[發明專利]低壓差電壓調節器裝置

有效

• 申請號: 201580080994.5
• 申請日: 2015-06-18
• 公開（公告）號: CN107850911B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 鄒磊;G.羅卡
• 申請（專利權）人: ＴＤＫ株式會社
• 主分類號: G05F1/575
• 分類號: G05F1/575
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周學斌;劉春元

低壓差電壓調節器（LDO）裝置包括可耦合到電源（20）的電壓輸入（Vin）以及誤差放大器（404）。該誤差放大器（404）耦合到電壓輸入（Vin），并且配置為接收參考電壓信號和反饋電壓信號并取決于參考電壓信號和反饋信號而生成輸出控制信號（Ctrl）。誤差放大器（404）包括電流調整電路（410）。此外，LDO裝置（40）包括傳輸晶體管（MP），其耦合到該誤差放大器（404），并且配置為接收該誤差放大器（404）的輸出控制信號（Ctrl）并取決于該輸入控制信號（Ctrl）而為低壓差電壓調節器裝置的輸出（OUT）提供輸出電流。附加地，LDO裝置包括檢測電路（402），其耦合到電壓輸入（Vin），并且配置為取決于在LDO裝置（40）的電壓輸入（Vin）上提供的輸入電壓（V_in）而在其輸出上提供輸出信號。LDO裝置（40）包括偏置生成器（416），其與檢測電路（402）的輸出耦合，并且配置為取決于檢測電路（402）的輸出信號而在誤差放大器（404）的電流調整電路（410）的偏置輸入上提供偏置電流（I_bias）。而且，LDO包括片上輸出電容器。

技術領域

本發明涉及低壓差電壓調節器裝置以及包括該低壓差電壓調節器裝置的數字系統。

背景技術

許多設備使用低壓差電壓調節器（LDO）來為高度集成的數字電路供應經調節的電力。一般地，合期望的是考慮到各種各樣的負載、操作電源等而提供穩定的經調節的電壓。

LDO通常用于通過外部電池電源來為高度集成的數字電路供電。這樣的高度集成的數字電路正常地與系統時鐘同步地操作。在每一個時鐘周期中，引發快速電流尖脈沖，引起LDO輸出電壓的嚴重電壓改變。這可以導致高度集成的數字電路發生故障。通常，使用具有高帶寬和轉換（slewing）的誤差放大器以及可行的片上輸出電容器來提供所要求的負載瞬時響應。然而，具有高帶寬和轉換的這樣的誤差放大器要求對應的電流預算。

發明內容

本發明的目標是提供一種具有減少的電流消耗的低壓差電壓調節器裝置。

該目標通過獨立權利要求的特征而實現。本發明的有利實施例在從屬權利要求中給出。

根據第一方面，本發明以一種低壓差電壓調節器（LDO）裝置為特征。LDO裝置包括可與電源和誤差放大器耦合的電壓輸入。誤差放大器耦合到電壓輸入，并且配置為接收參考電壓信號和反饋電壓信號并取決于參考電壓信號和反饋信號而生成輸出控制信號。誤差放大器包括電流調整電路。此外，LDO裝置包括傳輸晶體管，所述傳輸晶體管耦合到誤差放大器并且配置為接收誤差放大器的輸出控制信號并取決于輸出控制信號而為低壓差電壓調節器裝置的輸出提供輸出電流。附加地，LDO包括檢測電路，所述檢測電路耦合到電壓輸入，并且配置為取決于在LDO裝置的電壓輸入上提供的輸入電壓而在其輸出上提供輸出信號。LDO裝置包括偏置生成器，所述偏置生成器與檢測電路的輸出耦合，并且配置為取決于檢測電路的輸出信號而在誤差放大器的電流調整電路的偏置輸入上提供偏置電流。

有利地，這樣的LDO裝置能夠生成用于不同模式的合適偏置電流。LDO裝置允許使用可行的片上輸出電容器以及設計具有充足的帶寬和轉換的誤差放大器，因為在LDO裝置的跟蹤模式中，電流消耗減少。當電源電壓變低時，LDO裝置進入跟蹤模式。在跟蹤模式中，LDO裝置的輸出電壓開始盡可能多地跟隨LDO裝置的輸入電壓。LDO裝置的輸入電壓越低，通過其電流調整電路提供給誤差放大器的靜態電流就越低。當LDO裝置從調節模式轉化到跟蹤模式時，由可調整電流提供的電流連續地降低。不需要突然地切換LDO裝置的電流以及保護準確設定點，這可能導致快速負載瞬時響應的故障。此外，LDO裝置不要求片外組件。它可以完全集成在專用集成電路上。

根據第一方面的一個實施例，偏置電流與LDO裝置的輸入電壓和給定參考電壓之間的電壓差成比例。有利地，這允許檢測電路和偏置生成器的成本有效的實現。

根據第一方面的另外的實施例，電流調整電路包括電流鏡像電路，所述電流鏡像電路被配置和布置成將偏置生成器的偏置電流鏡像到誤差放大器。有利地，這允許電流調整電路的成本有效的實現。