低压降调节器电路、对应的设备和方法技术

LDO调节器电路包括输入比较器和驱动器电路，驱动器电路包括晶体管，与调节器的输出节点耦合的电流路径穿过该晶体管。第一和第二驱动器各自包括：与输出节点耦合的电流路径穿过其中的驱动器晶体管、向驱动晶体管施加比较信号的电压泵浦副本的电容升压电路。与电容升压电路耦合的电压刷新晶体管电路将电压泵浦副本传送到电容升压电路上。第一和第二驱动器可以在第一操作模式和第二模式之间可控地切换，在第一操作模式期间，基于比较信号的电压泵浦副本，穿过驱动器晶体管的电流路径是导电的或者不导电的，在第二模式期间，电压刷新晶体管电路被激活以传送比较信号的电压泵浦副本，并且穿过驱动器晶体管的电流路径是不导电的。且穿过驱动器晶体管的电流路径是不导电的。且穿过驱动器晶体管的电流路径是不导电的。

【技术实现步骤摘要】
低压降调节器电路、对应的设备和方法


[0001]本公开涉及低压降(LDO)调节器和电池操作产品(诸如小型便携式设备)中的LDO调节器。

技术介绍

[0002]低压降(LDO)调节器这个名称表示即使输入或电源电压位于输出电压附近也能够调节输出电压的DC电压调节器。
[0003]LDO调节器广泛用于工业和汽车应用。对便携式和电池操作产品的日益增长的需求迫使这些电路在广泛的电源电压和多电压平台上操作。因此，考虑到这些调节器预期在较宽的温度范围(通常为
‑
40℃至125℃)下操作，待机和静态电流是主要问题。

技术实现思路

[0004]根据一个或多个实施例，提供了电路。
[0005]一个或多个实施例涉及对应的设备。
[0006]用于消费者或专业电子产品的小尺寸便携式电池操作产品是这种设备的示例。
[0007]一个或多个实施例涉及对应方法。
[0008]在本文给出的示例中，由于共源共栅结构的使用，开/关输出级被用于以几百皮秒的传播时间来驱动的LDO。这由以允许响应与刷新时钟频率完全无关的方式刷新的移位电容器来驱动。这样的布置不再需要常规类型的电平移位器和电荷泵。
[0009]本文给出的示例采用具有与低压(LV)比较器的响应时间相当的响应时间的输出驱动器；对应的LDO将因此表现出改进的响应时间。
[0010]本文给出的示例涉及由于充电电容器底板上的脉冲而发生的电压移位。LV比较器的短脉冲不被滤波，这改进了LDO的效率。
[0011]本文给出的示例包括(非常)小的升压泵：它仅用于刷新小的升压电容器，而不是输出驱动器的栅极；面积和电流消耗减少，因为由小型泵引入的低效率可以忽略不计。
[0012]本文给出的示例包括对称且交替工作的两个驱动器：当一个驱动器处于脉冲相位时，另一驱动器则处于刷新相位，反之亦然。考虑重叠相位，在重叠相位下，两个驱动器均处于脉冲，以便于连续调节。
[0013]本文中给出的示例包括从刷新时钟开始生成信号来管理主驱动器的不同操作相位的相位生成器。
[0014]在本文所示的示例中，输出驱动器的响应时间与低压(LV)比较器的响应时间相当；LDO因此将表现出改进的响应时间性能。
附图说明
[0015]现在将参考附图、仅通过示例的方式来描述一个或多个实施例，其中：
[0016]图1是常规低压降(LDO)调节器的电路图，
[0017]图2表示用于本文讨论的电路中的升压泵和相位生成器，
[0018]图3是本文讨论的电路的示例图，以及
[0019]图4至图7图示了根据图3所示电路的可能操作条件。
[0020]除非另有说明，否则不同附图中的对应附图标记通常指代对应部分。
[0021]此外，在整个描述中，为了简洁起见，可以使用相同的名称来指定：
[0022]特定节点或线以及在节点或线处出现的信号，以及
[0023]特定组件(例如，电容器或电阻器)及其电参数(例如，电容或电阻/阻抗)。
具体实施方式
[0024]在接下来的描述中，图示了各种具体细节，以提供对根据描述的实施例的各种示例的深入理解。可以在没有一个或多个具体细节的情况下，或者使用其他方法、组件、材料等来获得实施例。在其他情况下，没有详细示出或描述已知的结构、材料或操作，从而不会混淆实施例的各个方面。
[0025]在本说明书的框架中提及“实施例”或“一个实施例”意在指示关于实施例描述的特定配置、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，在本说明书的各个点中可能出现的诸如“在实施例中”、“在一个实施例中”等短语不一定完全指代同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定的配置、结构或特性可以以任何适当的方式组合。
[0026]本文中所使用的标题/附图标记仅是为了方便而提供，并且因此不限定实施例的保护范围或范围。
[0027]如本说明书导言中所述，低压降(LDO)调节器现在广泛用于工业和汽车应用。
[0028]在诸如便携式和电池操作产品等设备中，对能够在宽范围电源电压下操作的LDO调节器的需求日益增长，例如在多电压平台中：诸如vcc[1.6V
‑
3.6V]和vdd[0.8V
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1.15V]等值是可能的期望操作域或范围的示例。尤其是对于预期在宽温度范围(例如，
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40℃至125℃)下操作的设备，待机和静态电流成为重要参数。
[0029]所谓的开
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关LDO调节器是一种电路(例如，集成电路或IC)，其设计目的是在最小的电压降和(非常)快速的响应时间的情况下，为变化的负载提供(例如，固定的)输出电压。
[0030]图1是能够在多电压范围vcc[1.6V
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3.6V]和vdd[0.8V
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1.15V](这些值仅是示例性的)下操作的常规开
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关、高速、低压降(LDO)调节器的电路图。
[0031]图1的LDO调节器包括比较器(误差放大器)10，比较器(误差放大器)10以电压vdd供电并且被配置为将(反馈)电压vfb与稳定参考电压vref(例如，带隙参考)进行比较。电压vfb经由环路控制网络LC从输出电压vout导出(例如，作为经由分压器感测的输出电压的一部分)。
[0032]比较器10可以利用低压晶体管来实现，以便于实现快速响应时间。这导致比较器10的输出是施加到输出驱动器12的低压信号COMP_OUT。
[0033]当期望在输出节点vout处向(例如，电容性)负载Cload施加大量电流时，输出驱动器12以电压vcc供电，以产生经调节的电压。
[0034]输出驱动器12包括电压泵，电压泵以电压vcc供电，并被配置为生成(固定)电压信号vpump(例如，3.6V)。
[0035]电平移位器122将来自比较器10的低压信号COMP_OUT(例如，[0，vdd])移位到控制
(在节点A处)输出晶体管M
DRV
的切换的电压vpump(例如，[0，vpump])。
[0036]如果输出电压vout相对于参考电压变得高于期望值，则调节器驱动功率晶体管M
DRV
来保持恒定的输出电压vout。
[0037]如图1所示的LDO调节器的结构和操作对于本领域技术人员来说是公知的，这使得本文中不需要提供更详细的描述。
[0038]输出驱动器M
DRV
可以利用高压(HV)晶体管(例如，MOSFET晶体管)来实现，其栅极被耦合到节点A，并且其中的源极
‑
漏极电流路径被包括在电压vcc处的节点和负载Cout(输出节点vout)之间的电流线路中。
[0039]晶体管M
DRV
被选择得足够大，以便于实现针对经调节的输出电压vout(例如，1.5V)的最大电流。
[0040]再次注意，本文所述的定量数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电路，包括：输出节点，其被配置为向负载施加输出电压；输入比较器，其被配置为：将参考电压与第一电压进行比较，所述第一电压是所述输出电压的函数；以及基于将所述参考电压与所述第一电压进行比较的结果，产生具有第一逻辑值或第二逻辑值的比较信号；以及驱动器电路，其被耦合到所述输入比较器，被配置为从所述输入比较器接收所述比较信号，所述驱动器电路包括：第一驱动器和第二驱动器，其被耦合到所述输入比较器，并且被配置为接收所述比较信号，所述第一驱动器和所述第二驱动器中的每一个包括：至少一个驱动器晶体管，其具有与所述输出节点耦合的导电端子、以及被配置为接收所述比较信号的电压泵浦的副本的控制端子，其中所述比较信号的所述副本基于将所述参考电压与所述第一电压进行比较的所述结果，而具有第一相应逻辑值或第二相应第二逻辑值，其中所述至少一个驱动器晶体管响应于所述比较信号的所述电压泵浦的副本具有所述第一相应逻辑值或所述第二相应逻辑值而导电或不导电；升压电容电路，其被配置为将所述比较信号的所述电压泵浦的副本施加到所述至少一个驱动器晶体管的所述控制端子；以及电压刷新晶体管电路，其被耦合到所述升压电容电路，并且被配置为将所述比较信号的所述电压泵浦的副本传送到所述升压电容电路，其中所述第一驱动器和所述第二驱动器能够在以下项之间可控地切换：第一操作模式，在所述第一操作模式期间，所述至少一个驱动器晶体管响应于所述比较信号的所述电压泵浦的副本具有所述第一相应逻辑值或所述第二相应逻辑值而导电或不导电，并且所述电压刷新晶体管电路被去激活，以及第二操作模式，在所述第二操作模式期间，所述电压刷新晶体管电路被激活，以将所述比较信号的所述电压泵浦的副本传送到所述升压电容电路，并且所述至少一个驱动器晶体管不导电。2.根据权利要求1所述的电路，包括：模式控制电路，其被配置为在以下项之间交替地切换所述第一驱动器和所述第二驱动器：第一操作条件，在所述第一操作条件下，所述第一驱动器处于所述第一操作模式，并且所述第二驱动器处于所述第二操作模式，以及第二操作条件，在所述第二操作条件下，所述第一驱动器处于所述第二操作模式，并且所述第二驱动器处于所述第一操作模式。3.根据权利要求2所述的电路，其中所述模式控制电路被配置为将所述第一驱动器和所述第二驱动器切换到过渡操作条件，在所述过渡操作条件下，所述第一驱动器和所述第二驱动器均处于所述第一操作模式。4.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一驱动器和所述第二驱动器中的每一个包括在电源节点和所述输出节点之间的电流线路，所述电流线路包括穿过以下项的电流路径的级联布置：第一驱动器晶体管，与所述输出节点耦合的电流路径穿过所述第一驱动器晶体管，以
及第二驱动器晶体管，被布置为在所述电源节点和所述第一驱动器晶体管之间的电流路径穿过所述第二驱动器晶体管。5.根据权利要求4所述的电路，其中所述第一驱动器晶体管和所述第二驱动器晶体管分别是低压晶体管和高压晶体管。6.根据权利要求4所述的电路，包括：模式控制电路，其被配置为将所述第一驱动器和所述第二驱动器切换到关断条件，在所述关断条件下，所述输出节点接地，并且所述第一驱动器和所述第二驱动器的所述第二驱动器晶体管均不导电。7.根据权利要求1所述的电路，其中所述第一驱动器和所述第二驱动器中的每一个包括：电路节点，其被配置为具有向其施加的所述比较信号；第一升压电容器和第二升压电容器，所述电路节点被布置在所述第一升压电容器和所述第二升压电容器之间；第一电压刷新晶体管，布置在所述第一升压电容器和所述输出节点之间的电流路径穿过所述第一电压刷新晶体管；以及第二电压刷新晶体管，布置在所述第二升压电容器和升压电源节点之间的电流路径穿过所述第二电压刷新晶体管。8.根据权利要求7所述的电路，其中所述第一驱动器和所述第二驱动器中的每一个包括：第一驱动器晶体管，其控制端子被耦合到在所述第一电压刷新晶体管和所述第一升压电容器之间穿过所述第一电压刷新晶体管的电流路径；以及第二驱动器晶体管，其控制端子被耦合到在所述第二电压刷新晶体管和所述升压电源节点之间穿过所述第二电压刷新晶体管的电流路径。9.根据权利要求8所述的电路，其中在所述第一驱动器和所述第二驱动器中的每一个中，所述第二驱动器晶体管的所述控制端子经由晶体管开关耦合到穿过所述第二电压刷新晶体管的所述电流路径，所述晶体管开关被配置为响应于所述电路被禁用而不导电，以将所述第二驱动器晶体管的所述控制端子与穿过所述第二电压刷新晶体管的所述电流路径解耦合。10.一种设备，包括：电路，其包括：输出节点，其被配置为向负载施加输出电压；输入比较器，其被配置为：将参考电压与第一电压进行比较，所述第一电压是所述输出电压的函数；以及基于将所述参考电压与所述第一电压进行比较的结果，产生具有第一逻辑值或第二逻辑值的比较信号；以及驱动器电路，其被耦合到所述输入比较器，并且被配置为从所述输入比较器接收所述比较信号，所述驱动器电路包括：第一驱动器和第二驱动器，其被耦合到所述输入比较器并且被配置为接收所述比较信
号，所述第一驱动器和所述第二驱动器中的每一个包括：至少一个驱动器晶体管，其具有与所述输出节点耦合的导电端子、以及被配置为接收所述比较信号的电压泵浦的副...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：