用之前的延迟时间段处出现。根据本申请的方案，可以提供一种能够在降压模式以及低功率待机模式中操作的改进的电压调节器，从而提高电压调节器的效率。附图说明图1是根据本公开的能够在降压模式和低功耗待机模式中操作的调节器的示意性框图。图2是图1的调节器的更详细示意图。具体实施方式在以下的描述中，阐述多种细节以提供对本公开的理解。然而，本领域技术人员将明白的是，本公开的实施例可以在没有这些细节的情况下进行实施，并且从所描述的实施例进行的多种变型或修改可以是可行的。总体而言，这里公开的是一种能够在降压模式以及低功率待机模式中操作的电压调节器。为此，向降压调节器添加限制电流的线性输出级，以当负载需求电流低时在处于待机模式的同时在输入和输出之间传导功率。同时，禁用在待机模式中无用的降压输出级，以节省功率。降压调节器本身的误差放大器在低功率模式期间控制线性输出级。因而，电压调节器当处于低功率模式时作为线性调节器工作并且当处于正常操作模式时作为降压调节器工作。在误差放大器的输出和线性输出级的输入之间添加偏移电压，以助于在线性模式和降压模式之间进行切换。使用控制电路来确定将启用电压调节器的哪个部分。更具体而言，在图1中示出了电压调节器100。电压调节器100包括误差放大器102，误差放大器102接收参考电压Vref和反馈电压Vfb作为输入并且生成至节点VC的误差电压Vc。误差放大器102具有被耦合至电源电压Vcc和接地的供电端子。补偿网络104被耦合在节点VC和接地之间。补偿网络104包括串联耦合的电阻器R0和电容器C0，该串联耦合的电阻器R0和电容器C0在节点VC和接地之间与电容器C1并联耦合。节点VC直接耦合到控制电路107、降压输出级120并且通过偏移生成器VOFFSET而耦合到线性输出级106。控制电路107向线性输出级106和降压调节器120二者提供输出。线性输出级106向输出节点VOUT提供输出，而降压调节器120向电感器L1提供输出，电感器L1耦合到输出节点VOUT。二极管D1的阴极耦合到电感器L1的第一端子，并且二极管D1的阳极耦合至接地。如果所示降压架构使用异步整流技术，则二极管D1是降压架构的续流二极管。如果所示降压架构使用同步整流技术，则二极管D1可以由低侧开关取代。串联耦合的电阻器R1和R2被耦合在电感器L1的第二端子与接地之间。负载电容器或输出滤波器电容器Cload被耦合在输出节点VOUT与接地之间，并且负载130被耦合在输出节点VOUT与接地之间。在操作中，误差放大器102根据参考电压Vref和反馈电压Vfb之间的差别来生成误差节点VC上的误差电压Vc。反馈电压Vfb是由分压器在节点VFB处所分出的输出电压Vout的电压，该分压器由被耦合在输出节点VOUT与接地之间的电阻器R1和R2形成。补偿网络104提供环路稳定性。控制电路107根据误差电压Vc来选择性地启用和禁用线性输出级106和降压输出级120。更具体地，当调节器在待机模式中操作时，如果所生成的误差电压Vc在至少阈值时间段内低于阈值电压，则控制电路107则启用线性输出级106并禁用降压输出级120。当调节器在正常操作模式中操作时，如果误差电压Vc不低于阈值电压，则控制电路107则禁用线性输出级106并启用降压输出级120。线性输出级106当被启用时，按照使得流过输出节点VOUT的输出电流不大于限制电流的方式，根据输入电压Vin来生成输出电压Vout。限制电流在例如10ma量级上。相反，降压输出级120当被启用时，被配置为按照使得流过输出节点VOUT的输出电流大于限制电流的方式，根据输入电压Vin来生成输出电压Vout。因此，换言之，如果负载130为了将输出电压Vout维持在期望电平处所需的电流不大于限制电流，则控制电路107启用线性输出级106并禁用降压输出级120，并且如果负载130为了将输出电压Vout维持在期望电平处所需的电流大于限制电流，则控制电路107禁用线性输出级106并启用降压输出级120。除了当在正常操作模式中操作时的功耗减小之外，由于限制电流，线性输出级106的功率晶体管可以较小，也节省了硅面积。参照图2，将给出电压调节器100的更多细节。具体而言，控制电路107包括被耦合到节点OV的电流生成器IOV。晶体管M5的漏极被耦合到节点OV，源极通过电阻器R3被耦合至接地，栅极被耦合至节点VC。第一延迟模块108具有被耦合到节点OV的输入和被耦合到NAND门110的第二输入的输出。NAND门110的第一输入也被耦合到节点OV。NAND门110的输出被耦合到第二延迟模块114的输入，该第二延迟模块114的输出又被耦合到NAND门112的第二输入。NAND门112的第一输入被耦合到NAND门110的输出，并且NAND门112的输出被耦合到线性输出级106。更具体而言，线性输出级106包括限制电流生成器ILIM。晶体管M4的源极耦合到限制电流生成器ILIM，漏极耦合到节点N2，栅极耦合到NAND门112的输出。晶体管M3的源极耦合到节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子器件，其特征在于，包括：线性输出级，被配置成根据输入电压生成至输出节点的输出电压；降压输出级，被配置成根据所述输入电压生成至所述输出节点的所述输出电压；以及控制电路，被配置成：如果负载用于将所述输出电压维持在期望电平处所需的电流小于限制电流，则启用所述线性输出级且禁用所述降压输出级；如果所述负载用于将所述输出电压维持在所述期望电平处所需的所述电流大于所述限制电流，则启用所述降压输出级并且在启用所述降压输出级之后的延迟时间段处禁用所述线性输出级。

【技术特征摘要】
1.一种电子器件，其特征在于，包括：线性输出级，被配置成根据输入电压生成至输出节点的输出电压；降压输出级，被配置成根据所述输入电压生成至所述输出节点的所述输出电压；以及控制电路，被配置成：如果负载用于将所述输出电压维持在期望电平处所需的电流小于限制电流，则启用所述线性输出级且禁用所述降压输出级；如果所述负载用于将所述输出电压维持在所述期望电平处所需的所述电流大于所述限制电流，则启用所述降压输出级并且在启用所述降压输出级之后的延迟时间段处禁用所述线性输出级。2.如权利要求1所述的电子器件，其特征在于，如果根据所述输出电压生成的误差电压在至少阈值时间段内小于阈值电压，则所述控制电路启用所述线性输出级且禁用所述降压输出级。3.如权利要求1所述的电子器件，其特征在于，如果根据所述输出电压生成的误差电压不小于阈值电压，则所述控制电路禁用所述线性输出级且启用所述降压输出级。4.一种电子器件，其特征在于，包括：误差放大器，被配置成根据参考电压和来自反馈节点的反馈电压来生成误差节点上的误差电压；线性输出级，被配置成按照使得流过输出节点的输出电流不大于限制电流的方式，根据来自输入节点的输入电压来生成至所述输出节点的输出电压；降压输出级，被配置成按照使得流过所述输出节点的所述输出电流大于所述限制电流的方式，根据所述输入电压来生成至所述输出节点的所述输出电压；反馈回路，将所述输出节点耦合到所述反馈节点；以及控制电路，被配置成：根据所述误差电压来选择性启用和禁用所述线性输出级和所述降压输出级，所述降压输出级的选择性启用在所述线性输出级的选择性禁用之前的延迟时间段处出现。5.如权利要求4所述的电子器件，其特征在于，如果所述误差电压在至少阈值时间段内小于阈值电压，则所述控制电路启用所述线性输出级且禁用所述降压输出级。6.如权利要求4所述的电子器件，其特征在于，如果所述误差电压不小于阈值电压，则所述控制电路禁用所述线性输出级且启用所述降压输出级。7.如权利要求4所述的电子器件，其特征在于，所述线性输出级包括：限制电流生成器，被配置成生成所述限制电流；电流镜，具有耦合到第一节点的输入和耦合到所述输出节点的输出；以及第三晶体管和第四晶体管，源极和漏极连接在所述第一节点和所述限制电流生成器之间，所述第三晶体管根据所述误差电压来控制，所述第四晶体管通过所述控制电路来控制。8.如权利要求7所述的电子器件，其特征在于，所述电流镜包括：晶体管，具有耦合到所述输入节点的第一导电端子、耦合到所述第一节点的第二导电端子以及控制端子；第一晶体管，具有耦合到所述输入节点的第一导电端子、耦合到所述输出节点的第二导电端子以及耦合到所述晶体管的控制端子的控制端子。9.如权利要求4所述的电子器...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔正昊，
申请(专利权)人：世意法北京半导体研发有限责任公司，
类型：新型
国别省市：北京;11