双模式低压差线性稳压器制造技术

本发明专利技术涉及双模式低压差线性稳压器。在一个示例中，一种方法包括在电压调节模式或功率平衡模式中的一个下操作LDO稳压器系统。该方法进一步包括：将一个或多个各参考电压与一个或多个各反馈电压相比较以确定需要由LDO稳压器系统输送的电流量的变化，其中，第一参考电压跨参考电阻器且第一反馈电压跨分流电阻器；以及响应于需要由LDO稳压器系统输送的电流量的变化，调整流过晶体管的电流量以将负载保持在恒定输出电压电平。还描述了实施该方法的电路和系统。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及DC线性稳压器，并且更特别地涉及低压差（LDO）稳压器。
技术介绍
DC线性稳压器被设计成在一定的输出阻抗范围内将输出电压保持在恒定电压电平。如果存在输出或输入方面的变化（例如，由稳压器驱动的负载的变化或源电压的变化），则稳压器修正该变化以将输出电压保持在恒定电压电平。例如，如果由于负载阻抗的变化而存在需要由稳压器输送的电流量的突然变化，则稳压器的输出电压电平可暂时地偏离恒定输出电压电平，直至稳压器修正负载阻抗的变化并以恒定电压电平输出电压为止。
技术实现思路
一般地，本公开描述了用以用晶体管来控制低压差（LDO）线性稳压器以在电压调节模式或功率平衡模式下操作的系统、设备以及技术。LDO线性稳压器在电压调节模式下充当过电流保护电压控制电压源或者在功率平衡模式下充当电流控制电流源。在本公开中所描述的技术可提供高性能（例如，低静态电流和快速动态响应）LDO线性稳压器，其可在电压调节模式或功率平衡模式下操作。在一个示例中，本公开针对一种包括在电压调节模式或功率平衡模式中的一个下操作LDO稳压器系统的方法。操作LDO稳压器系统的方法包括将一个或多个各参考电压与一个或多个各反馈电压相比较以确定需要由LDO稳压器系统输送的电流量的变化，其中，第一参考电压跨参考电阻器且第一反馈电压跨分流电阻器；以及响应于需要由LDO稳压器系统输送的电流量的变化，调整流过晶体管的电流量以将负载保持在恒定输出电压电平。在另一示例中，本公开针对一种低压差（LDO）稳压器系统，其包括：连接到低压差（LDO）线性稳压器的电源和LDO线性稳压器的负载的晶体管，其中，所述晶体管输送要将LDO线性稳压器的输出保持在恒定输出电压电平所需的电流量；分流电阻器，其与所述晶体管串联连接；参考级，其中，该参考级包括连接到LDO线性稳压器的电源的参考电阻器和连接至接地的电流源；第一放大级，其中，所述第一放大级生成与跨分流电阻器的电压降与跨参考电阻器的参考电压之间的差成比例的第一电流；第二放大级，其中，该第二放大级生成与比例输出电压和第二参考电压的差成比例的第二电流；以及输出缓冲级，其连接在第一和第二放大级的组合输出端与晶体管的栅极之间，其中，该输出缓冲级生成用以基于来自组合输出端的输出而控制晶体管的控制信号，其中，处于电压调节模式的第一放大级被配置成吸收第一电流，其中，处于功率平衡模式的第一放大级被配置成吸收或发起（source）第一电流，其中，处于电压调节模式的第二放大级被配置成吸收或发起第二电流，并且其中，处于功率平衡模式的第二放大级被配置成将第二电流与组合输出端隔离。在另一示例中，本公开针对一种设备，该设备包括用于在电压调节模式下操作LDO稳压器系统的装置和用于在功率平衡模式下操作LDO稳压器系统的装置。用于在电压调节模式和功率平衡模式下操作LDO稳压器系统的装置还包括用于将一个或多个各参考电压与一个或多个各反馈电压相比较以确定需要由LDO稳压器系统输送的电流量的变化的装置，其中，第一参考电压跨参考电阻器且第一反馈电压跨分流电阻器；以及响应于需要由LDO稳压器系统输送的电流量的变化，用于调整流过晶体管的电流量以将负载保持在恒定输出电压电平的装置。在附图和以下描述中阐述了在本公开中描述的一个或多个示例的细节。根据本描述和附图以及根据权利要求，本技术的其它特征、对象以及优点将是显而易见的。附图说明图1是图示出根据在本公开中描述的技术的在电压调节模式或功率平衡模式下操作的示例LDO稳压器系统的概念框图。图2是图示出根据在本公开描述的技术的LDO稳压器系统的更详细示例的电路图。图3是图示出根据在本公开中描述的技术的LDO稳压器系统的功率平衡模式的示例的电路图。图4是图示出根据本公开的LDO稳压器系统的更详细示例的电路图。图5是图示出根据本公开的使LDO稳压器系统在功率平衡模式下操作的更详细示例的电路图。图6是图示出根据本公开的LDO稳压器系统的规格的表格。图7是图示出根据本公开的在电压调节模式或功率平衡模式下操作LDO稳压器系统的示例技术的流程图。具体实施方式在本公开中描述的技术涉及被配置成在一定负载阻抗范围内保持恒定输出电压电平的低压差（LDO）线性稳压器（在本文中也被描述为“LDO稳压器”或“LDO稳压器系统”）。在一些示例中，LDO稳压器系统可包括两个LDO稳压器，其在LDO稳压器系统的电压调节模式下单独地操作或者在LDO稳压器系统的功率平衡模式下并行地操作。为了便于理解，在电压调节模式下描述具有可包括片外部分（即，并非“完全集成在芯片上”）的晶体管（例如，外部PNPBJT或PFET器件）的LDO稳压器的操作，并且在功率平衡模式下描述两个LDO稳压器的操作。LDO稳压器系统可接收一个或多个参考电压和一个或多个反馈电压作为输入并基于该一个或多个参考电压和一个或多个反馈电压来输出电流。在一些示例中，LDO稳压器系统需要输送的电流量可改变，并且在一些情况下突然低改变。例如，LDO稳压器系统可连接到多个负载，并且负载中的一个可变得断开的，从而引起LDO稳压器系统需要输送的电流量的变化。LDO稳压器系统需要输送的电流量的变化可促使输出电压偏离恒定输出电压电平。如更详细地描述的，LDO稳压器系统包括两个模式：电压调节模式和功率平衡方式。在电压调节模式下，为了使输出电压稳定回到恒定输出电压电平，LDO稳压器系统还可接收输出电压或与该输出电压成比例的电压作为反馈电压。LDO稳压器系统可将反馈电压与一个或多个参考电压中的一个相比较并调整LDO稳压器系统的电流，使得输出电压稳定回到恒定输出电压电平。在一些示例中，在电压调节模式下，LDO稳压器系统可通过使用两个误差放大器（一个用于备用操作且另一个用于活动模式操作）来自主地适应于负载条件。在这些示例中，LDO稳压器系统可不要求单独的控制机制或反馈环路以在低功率（备用）模式与高功率（活动）模式之间切换。LDO稳压器系统使输出电压稳定回到恒定输出电压电平所花费的时间被称为瞬态响应时间。一般地，优选相对快速地使输出电压稳定回到恒定输出电压电平（即，具有快速瞬态响应时间）。作为一个示例，小于3微秒（μs）的瞬态响应时间可以是期望的。在一些示例中，在电压调节模式下，瞬态响应时间可以是1μs，并且在功率平衡模式下，瞬态响应时间可小于3μs。然而，虽然快速瞬态响应时间可能是期望的，但还可能使瞬态响应时间期间的输出电压的过冲和下冲最小化以及使LDO稳压器系统的静态电流最小化并使连接到负载的电容器的尺寸最小化。在功率平衡模式下，为了使用同一芯片上的通道（pass）器件（例如，MOSFET）来增加单独完全集成LDO稳压器的电流能力，LDO稳压器系统可接收跨分流电阻器的电压作为反馈电压。LDO稳压器系统可将反馈电压与一个或多个参考电压中的一个相比较并调整LDO稳压器系统的电流，使得晶体管到负载的输出电流反映从单独完全集成LDO稳压器到负载的输出电流。在一些示例中，可用分流电阻器的电阻值对流过单独完全集成LDO稳压器的通过器件的电流量与流过晶体管的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：在电压调节模式或功率平衡模式中的一个下操作LDO稳压器系统，操作LDO稳压器系统的所述方法包括：　　将一个或多个各参考电压与一个或多个各反馈电压相比较以确定需要由LDO稳压器系统输送的电流量的变化，其中，第一参考电压跨参考电阻器且第一反馈电压跨分流电阻器；以及　　响应于需要由LDO稳压器系统输送的电流量的变化，调整流过晶体管的电流量以将负载保持在恒定输出电压电平。

【技术特征摘要】
2014.11.29 US 14/5561111.一种方法，包括：
在电压调节模式或功率平衡模式中的一个下操作LDO稳压器系统，操作LDO稳压器系统的所述方法包括：
将一个或多个各参考电压与一个或多个各反馈电压相比较以确定需要由LDO稳压器系统输送的电流量的变化，其中，第一参考电压跨参考电阻器且第一反馈电压跨分流电阻器；以及
响应于需要由LDO稳压器系统输送的电流量的变化，调整流过晶体管的电流量以将负载保持在恒定输出电压电平。
2.权利要求1的方法，其中，LDO稳压器系统在电压调节模式下操作，其中，需要由LDO稳压器系统输送的电流量的变化基于第二参考电压与第二反馈电压的比较，并且其中，第二参考电压是输入，并且第二反馈电压是与跨负载的输出电压成比例的电压。
3.权利要求2的方法，其中，LDO稳压器系统在电压调节模式下操作，并且其中，如果第一反馈电压大于第一参考电压，则调整流过晶体管的电流量以将负载保持在恒定输出电压电平受限。
4.权利要求1的方法，其中，所述LDO稳压器系统在功率平衡模式下操作，并且其中，需要由LDO稳压器系统输送的电流量的变化基于第一参考电压与第一反馈电压的比较。
5.权利要求1的方法，其中，将一个或多个参考电压与一个或多个反馈电压相比较包括用第一放大器基于第一参考电压与第一反馈电压的比较来生成第一电流。
6.权利要求1的方法，其中，将一个或多个参考电压与一个或多个反馈电压相比较包括用第二放大器基于第二参考电压与第二反馈电压的比较来生成第二电流，并且其中，第二参考电压是输入且第二反馈电压是与跨负载的输出电压成比例的电压。
7.权利要求1的方法，其中，调整流过晶体管的电流量以将负载保持在恒定输出电压电平包括：
由输出缓冲级从第一和第二放大器的组合输出端接收一定量的电流；以及
由输出缓冲级基于从组合输出端接收到的电流量而在晶体管的栅极处生成控制信号。
8.权利要求7的方法，其中，所述控制信号是用于p沟道场效应晶体管（PFET）的电压信号或用于PNP双极结晶体管的电流信号。
9.一种低压差（LDO）稳压器系统，包括：
晶体管，连接到低压差（LDO）线性稳压器的电源和LDO线性稳压器的负载，其中，所述晶体管输送要将LDO线性稳压器的输出保持在恒定输出电压电平所需的电流量；
分流电阻器，与所述晶体管串联连接；
参考级，其中，所述参考级包括连接到LDO线性稳压器的电源的参考电阻器和连接至接地的电流源；
第一放大级，其中，所述第一放大级生成与跨分流电阻器的电压降与跨参考电阻器的参考电压之间的差成比例的第一电流；
第二放大级，其中，所述第二放大级生成与比例输出电压和第二参考电压的差成比例的第二电流；以及
输出缓冲级，连接在第一和第二放大级的组合输出端与晶体管的栅极之间，其中，所述输出缓冲级生成用以基于来自组合输出端的输出而控制晶体管的控制信号；
其中，处于电压调节模式的第一放大级被配置成吸收第一电流，其中，处于功率平衡模式的第一放大级被配置成吸收或发起第一电流，其中，处于电压调节模式的第二放大级被配置成吸收或发起第二电流，并且其中，处于功率平衡模式的第二放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：F比齐图，P帕特里切，A波特贝克，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE