具有正反馈和负反馈的电压预调节器制造技术

本公开涉及具有正反馈和负反馈的电压预调节器。电压预调节器可以接收中压范围内(例如，几十伏)的可变电压，并在低压设备的安全操作区内提供调节电压。电压预调节器的使用可以允许电路使用低压设备来执行附加的调节/转换而无需担心损坏。由于所公开的电路和方法使用偏置电路，因此本文公开的电压预调节器可以用通用的晶体管类型来执行电压降低和预调节的调节功能。偏置电路使用正反馈，使得不需要附加的启动电路系统。正反馈由负反馈控制，使得预调节器能够提供在输入电压和温度范围内稳定的调节电压。定的调节电压。定的调节电压。

Voltage pre regulator with positive feedback and negative feedback

【技术实现步骤摘要】
具有正反馈和负反馈的电压预调节器
[0001]相关应用的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年1月11日提交的美国专利申请17/248,119的优先权。


[0003]本公开涉及用于电压调节的集成电路，并且更具体地涉及可以使用正反馈和负反馈来启动和控制的线性电压调节器。

技术介绍

[0004]电压调节器是一种被配置为将输入端处的波动输入电压转换成输出处基本上固定的输出电压的电路。例如，线性电压调节器可以利用输入端和输出端之间的可控电压降来补偿输入电压的变化。例如，随着输入电压的增加，可控电压降会增加，使得输出电压保持固定。低压设备可以用于为调节后的输出电压提供准确度，但是当输入电压高并且输出电压低时，可能需要保护低压设备免受高输入电压的影响。

技术实现思路

[0005]在至少一个方面，本公开总体上描述了一种电压预调节器。该电压预调节器包括偏置电路部分和调节器电路部分。偏置电路部分包括反馈回路，其被配置为放大由输入电压产生的漏电流，使得漏电流根据正反馈增加以变成为放大的漏电流。偏置电路部分还包括耦合到反馈回路的电流源。电流源被配置为通过向反馈回路施加负反馈来限制放大的漏电流的增加，使得偏置电路部分输出偏置电流和偏置电压。调节器电路部分包括横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管，该晶体管被配置为基于偏置电流和偏置电压产生从电压预调节器的输入端到电压预调节器的输出端的电压降。电压预调节器被配置为基于电压降输出调节电压。
[0006]在电压预调节器的一种可能的实施方式中，电流源是耗尽模式原生晶体管(NVT)。
[0007]在电压预调节器的另一种可能的实施方式中，反馈回路包括第一电流镜，它在其输出端处耦合到第二电流镜的输入端，第二电流镜在其输出端处耦合到第一电流镜的输入端。保护电路可以耦合在输入端和第一电流镜之间，以钳位电流源的电压来保护电流源免受损坏。
[0008]在电压预调节器的另一种可能的实施方式中，调节器电路部分包括电压源。在一种可能的实施方式中，电压源包括二极管或多个串联的二极管。在另一种可能的实施方式中，电压源包括二极管连接的晶体管或串联耦合的多个二极管连接的晶体管。
[0009]在电压预调节器的另一种可能的实施方式中，偏置电路部分在施加输入电压时自启动。
[0010]在电压预调节器的另一种可能的实施方式中，正反馈和负反馈在与输入电压对应的均衡下平衡，偏置电流和偏置电压基于该均衡。
[0011]在另一方面，本公开总体上描述了一种用于电压预调节的方法。该方法包括在电
压预调节器的偏置电路部分接收输入电压。该方法还包括在电压预调节器的偏置电路部分中使用正反馈和负反馈产生偏置电流和偏置电压，并将偏置电流和偏置电压施加到电压预调节器的调节器电路部分。该方法还包括基于来自输入电压的电压降输出调节电压，其中电压降由偏置电流和偏置电压产生。
[0012]在又一方面，本公开总体上描述了一种系统，该系统包括低压设备(例如，低压调节器)和电压预调节器。低压设备包括在低压范围内具有安全操作区(即，低压安全操作区)的晶体管。电压预调节器耦合到在低压安全操作区之外的输入电压，并且被配置为向安全操作区中的低压设备提供调节电压。电压预调节器包括具有反馈回路的偏置电路部分，该反馈回路被配置为放大由输入电压产生的漏电流以产生根据正反馈而增加的放大的漏电流。电流源耦合到反馈回路，以通过向反馈回路施加负反馈来限制该放大的漏电流的增加，使得在正反馈和负反馈之间达到均衡，其中在所述均衡下，偏置电路部分输出偏置电流和偏置电压。电压预调节器还包括具有横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管的调节器电路部分，该晶体管被配置为基于偏置电流和偏置电压产生从电压预调节器的输入端到电压预调节器的输出端的电压降，其中电压预调节器被配置为基于电压来降输出调节电压。
[0013]在系统的一种可能的实施方式中，低压设备和电压预调节器是整体集成电路的一部分。
[0014]在系统的另一种可能的实施方式中，低压设备是低压调节器。
[0015]在以下详细描述及其附图内进一步解释了上述说明性方面内容以及本公开的其它示例性目的和/或优点，以及实现这些目的和/或优点的方式。
附图说明
[0016]图1是根据本公开的可能的实施方式的包括电压预调节器的电压调节器的框图。
[0017]图2是图示根据本公开的实施方式的电压预调节器的框图。
[0018]图3是根据本公开的第一种可能的实施方式的电压预调节器的示意图。
[0019]图4是根据本公开的第二种可能的实施方式的电压预调节器的示意图。
[0020]图5是根据本公开的第三种可能的实施方式的电压预调节器的示意图。
[0021]图6是根据本公开的可能的实施方式的包括电压预调节器的系统的框图。
[0022]图7是根据本公开的可能的实施方式的电压预调节方法的流程图。
[0023]附图中的组件不一定相对于彼此成比例。在几个视图中，相同的附图标记表示对应的部分。
具体实施方式
[0024]本公开描述了一种电压预调节器(即，预调节器)，其被配置为将中压(即，MV)范围内的电压转换成低压(即，LV)设备的安全操作区(即，SOA)内的电压。MV范围可以从大约10伏(V)到大约100V，而LV设备的SOA可能小于大约10V。所公开的预调节器可以提供适合于由各种LV电路进行转换和/或调节的电压。预调节器可以帮助这些LV电路进行转换和/或调节，以实现更低的功耗、更好的噪声性能和/或更高的精度。
[0025]所公开的预调节器不需要特殊的(例如，不通用的、昂贵的等)设备，诸如结型场效应晶体管(JFET)或耗尽模式横向扩散金属氧化物半导体(DM
‑
LDMOS)晶体管来执行预调节。
替代地，所公开的预调节器可以使用通用的MV晶体管，诸如(更通用的)增强模式横向扩散金属氧化物半导体晶体管(即，LDMOS)来执行预调节，因为它包括平衡正反馈和负反馈来控制通用的MV晶体管进行预调节的偏置电路系统。偏置电路系统中的这种平衡反馈可以确保在启动时间内(例如，小于约1毫秒(ms))进行调节，并且可以提供在温度范围内(例如，从约
‑
40摄氏度(℃)到约150℃)对于宽范围的输入电压(例如，从约5V到约70V)稳定(例如，变化小于约5％)的输出电压。
[0026]图1是根据本公开的实施方式的包括电压预调节器的电压调节器的框图。电压调节器100可以被配置为接收在从约10伏(V)到约100V(例如，40V)的MV范围内的输入电压(即，V
IN
)并且产生在从约1V到约10V的LV范围内(例如，5V)的输出电压(即，V
OUT
)。换句话说，电压调节器100可以被配置为将MV范围内的电压降低到LV范围内的电压。
[0027]电压调节器100是线性调节器，其通过调整晶体管设备130两端的电压降来调节输出电压(V
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电压预调节器，包括：偏置电路部分，包括：反馈回路，被配置为放大由输入电压产生的漏电流，使得漏电流根据正反馈而增加以变成为放大的漏电流，以及电流源，耦合到反馈回路，被配置为通过向反馈回路施加负反馈来限制所述放大的漏电流的增加，使得偏置电路部分输出偏置电流和偏置电压；以及调节器电路部分，包括横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管，该晶体管被配置为基于所述偏置电流和所述偏置电压产生从电压预调节器的输入端到电压预调节器的输出端的电压降，所述电压预调节器被配置为基于所述电压降输出调节电压。2.根据权利要求1所述的电压预调节器，其中所述输入电压处于中压(MV)范围，并且所述调节电压处于低压(LV)范围。3.根据权利要求1所述的电压预调节器，其中所述反馈回路包括第一电流镜和第二电流镜，第一电流镜的输出端耦合到第二电流镜的输入端，并且第二电流镜的输出端耦合到第一电流镜的输入端。4.根据权利要求3所述的电压预调节器，其中：所述第一电流镜被配置为基于第一电流镜的晶体管之间的第一尺寸差异将所述漏电流放大第一放大倍数；所述第二电流镜被配置为基于第二电流镜的晶体管之间的第二尺寸差异将所述漏电流放大第二放大倍数；以及所述电流源耦合在电压预调节器的输入端和第一电流镜的输入端之间，电流源具有与所述放大的漏电流对应的电压，该电压随着所述放大的漏电流增加使所述第一电流镜的第一放大倍数降低。5.根据权利要求1所述的电压预调节器，其中所述调节器电路部分包括电压源，所述调节电压大约等于所述电压源。6.一种电压预调节方法，所述方法包括：在电压预调节器的偏置电路部分接收输入电压；使用电压预调节器的偏置电路部分中的正反馈和负反馈产生偏置电流和偏置电压；将偏置电流和偏置电压施加到电压预调节器的调节器电路部分；以及基于来自输...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：