[發明專利]電壓調節系統及其方法

有效

• 申請號: 202011162340.6
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN113641200B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 林嘉亮
• 申請（專利權）人: 瑞昱半導體股份有限公司
• 主分類號: G05F1/46
• 分類號: G05F1/46;G05F1/575;G05F1/577
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 黃艷;鄭特強

本公開提供一種電壓調節系統及其方法，電壓調節系統包含電壓調節器、偏壓電壓產生器及多個開關負載電路。電壓調節器被設置以接收第一參考電壓并輸出調節的電壓；偏壓(bias)電壓產生器包含以二極管形式連接的晶體管，被設置以接收偏壓電流并輸出參考柵極電壓；多個開關負載電路中的每一者包含共漏極(common?drain)晶體管被設置以通過邏輯信號控制的開關從調節的電壓接收供電，并自參考柵極電壓進行控制，并輸出電源電壓到一負載和去耦合(decoupling)電容器，其中，共漏極晶體管的尺寸是根據負載的電流及偏壓電流之間的比值將以二極管形式連接的晶體管的尺寸做縮放而得。

技術領域

本公開為一種電壓調節系統，特別是一種用以最小化瞬間負載變化造成的電壓突波的電壓調節系統及其方法。

背景技術

如圖1所示，現有技術的電壓調節系統100包含：電流-電壓轉換器110設置以接收參考電流I_REF并輸出參考電壓V_REF；電壓調節器120設置以接收參考電壓V_REF并輸出調節電壓V_REG；以及多個負載及多個開關，包含：第一負載131設置以經由第一開關132接收調節電壓V_REG，其中第一開關132是由第一控制信號EN1所控制；第二負載141設置以經由第二開關142接收調節電壓V_REG，其中第二開關142是由第二控制信號EN2所控制；以及以此類推的其他負載及其他開關。在本公開中，“V_DD”表示電源供應節點。電流-電壓轉換器110包含電阻器111、112以及電容器113，其中電阻器111作為負載以提供電流-電壓轉換，而電阻器112和電容器113形成低通濾波器。電壓調節器120包含：運算放大器122和NMOS(N通道金屬氧化物半導體)晶體管123設置以形成具有負反饋的控制回路，以使調節電壓V_REG追蹤參考電壓V_REF。電流-電壓轉換器110和電壓調節器120在現有技術中都是眾所周知的元件，此處不再詳細說明。當第一控制信號EN1(或第二控制信號EN2)為生效(asserted)時，第一開關132(第二開關142)導通，以使第一負載131(第二負載141)通過調節電壓V_REG上電。當第一控制信號EN1(或第二控制信號EN2)為非生效(de-asserted)時，第一開關132(第二開關142)截止以使第一負載131(第二負載141)斷電。根據此操作方式，第一負載131、第二負載141及其他負載可獨立地上電或斷電。此處的第一控制信號EN1以及第二控制信號EN2后文又稱作邏輯信號EN1以及邏輯信號EN2。

第一負載131、第一開關132及其他負載上發生的瞬間變化可能導致調節電壓V_REG出現突波(spike)，由于電壓調節器120的控制回路的速度是有限的，無法足夠快地起作用來進行調節以應對瞬間變化。為了減輕調節電壓V_REG上的突波，采用一去耦合電容器151以協助在瞬間變化期間更穩定地維持調節電壓V_REG。然而，加入去耦合電容器151將降低電壓調節器120的控制回路的穩定性。應當理解，無論負載條件如何變化，都必須保證電壓調節器120的穩定性，并且在負載條件發生瞬間變化時，期望調節電壓V_REG上所發生的突波很小。這種要求將大幅提升電壓調節器120的設計難度，且通?？赡軤奚{節電壓V_REG的調節效率。

承前所述，我們所期望的是一種電壓調節系統，其可有效地減緩由突然的負載變化引起的電壓突波。

發明內容

在一些實施例中，一種系統包含：電壓調節器，被設置以接收第一參考電壓并輸出調節電壓；偏壓電壓產生器，包含以二極管形式連接的晶體管，偏壓電壓產生器被設置以接收偏壓電流并輸出參考柵極電壓；以及多個開關負載電路，所述多個開關負載電路中的每一者包含被設置以自調節電壓接收供電的共漏極晶體管，通過邏輯信號控制的開關從參考柵極電壓接收控制，并輸出供應電壓到負載且分流到去耦合電容器，其中，共漏極晶體管的尺寸是根據一比值將以二極管形式連接的晶體管的尺寸做縮放而得，所述比值是指負載的電流及偏壓電流之間的比值。