电压调节电路和便携式电子设备制造技术

本公开涉及电压调节电路和便携式电子设备，电压调节电路包括连接在将被调节的电压的输入端与调节电压的输出端之间的第一晶体管。第一调节环路根据参考电压和源于调节电压的第一反馈电压之间的差值控制第一晶体管。第二晶体管串联在第一晶体管和输出端之间。第二调节环路根据参考电压和源于调节电压的第二反馈电压之间的差值控制第二晶体管。第二调节环路在低和高功率调节模式下均有效。开关电路在低功率调节模式下使第一晶体管进入导通状态。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及电压调节电路，具体地，涉及便携式电子设备，更具体地，涉及通过USB端口(通用串行总线)或者通过经由这种端口可充电的电池供电的便携式设备。
技术介绍
USB端口通常连接至低压差(dropout)电压调节器，能够提供一般包括在2.7和3.5V之间的调节电压。这种电路可接收各种电压，低到几伏特且高到大约20伏特，电压峰值可达到30V。此外，在电池充电器应用中，可以在调节电路的输出处存在几伏特的电压，与存在被调节的电源电压无关。以CMOS技术制造的高压调节电路具有实施包括高压MOS晶体管(或漂移或延伸漏极类型)或晶体管的共源共栅安装的特定电源电路的缺陷。这种电路不适合以低功耗(具体地，以待机模式)操作。图1示出了链接至USB端口的传统调节电路VRG1的示例。电路VRG1包括P沟道MOS晶体管P11，包括接收在电路VRG1的输入In处提供的将被调节的电压Vi的源极端、连接至误差放大器CP11的输出的栅极端以及在电路VRG1的输出Out处提供调节电压Vo的漏极端。误差放大器CP11在非反相输入端处接收参考电压Vrf且在反相输入端处接收等于输出电压Vo的一部分的反馈电压Vfb。使用包括串联安装的电阻器R11、R12的分压器电桥来产生电压Vfb，电阻器R11连接在非反相输入端和输出Out之间，电阻器R12与电阻器R11串联至地，并且电压Vfb通过电阻器R11、R12之间的结点来提供。通常，通过连接至地的滤波电容器C11对输出电压进行滤
波。晶体管P11被配置为在输入端处容忍高压，并且向输出电压Vo提供的电荷提供可以为高的电流。在操作中，晶体管P11被控制为根据放大器CP11的输入端处的电压Vrf和Vfb之间的差Vrf-Vfb增加或减小流过其中的电流。放大器CP11、晶体管P11和电阻器R11的组件由此形成电压调节环路。电路VRG1不设置为在低消耗或低功率模式(即，在消耗小电流(例如，低于100μA)的同时具有低输入电压(例如，低于或等于5V))下操作。此外，由这种电源电路供电的电路必须包括辅助电路，其使用选择器开关来适用于不同的高和低电源结构。此外，晶体管P11(漂移或延伸沟道类型)在其栅极侧向电路中引入高杂散电容(在调节电路VRG1的输出Out上施加低阻抗)，这显著影响了集成电路VRG1的器件的电流消耗。为了解决该问题，提出了通过引入具有可调节特性的多个部件来在调节电路中减小偏置电流。调节电路中存在这些可调节部件使得调节电路的控制变得复杂。还提出了在调节电路VRG1中引入与放大器CP11、晶体管P11和电阻器R11形成的调节环路平行的第二调节环路。这种解决方案要求第二高压晶体管，由此与晶体管P11相比具有非常大的尺寸，能够容忍高输入电压。该解决方案还要求开关电路来根据调节电路的操作模式使一个或另一个环路无效，并且要求用于控制这些开关电路的相对复杂的电路，以避免在高和低功率操作模式之间进行切换时形成过电压。因此，期望提供一种电压调节电路，其能够以高和低功率进行操作而不具有任何过量的消耗，尤其在低功率下。可以进一步期望提供一种电压调节电路，其具有防短路的保护。
技术实现思路
一些实施例涉及一种电压调节电路，包括：第一晶体管，连接在将被调节的输入电压的输入端与调节电压的输出端之间；以及第
一调节环路，根据参考电压与源于调节电压的第一反馈电压之间的差值，为第一晶体管提供第一控制电压。根据一个实施例，调节电路包括：第二晶体管，串联在第一晶体管与调节电路的输出端之间；第二调节环路，根据参考电压与源于调节电压且不同于第一反馈电压的第二反馈电压之间的差值，为第二晶体管提供第二控制电压，第二调节环路在低功率调节模式和高功率调节模式下均有效；以及开关电路，在低功率调节模式下使第一晶体管进入导通状态。根据一个实施例，第二晶体管被设计为容忍比第一晶体管低的电压。根据一个实施例，第二反馈电压低于第一反馈电压。根据一个实施例，调节电路还包括在第二晶体管和调节电路的输出端之间与第二晶体管串联的第三晶体管，第三晶体管由第二控制电压来控制。根据一个实施例，调节电路还包括反馈电路，反馈电路包括连接至调节电路的输出端的第一电阻器以及连接在第一电阻器和第三电阻器之间的第二电阻器，第三电阻器连接至地，第一电阻器和第二电阻器之间的结点提供第一反馈电压，以及第二电阻器和第三电阻器之间的结点提供第二反馈电压。根据一个实施例，第二晶体管被配置为在高功率调节模式中以线性模式进行操作。根据一个实施例，第一调节环路和第二调节环路中的每一个环路均包括误差放大器，误差放大器为由该环路控制的晶体管提供控制电压，并在输入端处接收参考电压以及一个反馈电压。根据一个实施例，第二调节环路的误差放大器具有大于或等于约100的增益。根据一个实施例，第一调节环路的误差放大器包括开关电路。一些实施例还涉及一种用于调节电压的方法，包括以下步骤：控制接收将被调节的电压的第一晶体管，以及根据参考电压和源于调节电压的第一反馈电压之间的差值，提供调节电压。根据一个实
施例，该方法包括以下步骤：在低功率调节模式和高功率调节模式中，根据参考电压与源于调节电压且不同于第一反馈电压的第二反馈电压之间的差值，控制与第一晶体管串联安装的第二晶体管；仅在高功率调节模式期间控制第一晶体管；以及在所述低功率调节模式期间，使第一晶体管进入导通状态。根据一个实施例，该方法还包括：根据输出电压得到高功率调节模式中的第一反馈电压和第二反馈电压，使得第一反馈电压在输出电压和第二反馈电压之间，并且使得第二反馈电压严格为正。根据一个实施例，第二晶体管在高功率调节模式中以线性模式进行控制。根据一个实施例，与在第二晶体管和调节电压的输出端之间串联安装的第三晶体管并联地应用根据参考电压和第二反馈电压之间的差值的第二晶体管的控制。附图说明以下将参照但不限于附图描述本公开的实施例的一些示例，其中：图1示出了传统的电压调节电路；图2示出了根据本公开的一个实施例的电压调节电路；图3示出了图2的电压调节电路的反馈电路的示例；图4和图5示出了根据一些实施例的电压调节电路的误差放大器；以及图6示出了根据另一实施例的电压调节电路。具体实施方式图2示出了根据一个实施例的电压调节电路VREG。电路VREG包括P沟道晶体管HPM，其包括接收在电路VREG的输入In处提供的将被调节的电压Vin的源极端、连接至误差放大器CPH的输出的栅极端以及提供电压Vlp的漏极端。误差放大器CPH在非反相输
入端处接收参考电压Vrf以及在反相输入端处接收源于输出电压Vout并等于输出电压Vout的一部分的反馈电压Vfh。误差放大器CPH向晶体管HPM的栅极提供控制电压Vgh。通过连接至电路VREG的输出Out的反馈电路FBCT来产生反馈电压Vfh。如上所述，通过连接至地的滤波电容器C1来对输出电压Vout进行滤波。晶体管HPM可以是漂移或延伸沟道类型以容忍相对较高的电压。因此，调节电路VREG包括用于调节输入电压Vin的第一调节环路，其包括放大器CPH、晶体管HPM和反馈电路FBCT。根据一个实施例，电路VREG包括用于调节输入电压Vin的第二调节环路，包括误差放大器CPL、安装为与晶体管HPM串联的P沟道MOS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压调节电路，其特征在于包括：第一晶体管，连接在将被调节的输入电压的输入端与调节电压的输出端之间；第一调节环路，根据参考电压与源于所述调节电压的第一反馈电压之间的差值，为所述第一晶体管提供第一控制电压；第二晶体管，串联在所述第一晶体管与所述调节电路的输出端之间；第二调节环路，根据所述参考电压与源于所述调节电压且不同于所述第一反馈电压的第二反馈电压之间的差值，为所述第二晶体管提供第二控制电压，所述第二调节环路在低功率调节模式和高功率调节模式下均有效；以及开关电路，在所述低功率调节模式下使所述第一晶体管进入导通状态。

【技术特征摘要】
2015.02.02 FR 15507941.一种电压调节电路，其特征在于包括：第一晶体管，连接在将被调节的输入电压的输入端与调节电压的输出端之间；第一调节环路，根据参考电压与源于所述调节电压的第一反馈电压之间的差值，为所述第一晶体管提供第一控制电压；第二晶体管，串联在所述第一晶体管与所述调节电路的输出端之间；第二调节环路，根据所述参考电压与源于所述调节电压且不同于所述第一反馈电压的第二反馈电压之间的差值，为所述第二晶体管提供第二控制电压，所述第二调节环路在低功率调节模式和高功率调节模式下均有效；以及开关电路，在所述低功率调节模式下使所述第一晶体管进入导通状态。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于所述第二晶体管被设计为容忍比所述第一晶体管低的电压。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于所述第二反馈电压低于所述第一反馈电压。4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于还包括在所述第二晶体管和所述调节电路的输出端之间与所述第二晶体管串联的第三晶体管，所述第三晶体管由所述第二控制电压来控制。5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于还包括反馈电路，所述反馈电路包括连接至所述调节电路的输出端的第一电阻器以及连接在所述第一电阻器和第三电阻器之间的第二电阻器，所述第三电阻器连接至地，所述第一电阻器和所述第二电阻器之间的结点提供所述第一反馈电压，以及所述第二电阻器和所述第三电阻器之间的结点提供所述第二反馈电压。6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于所述第二晶体管被 配置为在所述高功率调节模式中以线性模式进行操作。7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于所述第一调节环路和所述第二调节环路中的每一个环路均包括误差放大器，所述误差放大器为由所述环路控制的晶体管提供控制电压，并在输入端处接收所述参考电压以及一个反馈电压。8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于所述第二调节环路的所述误差放大器具有大于或等于100的增益。9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于所述第一调节环路的所述误差放大器包括所述开关电路。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·庞斯，
申请(专利权)人：意法半导体ALPS有限公司，
类型：新型
国别省市：法国;FR