低压降电压调节器电路制造技术

一种低压降电压调节器电路，包括功率晶体管，该功率晶体管具有被配置为接收控制信号的控制端子和耦合至输出节点的输出端子。电流调节回路感测流过功率晶体管的电流并调制控制信号，以使功率晶体管向输出节点输出恒定电流。电压调节回路感测输出节点处的电压并调制控制信号，以使功率晶体管将电流输送到输出节点，从而调节输出节点处的输出电压。电流调节回路包括连接到功率晶体管的控制端子的双极晶体管，其中双极晶体管的基极端子由取决于流经功率晶体管的感测电流与基准之间的差的信号驱动。号驱动。号驱动。

【技术实现步骤摘要】
低压降电压调节器电路


[0001]实施方式总体上涉及低压降(LDO)电压调节器电路，并且特别涉及适用于广泛的充电应用的LDO电压调节器电路。

技术介绍

[0002]参考图1，常规的多模式低压降(LDO)电压调节器电路10被配置为支持一种模式下的操作以使电压调节回路14能够调节负载16上的电压的输送，并且支持另一模式下的操作以使电流调节回路18能够调节至负载16的电流的输送。使用由电阻器R1和电阻器R2的串联连接形成的电阻分压器来感测负载16处的来自电路10的输出电压Vout。电阻分压器的抽头节点生成反馈电压Vfb。电压比较器电路20将反馈电压Vfb与输出基准电压Vref_out进行比较以生成使能信号En_V，以控制电压调节回路14的操作的使能。如果反馈电压Vfb小于输出基准电压Vref_out，则使能信号En_V被电压比较器电路20去断言(例如，逻辑低)，并且电压调节回路14被禁用。相反，如果反馈电压Vfb大于输出基准电压Vref_out，则使能信号En_V被电压比较器电路20断言(例如，逻辑高)，并且电压调节回路14被使能。逻辑反相器电路22将使能信号En_V的逻辑状态反相以生成使能信号En_C，以用于控制电流调节回路18的操作的使能。如果反馈电压Vfb小于输出基准电压Vref_out，则使能信号En_C由逻辑反相器电路22断言(例如，逻辑高)，并且电流调节回路18被使能。相反，如果反馈电压Vfb大于输出基准电压Vref_out，则使能信号En_C被逻辑反相器电路22去断言(例如，逻辑低)，并且电流调节回路14被禁用。
[0003]功率MOSFET器件24具有耦合在输入电压(Vin)节点和输出电压(Vout)节点之间并且被控制以向输出节点提供电流的源极
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漏极电流路径。更具体地，晶体管24的漏极端子耦合至输入电压(Vin)节点，并且晶体管24的源极端子耦合至输出电压(Vout)节点。晶体管24的栅极端子被配置为接收栅极电压Vgate。
[0004]当被使能信号En_V使能时，电压调节回路14控制晶体管24以将电流输送到负载16，以便将输出电压Vout调节到使反馈电压Vfb基本上等于电压调节基准电压Vref_vol(其中Vref_out<Vref_vol)的水平。驱动晶体管24的栅极端子的栅极电压Vgate由差分电压放大器30生成，该差分电压放大器30具有被配置为接收反馈电压Vfb的第一输入端(input，输入)和被配置为接收电压调节基准电压Vref_vol的第二输入端。
[0005]当被使能信号En_C使能时，电流调节回路18控制晶体管24向负载16输送已调节的恒定电流。电流感测电路32感测在晶体管24的源极
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漏极路径中流动的电流的幅度并且生成指示该感测到的电流的幅度的反馈电压Cfb。驱动晶体管24的栅极端子的栅极电压Vgate由差分电压放大器34生成，该差分电压放大器34具有被配置为接收反馈电压Cfb的第一输入端和被配置为接收电流调节基准电压Vref_cur的第二输入端。差分电压放大器34驱动晶体管24，使得反馈电压Cfb基本上等于电流调节基准电压Vref_cur。
[0006]电压比较器电路20和逻辑反相器电路22在恒定电压模式(即，当电压调节回路14被使能时)和恒定电流模式(即，当电流调节回路18被使能时)之间进行数字控制转变。注
意，当从恒定电流模式切换到恒定电压模式时，可能出现不希望的电流和电压毛刺。这些毛刺作为数字控制模式切换操作的结果而产生。在LDO电路10的一些应用中，这些毛刺引起了严重的关注。例如，如果负载16是高电容性的(例如在1
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10mF或甚至高达1F的范围内，则在本领域中有时称为“超级电容”负载，因为可能与作为由LDO电路充电的可再充电电池的负载16相关联)，在瞬变保护电路有时间做出反应之前，电流毛刺的幅度可以迅速达到数十安培的水平。如此幅度的毛刺会对负载电路产生不利影响(例如，损坏电池)。
[0007]通过引用结合于此的Chia
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Hsiang Lin等的参考文献“A Li
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Ion Battery Charger With Smooth Control Circuit and Built
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In Resistance Compensator for Achieving Stable and Fast Charging”,IEEE Trans.on Circuits and Systems 57
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I(2):506
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517(2010)教导了一种用于在恒定电压模式和恒定充电模式之间改变的模拟开关技术。然而，应注意，在输出电压接近目标值的模式转变期间，电压调节回路趋于想要增加栅极电压，而电流调节回路趋于想要降低栅极电压。由于电流调节回路中的差分放大器的输出阻抗低，因此电流调节回路无法立即断开。两个调节回路之间的推挽在电压调节回路完全接管控制之前的一段时间内引起振铃/振荡。值得注意的是，在负载是高电容性的情况下(诸如，如上所述的“超级电容”实现方式)，所引起的振铃/振荡将加剧。这样的原因是电容性负载将延长两个调节回路之间发生推挽的持续时间。
[0008]因此，在本领域中需要一种LDO电压调节器电路，该电路能够支持具有较小的电容性负载和高的电容性负载的调节。

技术实现思路

[0009]鉴于上述LDO电压调节器电路所面临的问题，本公开的实施例旨在提供改进的LDO电压调节器，以能够支持具有较小的电容性负载和高的电容性负载的调节。
[0010]在一方面，低压降(LDO)电压调节器电路包括：功率晶体管，具有被配置为接收控制信号的控制端子和耦合至输出节点的输出端子；电流调节回路，被配置为感测流过功率晶体管的电流并调制控制信号以使功率晶体管向输出节点输出恒定电流；以及电压调节回路，被配置为感测输出节点处的电压并调制控制信号以使功率晶体管将电流输送至输出节点，从而调节输出节点处的输出电压。电流调节回路包括双极晶体管，该双极晶体管具有第一导电端子和基极端子，该第一导电端子连接至功率晶体管的控制端子，并且基极端子由取决于流过所述功率晶体管的感测电流与基准之间的差的信号驱动。
[0011]在一些实施例中，所述双极晶体管的所述第一导电端子是发射极端子。
[0012]在一些实施例中，所述功率晶体管是MOSFET器件。
[0013]在一些实施例中，所述功率晶体管MOSFET器件的所述输出端子是源极端子。
[0014]在一些实施例中，所述电压调节回路包括：差分输入电路，具有被配置为接收所述输出节点处的感测电压的第一输入和被配置为接收电压调节基准电压的第二输入；以及增益电路，具有耦合至所述差分输入电路的输出的输入和被配置为生成用于施加至所述功率晶体管的所述控制端子的所述控制信号的输出；其中所述增益电路包括具有串联耦合的电阻器和电容器的反馈电路，其中所述电阻器的电阻和所述电容器的电容设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低压降电压调节器电路，其特征在于，包括：功率晶体管，具有被配置为接收控制信号的控制端子和耦合至输出节点的输出端子；电流调节回路，被配置为感测流过所述功率晶体管的电流并调制所述控制信号，以使所述功率晶体管向所述输出节点输出恒定电流；以及电压调节回路，被配置为感测所述输出节点处的电压并调制所述控制信号，以使所述功率晶体管将电流输送至所述输出节点，从而所述输出节点处的输出电压被调节；其中所述电流调节回路包括双极晶体管，所述双极晶体管具有第一导电端子和基极端子，所述第一导电端子连接至所述功率晶体管的所述控制端子，并且所述基极端子由取决于流过所述功率晶体管的感测电流与基准之间的差的信号驱动。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述双极晶体管的所述第一导电端子是发射极端子。3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述功率晶体管是MOSFET器件。4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述功率晶体管MOSFET器件的所述输出端子是源极端子。5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压调节回路包括：差分输入电路，具有被配置为接收所述输出节点处的感测电压的第一输入和被配置为接收电压调节基准电压的第二输入；以及增益电路，具有耦合至所述差分输入电路的输出的输入和被配置为生成用于施加至所述功率晶体管的所述控制端子的所述控制信号的输出；其中所述增益电路包括具有串联耦合的电阻器和电容器的反馈电路，其中所述电阻器的电阻和所述电容器的电容设置零点，以用于消除所述输出节点处的极点。6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述输出节点处的所述极点由连接到所述输出节点的负载电路设置。7.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述电阻器是可变电阻器，并且所述电容器是可变电容器。8.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述增益电路包括：第一增益级，具有耦合到所述差分输入电路的所述输出的输入；以及第二增益级，具有耦合到所述第一增益级的输出的输入；其中所述反馈电路耦合在所述第二增益级的所述输出和所述第二增益级的所述输入之间。9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述第二增益级包括具有限流源电路的输出驱动电路。10.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述限流源电路是限流电阻器。11.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压调节回路包括：差分输入电路，具有被配置为接收所述输出节点处的感测电压的第一输入和被配置为接收电压调节基准电压的第二输入；以及增益电路，具有耦合至所述差分输入电路的输出的输入和被配置为生成用于施加至所述功率晶体管的所述控制端子的所述控制信号的输出；其中所述增益电路包括电容器，所述电容器具有将极点设置在不超过所述输出节点处
的零点的频率处的电容。12.根据权利要求11所述的电路，其特征在于，所述输出节点处的所述零点由连接至所述输出节点的负载电路设置。13.根据权利要求11所述的电路，其特征在于，所述增益电路包括：第一增益级，具有耦合到所述差分输入电路的所述输出的输入；以及第二增益级，具有耦合到所述第一增益级的输出的输入；其中所述电容器具有连接到所述第一增益级的所述输出的第一端子和连接到电源基准电压的第二端子。14.根据权利要求13所述的电路，其特征在于，所述电源基准电压是接地。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆，Y，
申请(专利权)人：意法半导体亚太私人有限公司，
类型：新型
国别省市：