低压降稳压器制造技术

本发明专利技术方案涉及低压降稳压。根据一个或多个实施例，装置包括电荷泵，其使用参考电压生成输出；低压降(LDO)稳压器电路；限流和限压电路。LDO电路包括放大器，其由电荷泵供电并且使用电压供应线上的电压提供LDO电压输出。限压电路包括晶体管，耦合在电压供应线与LDO稳压器电路之间，并且具有由电荷泵驱动的栅极。限压电路操作以基于电荷泵的输出例如通过以下来限制耦合在电压供应线与LDO稳压器电路之间的电压：在低压条件下，经由晶体管的源极/漏极连接将电压供应线处的电压耦合到LDO稳压器电路，并且在电压供应线上的高压条件下(例如，在电荷泵的全/最大操作电压处或之上)，(经由电流跟随操作)将受限电压提供给LDO稳压器电路。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术方案涉及低压降稳压。根据一个或多个实施例，装置包括电荷泵，其使用参考电压生成输出；低压降(LDO)稳压器电路；限流和限压电路。LDO电路包括放大器，其由电荷泵供电并且使用电压供应线上的电压提供LDO电压输出。限压电路包括晶体管，耦合在电压供应线与LDO稳压器电路之间，并且具有由电荷泵驱动的栅极。限压电路操作以基于电荷泵的输出例如通过以下来限制耦合在电压供应线与LDO稳压器电路之间的电压：在低压条件下，经由晶体管的源极/漏极连接将电压供应线处的电压耦合到LDO稳压器电路，并且在电压供应线上的高压条件下(例如，在电荷泵的全/最大操作电压处或之上)，(经由电流跟随操作)将受限电压提供给LDO稳压器电路。【专利说明】低压降稳压器
多种示例性实施例涉及电源和稳压型(regulation-type)电路及其实施方式。
技术介绍
很多电路受益于和/或实现具有变化的特性的电源，并且具有可能本质上受限的功率要求。例如，期望为很多便携式设备、灵敏型电子设备等提供处于特定电压电平的电源。向某些电路提供某一受限电压可能富有挑战性，例如，当同一设备中的其它电路可以实现与期望功率相比更高的功率时，或者当电源容易受到不期望的特性的影响时。例如，源自墙上(AC)插座或者车载电力出口的电源电压容易受到波动的影响，并且可能是有噪声的且不净的。这可能在从相同的输入源向电池充电时导致振铃(ringing)。此外，高压条件可能是由使用有故障的充电器而造成的，或者是由针对电池充电器使用的LDO电源电压处的过冲和下冲而造成的。在其它应用中，在设备中提供的正常功率对于其中某些电路而言实在太高。在一些应用中，在某一时间段期间，电源被限流，这会限制电路从被限流的电源汲取功率。汲取更多的电流导致电源上的电压降，这可能导致在多种电源接口(例如，USBOn-The-Go设备接口)中关断供电，如果外围设备汲取与针对该外围设备设置的电流阈值相比更大的电流，则这将关断对外围设备的供电(并且停止与外围设备的通信)。对于各种应用而言，这些问题和其它问题对于提供期望的功率电平和质量提出了挑战。
技术实现思路
多种示例性实施例涉及电源和稳压型电路及其实现。根据示例性实施例，一种装置包括:参考电压供应电路，其使用易受波动影响的电压供应线来提供参考电压；电荷泵，其使用所述参考电压来生成输出:低压降(LDO)稳压器电路；以及限压电路。LDO电路包括放大器，其由电荷泵输出供电并且使用电压供应线上的电压来提供LDO电压输出。限压电路包括晶体管，其经由限流电路耦合在电压供应线与LDO稳压器电路之间，并且具有由电荷泵驱动的栅极。限压电路操作以基于电荷泵的输出来限制耦合在电压供应线与限流电路和LDO稳压器电路中的每一个之间的电压。限压电路将外部电源电压线限制到由最小电荷泵输出或外部电源电压线驱动的合理电压，并且可以实现为减轻或防止针对从外部电源电压线的电压接收功率的限流电路和LDO电路的栅极氧化物应力(gate oxide stress)。另一个示例性实施例涉及一种具有电荷泵的装置，所述电荷泵被耦合以使用接收的参考电压生成输出电压，并且被耦合以向具有源极、漏极和栅极的晶体管的栅极提供输出。电容器耦合在电荷泵输出与地(或者参考电压电平)之间，并且还耦合到栅极。因此，电容器响应于外部电源电压线电压的电压电平的瞬变阶跃(transient st印)，限制栅极电压增加，并且确保不会相对于这些瞬变而耦合电荷泵输出。限流电路耦合到晶体管的源极，其中，晶体管的漏极连接到电压供应线，并且可操作以响应于电荷泵的电压输出来将电压耦合到源极。限流电路确保从外部电源电压线电压汲取的电流不会超过某一界限(例如，其是经由限流开关的特性来设置的，并且是为具体应用而定制的)，这使得外部电压线产生压降。该装置还包括:放大器，耦合到电荷泵的输出电压并且由电荷泵的输出电压供电；以及另一 NMOS晶体管，其具有耦合到放大器的输出的栅极、和分别耦合在限流电路与接地电路之间的晶体管漏极和源极。上面的讨论/概述并不旨在描述本公开的每一个实施例或每一个实现。下面的附图和详细描述也举例说明了多个实施例。【专利附图】【附图说明】在考虑了结合附图给出的以下详细描述以后，可以更全面地理解各个示例性的实施例，在附图中:图1示出了根据本专利技术的示例性实施例的低压降稳压器(LDO)电路；图2示出了根据本专利技术的另一个示例性实施例的另一个LDO电路；图3示出了根据本专利技术的另一个示例性实施例的另一个LDO电路；图4示出了根据本专利技术的另一个示例性实施例的LDO电路的操作的流程图；以及图5示出了根据本专利技术的另一个示例性实施例的LDO电路的信号图。【具体实施方式】本文讨论的各个实施例能够具备修改和替换形式，已经在附图中通过举例说明的方式示出了其方案，并且将详细描述其方案。然而，应当理解的是，并不旨在将本专利技术限制于所描述的特定实施例。相反，旨在涵盖落入包括权利要求中定义的方案在内的本公开的范围内的所有修改、等同形式和可替换形式。此外，贯穿本申请使用的术语“示例”仅是说明性的而非限制性的。本公开的方案可应用于各种不同类型的装置、系统和方法，其涉及过流或过压型保护电路、限流的电源电压和限流的电源接口电路中的一个或多个。虽然不一定如此限制，但是可以通过使用该上下文对示例进行讨论来理解各个方案。各个示例性的实施例涉及NMOS低压降(LDO)稳压器电路，其可以使用扩展漏极(extended drain)器件维持高输入电源电压和/或宽LDO输入范围。使用电荷泵的供电来管理更高(例如，25V)的电源电压，使得通过反馈偏置(back bias)保护，更高的电源电压线不会耦合到内部节点(例如，在有关的条件下，例如，当LDO输出为3V并且输入电源电压线为OV时，LDO输出电流不会耦合到输入电源电压)。该方法促进了扩展漏极开关，其在低欧姆状态下以低电源电压工作并且在高欧姆状态或限压下作为源极跟随器以更高的电源电压工作(例如，其可以是可以容忍高栅极-漏极电压而不是高栅极-源极电压的可应用器件)。扩展漏极展示出低欧姆压降，并且当电源电压线为低或者接近LDO输出电压时，不会对LDO压降做出显著贡献。在更具体的实施例中，向高压扩展漏极NMOS晶体管的栅极提供约5.5V的电荷泵输出，所述晶体管具有高栅极-漏极击穿电压和更高的漏极衬底击穿电压，但是具有低栅极-源极击穿电压。扩展漏极NMOS晶体管用于将至LDO的内部供电压限制为小于约5.5V。当电源电压较高时，扩展NMOS晶体管的漏极用作电流源，限制电流和电压的量，从而将源极或内部供电限制为耦合到电荷泵输出电压的栅极电压。在低电源电压(例如，针对外部电源电压电平小于电荷泵电压的输出电压减去扩展漏极NMOS晶体管的阈值)处，扩展NMOS晶体管的漏极用作电阻器(例如，开关)，并且引起从LDO电源电压到输出的低压降。各个实施例涉及一种LDO稳压器电路，实现用于从USB缆线(例如，用于墙上(AC)插座或汽车充电器、坞站和/或诸如膝上型计算机和平板电脑等的便携式设备)接收LDO电源电压。在这些应用中，电源电压容易受到波动的影响，并且可能是有噪声的且不净的，特别是使用较长的USB缆线更是如此，如在上面的背景中所讨论的。这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：参考电压供应电路，被配置和布置为使用易受电压波动影响的电压供应线来提供参考电压；电荷泵，被耦合以从所述参考电压供应电路接收所述参考电压，并且使用所述参考电压来生成输出电压；限压电路，包括晶体管，所述晶体管具有耦合到所述电压供应线的漏极和连接到所述电荷泵的所述输出电压的栅极，所述限压电路被配置和布置为基于所述电荷泵的输出来限制耦合到所述晶体管的源极的电压；限流电路，被配置和布置为将经由所述限压电路从所述电压供应线流出的电流限制到预定的限流阈值；以及低压降LDO稳压器电路，包括放大器，所述放大器耦合到所述电荷泵的输出并且由所述输出处的输出电压供电，所述LDO稳压器电路被配置和布置为使用经由所述限压电路中的所述晶体管的所述源极提供的电压来提供LDO电压输出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马旦·莫汉·丽迪·维穆拉，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL