一种低压差（ｄｒｏｐｏｕｔ）电压调节器（１００；３００），其包括连接电源电压（Ｖ↓［ＤＤ］）的电源输入端（１０２；３０２）和提供稳定的输出电压（Ｖ↓［０］）的输出端（１０４；３０４）、参考电压源（１３０；３３０）和输出电压监视器（１２０；３２０）。误差放大器（１３２；３３２）具有提供误差信号（Ｖ↓［ｅｒｒ］）的输出（１３８；３３８）以响应在所述输出端（１０４；３０４）的稳定输出电压（Ｖ↓［ｏｕｔ］）相对于预期目标输出电压值（Ｖ↓［０］）的偏移。功率输出ＦＥＴ（１１０；３１０）具有连接在电源输入端（１０２；３０２）和所述电压调节器的输出端（１０４；３０４）之间的漏－源通道和栅极端（１１６；３１６）。所述功率输出ＦＥＴ（１１０；３１０）的所述栅极端由所述误差放大器（１３２；３３２）通过驱动器ＦＥＴ（１４０；３４０）控制，采用的方式是使所述稳定输出电压（Ｖ↓［ｏｕｔ］）相对预期目标输出电压值（Ｖ↓［０］）的任何偏移被最小化。所述调节器还包括ｎ导电类型的旁路ＦＥＴ（１５０；３５０），其具有与所述驱动器ＦＥＴ（１４０；３４０）的栅极端（１４２；３４２）连接的源极端（１５４；３５４）、与所述驱动器ＦＥＴ（１４０；３４０）的源极端（１１２；３１２）连接的漏极端（１５６；３５６）和与偏置电压源（１５８；３５８）连接的栅极（１５２；３５２）。所述偏置电压被确定使得当所述驱动器ＦＥＴ（１４０；３４０）的源电压由于所述驱动器ＦＥＴ（１４０；３４０）固有的栅－源电压降（Ｖ↓［ｇｓ］）不能通过向其栅极施加误差信号（Ｖ↓［ｅｒｒ］）以被进一步降低至所述漏极电位时，所述旁路ＦＥＴ（１５０；３５０）开始导电。
Voltage regulator with low dropout voltage
A low dropout (dropout) voltage regulator (100; 300), which is connected with the power supply voltage (V: DD) input power (102; 302) and provide a stable output voltage (V: 0) the output end (104; 304), a reference voltage source (130 330); and the output voltage monitor (120; 320). The error amplifier (132; 332) has provided the error signal (V: ERR) output (138; 338) in response to the output terminal (104; 304) the stable output voltage (V: out) compared to the target output voltage value (V: 0) offset. The output power of FET (110; 310) is connected to the power input terminal (102; 302) and the output end of the voltage regulator (104; 304) between the source drain channel and the gate terminal (116; 316). The power output of FET (110; 310) of the gate terminal by the error amplifier (132; 332) by the driver FET (140; 340) control, use the way is that the stable output voltage (V: out) a desired target output voltage value (V: 0 any deviation is minimized). The regulator also includes a bypass FET N conductive type (150; 350), with the driver FET (140; 340) the gate terminal (142; 342) connected to the source terminal (154; 354), and the driver FET (140; 340) the source (112; 312) connected to the drain end (156; 356) and a bias voltage source (158; 358) connected to the gate (152; 352). The bias voltage is determined that when the driver FET (140; 340) of the source voltage due to the driver FET (140; 340) gate - source voltage inherent drop (V: GS) not by application of the error signal to the gate (V: ERR) to be further reduced to the drain potential, the bypass FET (150; 350) began conducting.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有低压差的电压调节器0001本专利技术涉及用于降低电压调节器电路中压差(dropout)电压范围的装置和方法。
技术介绍
0002由于移动电子设备对低电压应用需求的增长，对具有低压差 (dropout)电压的电压调节器的需求正日益增加。对于低电压电路(例 如，轨对轨(mil-to-mil)电路或线性电压调节器，其中金属氧化物半导 体(MOS)功率开关必须在一端完全"关断"，且能够在另一端提供(source) 大量电流)，高电压摆动能力对于输出场效应晶体管(FET)提供有效调 节是必要的，也就是说，输出FET必须在低于正电源电压的500毫伏范 围之内被驱动，且被降低至地电压的500毫伏范围之内。作为输出FET 的驱动器的典型N型源极跟随器乃至N型射极跟随器具有高输入-输出电 压降Vp的缺点。另一方面，P型跟随器不能将输出FET驱动到接近地电 压。单位增益的差分放大器结构可能能够驱动较宽的电压范围，但附加 的运算放大器(OP-amp)增加了电路的复杂性、必需的占用面积(footprint area)和成本。此外，如果有OP-amp，则附加的电极被引入到反馈回路 中，引发了稳定性问题、速度和带宽性能的恶化。
技术实现思路
0003本专利技术提供具有低电压压差(voltage dropout)的电压调节器， 其具有增强的性能和稳定性。旁路晶体管在输出电压误差控制回路中被 提供以用于将低电压时输出晶体管的正常工作范围扩展到以前对驱动晶 体管栅-源电压的限制之外。0004在所描述的实施例中，具有低压差电压的电压调节器包括用于 连接电源电压的电源输入端、提供稳定的输出电压的输出端、参考电压 源和输出电压监视器。误差放大器具有连接到所述参考电压源的第一输入、连接到所述输出电压监视器的第二输入和提供误差信号的输出，以 响应电压调节器输出端的稳定输出电压相对于预期目标输出电压的偏移。功率输出FET具有栅极端和连接在电压调节器的电源输入端和输出 端之间的漏源通道。电压调节器还包括驱动器FET,其具有与所述误差 放大器的控制输出连接的栅极端、接地的漏极端或源极端和与功率输出 FET的栅极连接的源极端或漏极端。电流源为驱动器FET提供漏-源电流。 功率输出FET的栅极端由误差放大器通过驱动器FET进行控制，采用的 方式是使得稳定输出电压相对预期目标输出电压值的任何偏移被最小 化。根据本专利技术的一方面，旁路FET具有与驱动器FET的栅极端连接的 源极端或漏极端、与驱动器FET的源极端或漏极端连接的漏极端或源极 端和与偏置电压源连接的栅极端。当驱动器FET的栅-源电压成为保持输 出电压调节的正常工作的限制时，偏置电压源提供一偏置电压，该偏置 电压被设置成接通旁路FET并避开驱动器FET的栅-源连接点。0005在一个示例中，调节器包括p导电类型的驱动器FET，其具有 与误差放大器的控制输出连接的栅极端、接地的漏极端和与功率输出 FET的栅极端连接的源极端。电流源为驱动器FET提供漏源电流，且被 连接在电源输入端与驱动器FET的源极端之间。n导电类型的旁路FET 具有与驱动器FET的栅极端连接的源极端、与驱动器FET的源极端连接 的漏极端和与偏置电压源连接的栅极端。偏置电压源提供确定的偏置电 压，使得当驱动器FET的源电压由于驱动器FET固有的栅-源电压降而 不能通过向其栅极施加误差信号以进一步降低至漏极电位时，旁路FET 开始导电。导电的旁路FET避开驱动器FET的栅-源连接点，这允许误 差放大器驱动输出FET的栅极朝漏极电位进一步下降。因此，输出FET 的栅极的驱动范围不会被驱动器FET的栅-源电压縮小。0006因此，本专利技术提供一种具有低压差电压和扩展的正常工作范围 的电压调节器。调节器的输出可以从接近地电压被驱动上升到接近电源 电压。本专利技术将p类型源极跟随器具有的高输出电压摆动和低输出阻抗 能力与源极接地的n类型FET具有的低输出电压能力相结合。提出的电 路的实现只需要非常少的元件。结果，电路具有低功率消耗和高误差效 率，同时电路可以以低成本被制造。0007在一个可替代的实施例中，低压差电压调节器包括连接电源电 压的电源输入端、提供稳定的输出电压的输出端、参考电压源和输出电 压监视器。误差放大器具有与参考电压源连接的第一输入、与输出电压 监视器连接的第二输入和提供误差信号的输出，以响应电压调节器输出 端的稳定输出电压相对于预期目标输出电压的偏移。功率输出FET具有 栅极端和连接在电压调节器的电源输入端和输出端之间的漏-源通道。调 节器还包括n导电类型的驱动器FET，其具有与误差放大器的控制输出 连接的栅极端、与电源输入端连接的漏极端和与功率输出FET的栅极连 接的源极端。电流源为驱动器FET提供漏-源电流，且被连接在驱动器 FET的源极端和地之间。功率输出FET的栅极由误差放大器通过驱动器 FET进行控制，采用的方式是使稳定输出电压相对预期目标输出电压值 的任何偏移被最小化。p导电类型的旁路FET具有与驱动器FET的栅极 端连接的源极端、与驱动器FET的源极端连接的漏极端和与偏置电压源 连接的栅极端。偏置电压源提供确定的偏置电压，使得当驱动器FET的 源电压由于驱动器FET固有的栅-源电压降而不能通过向其栅极施加误差 信号进一步升高至漏极电位时，旁路FET开始导电。导电的旁路FET避 开驱动器FET的栅-源连接点，这允许误差放大器驱动输出FET的栅极 朝漏极电位进一步上升。因此，输出FET的栅极的驱动范围不会被驱动 器FET的栅-源电压縮小。因此，根据本专利技术的低压差电压调节器提供了 扩展的工作范围。附图说明0008通过以下具体描述并参看附图，本专利技术的更多优点和特征将是 显而易见的。在附图中0009图l示出了根据本专利技术的第一实施例的示意电路；0010图2示出了根据本专利技术的第二实施例的示意电路；0011图3示出了根据本专利技术的第三实施例的示意电路；0012图4示出了根据本专利技术的第四实施例的示意电路。具体实施方式0013在图1中图解说明的低压差(dropout)电压调节器100具有将 电路连接到电源电压VDD的输入端102和提供输出电压V。ut的输出端 104。 P型金属氧化物半导体(PMOS)输出FET110具有源极端112、漏 极端114和栅极端U6。源极端112被连接到电源电压端102，漏极端114 被连接到输出端104，而栅极端116被连接到节点118。0014包括串联连接在输出端104和地之间的电阻器122和124的分 压器组成了电压监视器120，其在分接端(tap terminal) 126提供与输出 电压V。ut成比例的监视器电压Vist。0015参考电压源130提供参考电压Vref。误差放大器132具有连接到 参考电压130的第一输入134、连接到电压监视器120的分接端126的第 二输入136和输出138。误差放大器132将实际电压Vist和参考电压Vref 对比，且在输出138处提供控制电压V^以用于控制输出FET110。0016PMOS驱动器FET 140具有与误差放大器132的输出138连接 的栅极端142、与节点118连接的源极端144和接地的漏极端146。连接 在输入端102和驱动器FET 140的源极端144之本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低压差电压调节器（１００；３００）包括：连接电源电压（Ｖ↓［ＤＤ］）的一个电源输入端（１０２；３０２）和提供稳定的输出电压（Ｖ↓［ｏｕｔ］）的一个输出端（１０４；３０４）；一个参考电压源（１３０；３３０）；一个输出电压监视器（１２０；３２０）；一个误差放大器（１３２；３３２），其具有与所述参考电压源（１３０；３３０）连接的第一输入（１３４；３３４）、与所述输出电压监视器（１２０；３２０）连接的第二输入（１３６；３３６）和提供误差信号（Ｖ↓［ｅｒｒ］）的输出（１３８；３３８），该输出响应在所述输出端（１０４；３０４）的稳定输出电压（Ｖ↓［ｏｕｔ］）相对于预期目标输出电压值（Ｖ↓［０］）的偏移；一个功率输出场效应管ＦＥＴ（１１０；３１０），其具有一个栅极端（１１６；３１６）和连接在所述电源输入端（１０２；３０２）和所述电压调节器的所述输出端（１０４；３０４）之间的漏－源通道；一个ｐ导电类型的驱动器ＦＥＴ（１４０；３４０），其具有与所述误差放大器（１３２；３３２）的控制输出（１３８，３３８）连接的一个栅极端（１４２；３４２）、一个接地的漏极端（１４６；３４６）和与所述功率输出ＦＥＴ（１１０；３１０）的所述栅极（１１６；３１６）连接的一个源极端（１４４；３４４）；和一个电流源（１４８；３４８），其为所述驱动器ＦＥＴ（１４０；３４０）提供漏源电流（ＩＤＳ），并被连接在所述电源输入端（１０２；３０２）和所述驱动器ＦＥＴ（１４０；３４０）的所述源极端（１４４；３４４）之间；所述功率输出ＦＥＴ（１１０；３１０）的所述栅极端（１１６；３１６）由所述误差放大器（１３２；３３２）通过所述驱动器ＦＥＴ（１４０；３４０）控制，采用的方式是使所述稳定输出电压（Ｖ↓［ｏｕｔ］）相对预期目标输出电压值（Ｖ↓［０］）的任何偏移被最小化；所述调节器还包括：一个ｎ导电类型的旁路ＦＥＴ（１５０；３５０），其具有一个与所述驱动器ＦＥＴ（１４０；３４０）的所述栅极端（１４２；３４２）连接的源极端（１５４；３５４），一个与所述驱动器ＦＥＴ（１４０；３４０）的所述源极端（１１２；３１２）连接的漏极端（１５６；３５６）和一个与偏置电压源（１５８；３５８）连接的栅极端（１５２；３５２），所述偏置电压源提供确定的电压（Ｖ↓［ｂｉａｓ］），使得当所述驱动器ＦＥＴ（１４０；３４０）的源极电压由于所述驱动器ＦＥＴ（１４０；３４０）固有的栅－源电压降（Ｖ↓［ｇｓ２］）...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：GA兰松莫拉，M阿诺德，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器德国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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