数字LDO传输门旋转制造技术

本申请公开了数字LDO传输门旋转。一种系统(100)包括电压调节器中的数字控制器(102)。该系统(100)还包括传输门阵列(104)，该传输门阵列包括两个或更多个传输门晶体管(106)，其中传输门阵列(104)被配置为向负载(110)提供负载电流，并且其中数字控制器(102)被配置为激活和去激活传输门阵列(104)中的每个传输门晶体管(106)。该系统还包括被配置为向数字控制器(102)提供误差信号的反馈回路，该误差信号基于电压调节器的输出电压和电压调节器的编程电压之间的差值。数字控制器(102)被配置为至少部分地基于误差信号来激活或去激活传输门晶体管(106)。数字控制器(102)还被配置为响应于时钟周期激活至少一个传输门晶体管(106)并去激活至少一个传输门晶体管(106)。(106)并去激活至少一个传输门晶体管(106)。(106)并去激活至少一个传输门晶体管(106)。

【技术实现步骤摘要】
数字LDO传输门旋转

技术介绍

[0001]线性电压调节器在电力系统中用于接收可变输入电压，并且提供稳定、低噪声电源。常规上，线性电压调节器需要在调节器的输入端和输出端之间有很大的电压降才能正常操作。要生成如此大的电压降，需要一个相对高压的输入电源。相反，低压差(LDO)线性调节器是一种线性调节器电路，即使在输出电压非常接近输入电压的情况下也能正常工作，从而提高了常规调节器的功率效率。数字LDO包括驱动多个传输门的数字控制器。数字控制器接收数字LDO输出电压的表示，并且计算输出电压和参考电压之间的误差信号。数字控制器基于误差信号来控制接通或关断的传输门的数量。

技术实现思路

[0002]根据说明书的至少一个示例，一种方法包括用控制器在第一时钟周期中激活阵列的第一组传输门晶体管，其中阵列被耦合以向负载提供负载电流。该方法还包括用控制器在第二时钟周期中激活阵列的第二组传输门晶体管，其中第二组传输门晶体管相对于第一组传输门晶体管旋转。
[0003]根据说明书的至少一个示例，一种系统包括电压调节器中的数字控制器。该系统还包括传输门阵列，该传输门阵列包括两个或更多个传输门晶体管，其中传输门阵列被配置为向负载提供负载电流，并且其中数字控制器被配置为激活和去激活传输门阵列中的每个传输门晶体管。该系统还包括被配置为向数字控制器提供误差信号的反馈回路，该误差信号基于电压调节器的输出电压和电压调节器的编程电压之间的差值。数字控制器被配置为至少部分地基于误差信号来激活或去激活传输门晶体管。数字控制器还被配置为响应于时钟周期来激活至少一个传输门晶体管并去激活至少一个传输门晶体管。
[0004]根据说明书的至少一个示例，一种系统包括晶体管阵列。晶体管阵列包括晶体管的漏极，其中漏极包括一个或多个漏极区段。晶体管阵列包括晶体管的源极，其中源极包括在第一方向上与一个或多个漏极区段交替的一个或多个源极区段。晶体管阵列包括晶体管的栅极，其中栅极包括一个或多个栅极区段。一个或多个栅极区段中的每一个将漏极区段耦合到源极区段，并且一个或多个栅极区段中的每一个在垂直于第一方向的第二方向上将漏极区段耦合到源极区段。
附图说明
[0005]图1是根据各种示例的具有负载的LDO调节器系统的框图。
[0006]图2是根据各种示例的LDO调节器中的传输门旋转方案的框图。
[0007]图3是根据各种示例的LDO调节器中的晶体管配置的框图。
[0008]图4是根据各种示例的LDO调节器中的晶体管阵列的框图。
[0009]图5是根据各种示例的用于LDO调节器中的传输门旋转的方法的流程图。
具体实施方式
[0010]数字LDO调节器可在低压差电压下操作，其中低压差电压是输入电压和调节输出电压之间的差值。LDO调节器可包括分级传输晶体管(a fractioned pass transistor)。分级传输晶体管是被分割成更小切片的晶体管(本文称为传输门或传输门晶体管)。传输晶体管的每个切片或传输门由数字控制器控制。数字控制器执行可执行代码来接通或关断每个传输门，并且基于由反馈回路提供的误差信号来控制接通或关断的传输门的数量。负载电流被分配到接通或激活的传输门上。如果少数传输门是激活的，则流经每个传输门的负载电流部分可能会较高。如果大量传输门是激活的，则流经每个传输门的负载电流部分可能较低。此外，每个传输门的电流可能因工艺和温度条件以及输入电压和输出电压之间的电压差而变化。如果少量传输门是激活的，则由于流经激活传输门的电流增加，每个传输门的平均电迁移(EM)应力比如果大量传输门是激活的要高。EM是由离子在导体中逐渐移动引起的材料运输。EM应力会降低电路的可靠性，并且可能导致连接中断或芯片故障。较高的EM应力可能会导致LDO调节器中的传输门发生更多故障。降低平均EM应力可提高LDO调节器的可靠性和寿命。
[0011]在本文的示例中，数字控制器在操作期间旋转激活的传输门。旋转传输门包括在每个时钟周期改变哪些传输门是激活的，哪些传输门是非激活的。随着时间的推移，旋转激活的传输门会在许多或所有传输门之间分散操作负载，从而降低每个传输门所承受的平均EM应力。在传输门没有旋转的情况下，少量的传输门可能比其他传输门更频繁地被使用，并且那些更频繁使用的传输门将比很少使用的传输门面临更大的EM压力。数字控制器可编程为使用任何合适的旋转方案来选择激活的传输门。此外，对于传输门旋转，晶体管的不同配置可能是有用的，这允许在给定面积中放置更多的晶体管。这种配置使用晶体管漏极和晶体管源极之间的水平连接，如下所述。可使用水平连接，因为如本文所述，随着传输门旋转，EM应力减小。
[0012]图1是根据本文的各种示例的带有负载的LDO调节器系统100的框图。在本示例中，系统100包括数字LDO调节器。系统100包括数字控制器102、传输门阵列104、传输门106.1
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106.n(统称为传输门106)和输出节点108。负载110、电容器112和模数转换器(ADC)114也显示在系统100中。负载110是耦合在输出节点108和接地端子116之间的电阻负载，而电容器112耦合在输出节点108和接地端子118之间。在一个示例中，接地端子116和接地端子118可处于公共接地电压。在一些示例中，数字控制器102包括可执行代码120，并且数字控制器102响应于执行可执行代码120而执行本文中归因于数字控制器102的动作中的一些或所有。数字控制器102耦合到传输门106的栅极。具体而言，数字控制器102单独耦合到传输门106的栅极，因此数字控制器102可单独激活或去激活每个传输门106。这种配置由数字控制器102和传输门阵列104之间的连接中的“n”符号和斜线表示。传输门106的源极耦合到输出节点108。传输门106的漏极彼此耦合。输出节点108耦合到ADC 114的输入端，并且ADC 114的输出端耦合到数字控制器102。
[0013]数字控制器102控制接通的传输门106的数量。LDO调节器及其传输门阵列104提供目标压差和负载电流，因此在一定范围的工艺条件和操作条件下将目标负载电流提供给负载110。数字控制器102接通或关断传输门106以提供目标负载电流。
[0014]传输门阵列104可包括任何适当数量的传输门106。在一些示例中，传输门阵列104
包括100个或更多传输门106。传输门阵列104的激活传输门106在输出节点108处向负载110提供负载电流。输出节点108耦合到反馈回路，反馈回路耦合到ADC 114。ADC 114接收来自输出节点108的反馈信号，并且在输出节点108处提供输出电压的数字表示。ADC 114向数字控制器102提供输出电压的数字表示。数字控制器102基于数字表示计算误差信号。误差信号表示输出节点108处的电压和数字控制器102被编程提供的电压之间的差值。基于该误差信号，数字控制器102接通或关断传输门106，以将输出节点108处的电压调整为编程的电压值。如果误差信号指示需要更多的传输门106来提供负本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，其包括：用控制器在第一时钟周期中激活阵列的第一组传输门晶体管，其中所述阵列耦合以向负载提供负载电流；以及用所述控制器在第二时钟周期中激活所述阵列的第二组传输门晶体管，其中所述第二组传输门晶体管相对于所述第一组传输门晶体管旋转。2.根据权利要求1所述的方法，其中激活所述第二组传输门晶体管包括去激活所述第一组传输门晶体管中激活的第一晶体管，以及激活所述第一组传输门晶体管中非激活的第二晶体管。3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：用所述控制器在第三时钟周期中激活所述阵列的第三组传输门晶体管，其中所述第三组传输门晶体管相对于所述第二组传输门晶体管旋转。4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在所述控制器处接收用于包括所述阵列的电压调节器的误差信号；以及用所述控制器至少部分地基于所述误差信号来确定所述第一组传输门晶体管中的激活的传输门晶体管的数量。5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括：用所述控制器至少部分地基于所述误差信号来确定所述第二组传输门晶体管中的激活的传输门晶体管的数量。6.根据权利要求5所述的方法，其中：所述第一组传输门晶体管中的激活的传输门晶体管的所述数量等于所述第二组传输门晶体管中的激活的传输门晶体管的所述数量；以及所述第一组传输门晶体管不同于所述第二组传输门晶体管。7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在所述控制器处接收用于包括所述阵列的电压调节器的误差信号；以及用所述控制器至少部分地基于所述误差信号来激活至少一个传输门晶体管。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述电压调节器是低压差电压调节器。9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：将来自反馈回路的信号提供给模数转换器；以及基于来自所述反馈回路的所述信号产生误差信号。10.一种系统，其包括：电压调节器中的数字控制器；包括两个或更多个传输门晶体管的传输门阵列，其中所述传输门阵列被配置为向负载提供负载电流，并且其中所述数字控制器被配置为激活和去激活所述传输门阵列中的每个传输门晶体管；以及反馈回路，其被配置为向所述数字控制器提供误差信号，所述误差信号基于所述电压调节器的输出电压和所述电压调节器的编...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：