具有降低的经调节的输出电压尖峰的低压差稳压器制造技术

低压差稳压器包括输出电流支路(10)，该输出电流支路(10)布置在用于提供电源电位(VDD)的电源线(Vsupply)和用于提供经调节的输出电压(Vreg)的输出节点(O)之间。输出电流支路(10)包括输出驱动器(20)，以在输出节点(O)处提供输出电流(Iout)。输出驱动器(20)具有用于施加控制电压(Vc)的控制连接(G20)，用于根据控制电压(Vc)以不同的导电率操作输出驱动器(20)。LDO包括输入放大器级(30)，以向输出驱动器(20)的控制连接(G20)提供控制电压(Vc)。输入放大器级(30)被配置成根据输出电流(Iout)的增加或减小提供具有不同转换速率的控制电压(Vc)。

Low voltage differential regulators with reduced regulated output voltage spikes

The low-voltage differential regulator includes an output current branch (10) arranged between a power line (vsupply) for providing a power supply potential (VDD) and an output node (o) for providing a regulated output voltage (vreg). The output current branch (10) includes an output driver (20) to provide an output current (IOUT) at the output node (o). The output driver (20) has a control connection (G20) for applying a control voltage (VC) for operating the output driver (20) with different conductivity according to the control voltage (VC). The LDO includes an input amplifier stage (30) to provide a control voltage (VC) to the control connection (G20) of the output driver (20). The input amplifier stage (30) is configured to provide a control voltage (VC) with different conversion rates according to the increase or decrease of the output current (IOUT).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有降低的经调节的输出电压尖峰的低压差稳压器
本专利技术涉及一种低压差稳压器，具有经调节的输出电压尖峰，尤其是当低压差稳压器的输出电流增加时。
技术介绍
低压差稳压器(LDO)是直流线性稳压器，即使在电源电压非常接近输出电压的情况下，其也能够调节输出电压。LDO在可用于向负载供电的输出节点处提供经调节的输出电压。LDO通常包括输出电流支路，该输出电流支路布置在提供电源电位的电源线和提供经调节的输出电压的LDO的输出节点之间。电源线与电源耦合以在电源线处提供电源电位。在某些应用中，要求LDO在其从电源提取的要传送到负载的输出电流中不提供很大的变化。在通过长电缆向LDO供电的应用中或当电源线上有大线圈时，使电源电流导数最小化是非常重要的。特别是，在存在非常小的电源上限的情况下，输出电流的导数是造成在电源上限的线圈端的大电压尖峰的原因。输出电流支路包括输出驱动器，当负载连接到输出节点时，该输出驱动器在输出节点处提供输出电流。输出驱动器可以配置为具有控制连接(例如栅极连接)的功率晶体管，用于施加控制电压以控制功率晶体管的导电率。为了最小化电源电流的导数，功率晶体管的控制连接/栅极连接可以在控制电压的转换速率限制下充电/放电。因此，电源电流导数受到限制，并且在电源线上有大线圈的情况下，电源线受到的干扰较小。在输出电流大的情况下，输出驱动器的控制连接的充电/放电受到控制电压的转换速率的限制是特别合理的。另一方面，在输出电流小的情况下，电源电流的导数很小，并且在电源线上不会观察到明显干扰。同时，输出驱动器对轻负载电流的栅极控制不是很敏感。因此，在输出电流向更高值发生大的瞬变之后，大的尖峰会影响输出节点的经调节的电压。输出驱动器的更快响应会降低经调节的输出电压的尖峰，但会增强电源电流的变化。由于电源应力取决于功率器件偏置点，因此无法进行优化。这是因为功率器件的跨导在较大的输出电流下更大。需要提供一种低压差稳压器，其在LDO的输出电流改变时，具有降低的经调节的输出电压尖峰。
技术实现思路
权利要求1记载了一种低压差稳压器，其在输出电流发生变化时，具有降低的经调节的输出电压尖峰。低压差稳压器包括输出节点和输出电流支路，输出节点用于提供经调节的输出电压，输出电流支路布置在用于提供电源电位的电源线和输出节点之间。输出电流支路包括输出驱动器，以在输出节点处提供输出电流。输出驱动器具有控制连接以施加控制电压。输出驱动器被配置为根据控制电压以不同的导电率操作。低压差稳压器还包括输入放大器级，以向输出驱动器的控制连接提供控制电压。输入放大器级被配置为根据输出电流的增加或减小提供具有不同转换速率的控制电压。在LDO输出节点处存在输出电流/负载电流瞬变的情况下，当输出/负载电流趋向于减小而不是增加时，在电源线处会产生最大的电流尖峰，这与LDO的实现无关。相反，输出节点处经调节的输出电压的尖峰相当依赖LDO结构，但当输出/负载电流增加时，该尖峰通常会大得多。其原因是输出驱动器(例如，功率晶体管)的跨导，其随着输出/负载电流的增加而增加。以这样的方式，在输出驱动器控制连接(例如晶体管的栅极连接)处给定相同斜坡，当输出/负载电流较大时，在电源线上得到的电流变化较大，而当输出/负载(例如布置在输出电流路径中的晶体管)电流处于最低范围且LDO的响应过慢而因此在经调节的输出电压处出现大的尖峰时，则在电源线上实现的电流变化几乎可以忽略不计。所提出的LDO被配置为当输出/负载电流小时，增加控制电压的转换速率，例如施加在输出驱动器的晶体管的栅极端子的栅极电压斜坡的转换速率。在电源引起的干扰方面，这是没有损害的，因为相关的电源电流导数仍然足够小，但它非常有助于降低LDO输出节点处经调节的电压的尖峰，因为这是发生尖峰的正确条件。附图说明图1示出了LDO的第一实施例，该LDO包括驱动输出驱动器的控制连接的转换速率限制缓冲电路。图2示出了转换速率限制缓冲电路的一个实施例，该缓冲电路用于提供控制电压来控制输出驱动器。图3示出了LDO的第二实施例，该LDO用于调节施加到LDO的输出驱动器的控制连接的控制电压的转换速率。图4示出了LDO的第三实施例，该LDO用于调节施加到LDO的输出驱动器的控制连接的控制电压的转换速率。具体实施方式图1示出了LDO1的开环方案，以限制输出驱动器20的控制电压Vc(例如栅极电压)的转换速率。LDO包括输出电流支路10，输出电流支路10布置在用于提供电源电位VDD的电源线Vsupply和输出节点O之间。输出电流支路10包括输出电流驱动器20以在输出节点O处提供输出电流Iout。输出驱动器20可以被配置为晶体管，例如功率晶体管。输出驱动器20具有控制连接G20以施加控制电压Vc。输出驱动器20被配置为根据控制电压Vc以不同的导电率操作。输入放大器级30控制施加到输出驱动器20的控制连接G20的控制电压Vc。LDO1还包括电容器70。该电容器70布置在参考电位和输出驱动器20的控制连接G20之间。根据输入放大器级的第一实施例，输入放大器级30可以包括单个放大器电路100，其输出侧O100直接连接到输出驱动器20的控制连接G20。在这种情况下，放大器电路100控制控制信号Vc的施加，以改变输出驱动器20的导电率。输入放大器级30，并且特别是输入放大器电路100由电源线Vsupply提供的电源电位VDD供电。输入放大器电路100具有用于施加差分输入信号Vin的输入侧I100。输入放大器电路100具有用于施加参考信号Vref的输入连接E100a和用于施加反馈信号Vfb的输入连接E100b。输入信号Vfb通过包括分压器的反馈网络从经调节的输出电压Vreg得到。分压器包括电阻器80和90。根据图1所示的输入放大器级的第二实施例，输入放大器级30包括输入放大器电路100和另外的缓冲电路200。缓冲电路200连接在放大器电路100的输出侧O100和输出驱动器20的控制连接G20之间。如上所述，输入放大器电路100具有用于施加参考信号Vref的输入连接E100a和用于施加反馈信号Vfb的输入连接E100b。缓冲电路200具有输入侧I200，所述输入侧I200连接到输入放大器电路100的输出侧O100。输入放大器电路100提供施加到缓冲电路200的输入侧I200的输出信号OS。输入放大器级30被配置为使得缓冲电路200通过在输出侧O200产生控制电流Ic，来控制控制信号Vc的施加以控制输出驱动器20。缓冲电路200的输出侧O200连接到输出驱动器20的控制连接G20。如图1所示，缓冲电路200具有输入连接E200a和输入连接E200b，该输入连接E200a连接到输入放大器电路100的输出侧O100以接收输入放大器电路100的输出信号OS。缓冲电路200的输出侧O200被反馈到输入连接E200b。输入放大器级30被配置为使得输出驱动器20的控制连接G20(例如功率晶体管的栅极连接)在转换速率限制下充电/放电。输入放大器电路100和/或缓冲电路200提供充电/放电控制电流Ic，使得在输出驱动器20的控制连接G20处的控制电压Vc的转换速率受到限制。这意味着输入放大器电路100和/或缓冲电路200防止控制电压Vc(例如晶体管20的栅极-源极电压)增加得太快，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压差稳压器，其包括：‑输出节点(O)，其用于提供经调节的输出电压(Vreg)，‑输出电流支路(10)，其布置在用于提供电源电位(VDD)的电源线(Vsupply)和输出节点(O)之间，所述输出电流支路(10)包括输出驱动器(20)，以在输出节点(O)处提供输出电流(Iout)，‑所述输出驱动器(20)具有用于施加控制电压(Vc)的控制连接(G20)，所述输出驱动器被配置成根据控制电压(Vc)以不同的导电率来操作，‑输入放大器级(30)，其用于向所述输出驱动器(20)的控制连接(G20)提供控制电压(Vc)，‑其中，所述输入放大器级(30)被配置成根据所述输出电流(Iout)的增加或减小来提供具有不同转换速率的控制电压(Vc)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.23 EP 17162558.51.一种低压差稳压器，其包括：-输出节点(O)，其用于提供经调节的输出电压(Vreg)，-输出电流支路(10)，其布置在用于提供电源电位(VDD)的电源线(Vsupply)和输出节点(O)之间，所述输出电流支路(10)包括输出驱动器(20)，以在输出节点(O)处提供输出电流(Iout)，-所述输出驱动器(20)具有用于施加控制电压(Vc)的控制连接(G20)，所述输出驱动器被配置成根据控制电压(Vc)以不同的导电率来操作，-输入放大器级(30)，其用于向所述输出驱动器(20)的控制连接(G20)提供控制电压(Vc)，-其中，所述输入放大器级(30)被配置成根据所述输出电流(Iout)的增加或减小来提供具有不同转换速率的控制电压(Vc)。2.如权利要求1所述的低压差稳压器，其中，与输出电流(Iout)的减小相比，在输出电流(Iout)增加的情况下，所述输入放大器级(30)产生具有更大转换速率的控制电压(Vc)。3.如权利要求1或2所述的低压差稳压器，-其中，所述输入放大器级(30)包括：具有输出侧(O100)的输入放大器电路(100)，以及具有输入侧(I200)和用于提供控制电压(Vc)的输出侧(O200)的缓冲电路(200)，-其中，所述输入放大器电路(100)的输出侧(O100)连接到所述缓冲电路(200)的输入侧(I200)，-其中，所述缓冲电路(200)的输出侧(O200)耦合到所述输出驱动器(20)的控制连接(G20)。4.如权利要求3所述的低压差稳压器，-其中，所述输入放大器电路(100)具有用于施加参考信号(Vref)的第一输入连接(E100a)和用于施加反馈信号(Vfb)的第二输入连接(E100b)，所述反馈信号(Vfb)从所述经调节的输出电压(Vreg)得到，-其中，所述输入放大器电路(100)在输出侧(O100)产生输出信号(OS)，-其中，所述缓冲电路(200)具有用于接收输入放大器电路(100)的输出信号(OS)的第一输入连接(E200a)和耦合到缓冲电路(200)的输出侧(O200)的第二输入连接(E200b)。5.如权利要求3或4所述的低压差稳压器，-其中，所述缓冲电路(200)包括电流镜电路(210)、差分输入放大器级(220)以及向差分输入放大器级(220)提供偏置电流(I_tail)的偏置电流源(230)，-其中，差分输入放大器级(220)连接到缓冲电路(200)的第一输入连接(E200a)和第二输入连接(E200b)。6.如权利要求5所述的低压差稳压器，其中，所述缓冲电路(200)的电流镜电路(210)具有高于1的增益。7.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡洛·菲奥基，瓦雷里奥·皮萨蒂，
申请(专利权)人：AMS有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT