[發(fā)明專利]調(diào)壓電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310264435.2
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103529886A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設計）人: 馬丁·費爾德特克勒
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: G05F1/46
• 分類號: G05F1/46
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

各個實施方式涉及調(diào)壓電路。

背景技術

具有數(shù)字為主的功能的IC（集成電路）大多包括針對各個電壓域的單獨的電源端子。例如，如果IC包括以1.5V電壓工作的數(shù)字控制器，并且還包括被配置為接收及輸出3.3V信號的輸入端子和輸出端子，則IC包括至少一個用于施加1.5V電壓的電源端子（或者可以設置多個內(nèi)部互連的電源端子）以及至少一個用于施加3.3V電壓的另一電源端子。電源電壓由外部調(diào)壓器提供。此外，電源電壓可能需要由電容器（該電容器與電源端子并聯(lián)耦接）進行緩沖。需要進行緩沖，原因是數(shù)字為主的IC的功耗改變的時間標度是比外部調(diào)壓器能夠?qū)ν蝗话l(fā)生的階梯狀負載變化作出反應并且調(diào)整提供給負載（例如，用IC表示的負載）的電源電壓的時間標度短的數(shù)量級。數(shù)字為主的IC的功耗的特征在于脈沖，該脈沖的寬度對于5V的技術（即，在以5V電壓工作的數(shù)字為主的IC中）約為10納秒，對于1.5V的技術（即，在以1.5V電壓工作的數(shù)字為主的IC中）下降到100皮秒。（主要）數(shù)字IC中的脈沖狀功耗是由其同步操作造成的。然而，典型調(diào)壓器的控制穩(wěn)定時間約為1微秒，因此顯然無法對（主要）數(shù)字IC所導致的負載條件的突跳作出反應。

在常規(guī)調(diào)壓器中，通常，電壓域的單個晶體管被用作控制器件，其被選擇足夠高以便被設計為至少處理調(diào)壓器的最高輸入電壓。另外，運算放大器可以被用作穩(wěn)定放大器或者實現(xiàn)等效功能的電路中，其以由于使用多個放大級而造成相對高的信號延遲時間為代價，提供了高靜態(tài)控制精度。這兩個原因可以被視為造成常規(guī)調(diào)壓器的相當長的控制穩(wěn)定時間（control?settling?time）的主要原因。

功耗較低的數(shù)字電路（例如用于移動應用的數(shù)字電路）通常包括內(nèi)部調(diào)壓器，該內(nèi)部調(diào)壓器提供較小的電源電壓，因此可能需要從外部提供其他（較大的）電源電壓。然而，這些類型的電路要求利用外部電容器對該內(nèi)部較低的電源電壓進行緩沖。因此，不得不經(jīng)由額外的引腳將內(nèi)部饋線引至IC的外部，從而造成（例如）需要ESD（靜電放電）保護以及必須在集成電路中設置額外引腳等所有缺點。

在功耗甚至更低的數(shù)字電路中，內(nèi)部可包括有緩沖電容器。這種架構的實例可見于芯片卡或RFID（射頻識別）應用中。另外，這些應用領域中的電路通常不以同步操作模式操作，以便減小其功耗譜中的尖峰幅度。

由于進一步數(shù)字化的趨勢，越來越多的應用利用復雜的數(shù)字電路從原先以模擬操作模式為主轉(zhuǎn)換為數(shù)字操作。與數(shù)字電路不同，模擬電路中的功耗基本上是連續(xù)的。內(nèi)部低電壓域和外部提供的較高的電源電壓在模擬電路中可借助內(nèi)部調(diào)壓器進行輕松調(diào)節(jié)，因此不必引至IC的外部進行緩沖（如就數(shù)字IC而言描述的）。這種模擬電路的用戶仍然未察覺內(nèi)部電源域并且不參與操作。這種產(chǎn)品/應用中的電路的數(shù)字部分主要以異步模式進行操作，因此功耗相當小，以便可通過內(nèi)部調(diào)壓器輕松供電。

這種應用的一個突出實例是用于SMPS（開關模式電源）的集成控制電路領域，其由于柵極驅(qū)動器的輸出電壓較高而可能需要范圍在15V至20V的相對較高的外部電源電壓。用于SMPS的這種集成控制電路通常保持5V的內(nèi)部電壓域以便為模擬電路組件/部件（在一定程度上為數(shù)字電路組件/部件）供電。對這些應用進行相當復雜的全數(shù)字化到目前為止是不成功的，主要是由于對復雜數(shù)字（同步）邏輯的內(nèi)部電壓域有緩沖的需求。如上所述，這需要通過將相應饋線引出至IC的外部來從外面完成。除了IC的至少一個端子被占用因此不能用于其他目的/功能的明顯缺點以外，可能不得不使用更大的外殼并且用戶很不愿意付出額外的努力來提供緩沖功能，使得電路很容易受到EMI（電磁干擾）的影響，例如尤其是在1.5V的較低的內(nèi)部電源電壓。易受EMI導致的干擾是由承載相當高的電壓的其他周圍的外部電氣線路和/或引腳導致的，該電壓例如是SMPS開關晶體管的通常約為600V的漏極電壓或在EMC（電磁兼容性）測試期間施加大約4kV大小的電脈沖的SMPS的輸電線。因此應避免不得不將內(nèi)部電源電線引出至IC（或其外殼）的外部的必要性。