[發明專利]具有穩壓電源電路的電子電路

有效

• 申請號: 201080004566.1
• 申請日: 2010-01-13
• 公開（公告）號: CN102282524A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 馬丁·瓦格納;亨克·博埃贊;克萊門斯·G·J·德哈斯
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: G05F1/565
• 分類號: G05F1/565
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明涉及具有電源電路的電子電路、在這種電子電路中使用的集成電路以及供電方法。

背景技術

US專利No?7,106,032披露了具有兩個并聯輸出晶體管的穩壓電源電路：一個低功率輸出晶體管和一個高功率輸出晶體管，僅當必須提供高輸出電流時，高功率輸出晶體管被導通。輸出晶體管為PMOS晶體管，它們的溝道并聯耦合在正電源和電源電路的穩壓輸出之間。電源晶體管在正電源和穩壓輸出之間提供電壓降。通過測量這個輸出電壓以及使用已測量的輸出電壓控制經過輸出晶體管的電流來穩定穩壓輸出上的輸出電壓。

因此，輸出晶體管耗散與過電源電壓相關的功率。此外，驅動輸出晶體管的反饋環路中的電路耗散功率。US專利No?7,106,032教導了通過當不需要高功率輸出時僅使用低功率輸出晶體管能減少后者的功率耗散。如US專利No?6,469,480所披露，這種類型的電路也能通過在穩壓輸出上的實際輸出電壓與期望輸出電壓之間存在較大差異時僅激活具有低驅動功率的輸出晶體管來幫助阻止過沖。當實際輸出電壓和期望輸出電壓之間的這個差異較小時，兩個晶體管均被激活以提供快速的響應。

電源電路可與其它電路(比如處理器、通信發射機和接收機、傳感器等)集成在一起。在這種情況下，由于穩壓電源電路功率耗散引起的發熱可能對這種協同集成電路的操作有不利影響。

通過使用具有集成電路外部的輸出晶體管的穩壓電源電路，即通過僅集成穩壓電源電路的控制部件，能避免或至少減少這種不利影響。這使得在集成電路和輸出晶體管之間提供某種絕熱是可能的。但是，因為集成電路的設計者不知道可由終端用戶選擇的輸出晶體管的參數，并且因為在集成電路和輸出晶體管之間的配線可在控制回路中引起額外的相移，所以這種解決方案會帶來穩壓電源電路潛在的不穩定性問題。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種穩壓電源電路，其中，通過至少部分地集成穩壓電源電路減少了穩定性問題，并且其中減少了發熱問題。

提供了根據權利要求1的電子電路。在此，使用第一驅動器電路控制從電源輸入經過集成電路中的第一輸出晶體管到達穩壓電源輸出的電流，以實現受控的輸出電壓。當對經過第一輸出晶體管的電流的指示表示該電流超過閾值水平時，升高經過集成電路外部的第二輸出晶體管的電流。當來自集成電路內部的第一輸入晶體管的部分電源電流的持續供給引起集成電路不期望的發熱時，集成電路外部的第二輸出晶體管用于逐漸地接管該部分電源電流的供給。

第二驅動器電路可用于監測對由第一輸出晶體管提供的電流的指示。在實施例中，第二驅動器電路可包含在集成電路中。至少在監測的電流超過閾值水平時，第二驅動器電路啟動由第二輸出晶體管提供的電流的上升。該上升至少持續到監測的電流下降到閾值水平以下為止。

在這個電子電路中，不需要避免第一輸出晶體管暫時提供大于閾值的電流這種情況。第一輸出晶體管可被設計為能夠提供這種過電流，但是因為它僅需要在第二輸出晶體管接管該過電流之前暫時地提供這種過電流，所以沒有發熱問題產生。

這種暫時容忍過電流的自由度可用于減少第二輸出晶體管的不可預知的參數值對電源控制穩定性的影響，和/或減少電源噪聲。這也可使得更容易滿足EMC(電磁兼容性)的要求。因為第二驅動器電路啟動由第二輸出晶體管提供的電流的上升，所以經過第二輸出晶體管的電流的改變不如經過涉及電源穩壓的第一輸出晶體管的電流改變快。可使用慢響應，其掩蓋了第二輸出晶體管參數的擴展。

在實施例中，第二驅動器電路可配置為以預定速率升高經過第二輸出晶體管的電流，該速率可獨立于實際的過電流。因此，可減少穩定性問題。可選地，可以使用預定的離散速率集合中的選定速率獲得相同的效果。

在實施例中，第二驅動器電路可以響應于檢測到經過第一輸出晶體管的所指示的電流低于另一閾值水平，來啟動經過第二輸出晶體管的電流的減小。因此，如果不再需要來自第二輸出晶體管的電流以阻止發熱問題，可以將較大的“電流預算”歸還第一輸出晶體管，以對電源進行穩壓。在實施例中，將用于啟動減小的另一閾值水平與用于啟動上升的閾值水平相分離。這減少了電源噪聲。

在實施例中，當經過第二輸出晶體管的電流減小時，可提供下拉晶體管來暫時泄流來自于第二輸出晶體管的過電流。因此，即使在經過第二輸出晶體管的電流被降低之前也能保證充足的用于穩壓的“電流預算”。