專(zhuān)利名稱(chēng)：線(xiàn)性穩(wěn)壓器與穩(wěn)壓方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種穩(wěn)壓裝置，特別涉及已知可根據(jù)負(fù)載變化而進(jìn)行調(diào)整的 線(xiàn)性穩(wěn)壓器。
背景技術(shù)：
線(xiàn)性穩(wěn)壓器的代表例為低壓降穩(wěn)壓器(LDO，LowDr叩-Out)。第1圖標(biāo)出 先前技術(shù)的LDO電路10,其包含有一個(gè)轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器(transconductor) gm, 根據(jù)反饋信號(hào)FB與參考電壓Vref間的比較結(jié)果，控制功率晶體管P0的導(dǎo)通 狀況，以將供應(yīng)電壓Vcc轉(zhuǎn)換成輸出電壓Vout。
此種穩(wěn)壓器的缺點(diǎn)是，當(dāng)負(fù)載從重載突然轉(zhuǎn)變至輕載或無(wú)載時(shí)，無(wú)法快 速地作出反應(yīng)而有穩(wěn)定性不佳的現(xiàn)象，亦即其輸出電壓會(huì)瞬間過(guò)量供應(yīng)，需 要很長(zhǎng)的時(shí)間才能平衡至所需的電壓，此外，亦會(huì)耗費(fèi)不必要的能量。
有鑒于此，需要提供一種可根據(jù)負(fù)載的快速變化而進(jìn)行調(diào)整的線(xiàn)性穩(wěn)壓器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第 一 目的是提供一種可根據(jù)負(fù)載變化而進(jìn)行調(diào)整的線(xiàn)性穩(wěn)壓器。
本發(fā)明的第二目的是提供一種穩(wěn)壓方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種線(xiàn)性穩(wěn)壓器，包含功率晶體管， 其第一端與供應(yīng)電壓電連接，第二端與輸出電壓電連接；可變?cè)鲆孓D(zhuǎn)導(dǎo)放大 器，接受與輸出電壓相關(guān)的反饋信號(hào)和參考電壓，根據(jù)兩者的比較結(jié)果控制 該功率晶體管的第三端；以及可調(diào)整該可變?cè)鲆孓D(zhuǎn)導(dǎo)放大器的增益的控制電路。
此外，本發(fā)明也提供了一種線(xiàn)性穩(wěn)壓器，包含功率晶體管，其第一端 與供應(yīng)電壓電連接，第二端與輸出電壓電連接；可變?cè)鲆孓D(zhuǎn)導(dǎo)放大器，接受 與輸出電壓相關(guān)的反饋信號(hào)和參考電壓，根據(jù)兩者的比較結(jié)果控制該功率晶
4體管的第三端；以及可調(diào)整該可變?cè)鲆孓D(zhuǎn)導(dǎo)放大器的增益的控制電路。
又，本發(fā)明另也提供了一種穩(wěn)壓方法，包含提供一功率晶體管，根據(jù) 其導(dǎo)通狀況，而將一供應(yīng)電壓轉(zhuǎn)換成一輸出電壓給一負(fù)載；根據(jù)與輸出電壓 相關(guān)的反饋信號(hào)和參考電壓的比較，控制該功率晶體管的導(dǎo)通狀況；提取與 負(fù)載狀況有關(guān)的信號(hào)；以及根據(jù)該與負(fù)載狀況有關(guān)的信號(hào)，控制該功率晶體 管的導(dǎo)通能力。
上述方法中，該控制功率晶體管的導(dǎo)通能力的步驟包括以下之一或兩者 (l)控制該功率晶體管的尺寸；或(2)改變反饋信號(hào)和參考電壓的比較結(jié)果和該 功率晶體管導(dǎo)通狀況之間的關(guān)系。
底下藉由具體實(shí)施例詳加說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi) 容、特點(diǎn)及其所達(dá)成的功效。


圖1為先前技術(shù)的低壓降穩(wěn)壓器的電路圖。 圖2示出本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例的示意電路圖。 圖3舉例說(shuō)明提取電流信號(hào)的其中一種方式。 圖4舉例說(shuō)明模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的其中 一種作法。 圖5舉例說(shuō)明可變功率晶體管的其中一種作法。。 圖6示出本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的示意電路圖。 圖7舉例說(shuō)明可變電流源的其中一種作法。。 圖8示出本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的示意電路圖。主要附圖標(biāo)記說(shuō)明
10公知低壓降穩(wěn)壓器12可變功率晶體管
14模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器16轉(zhuǎn)導(dǎo)》文大器
18晶體管22功率晶體管
26可變?cè)鲆孓D(zhuǎn)導(dǎo);^史大器28可變電流源
31箝位電路100穩(wěn)壓器
ui iin開(kāi)關(guān)12卜12n功率晶體管
200穩(wěn)壓器300穩(wěn)壓器
csn位控制信號(hào)fb反饋信號(hào)
gm轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器p0功率晶體管
5Vcc 供應(yīng)電壓 Vout 輸出電壓
Refl Ref N, Vref 參考電壓
具體實(shí)施例方式
首先請(qǐng)參考圖2的示意電路圖，本發(fā)明將以L(fǎng)DO電路為例作說(shuō)明。如圖 所示，在本實(shí)施例的線(xiàn)性穩(wěn)壓器100中，其功率晶體管12為可變尺寸的功率 晶體管，其尺寸根據(jù)控制信號(hào)CS而變化。在本實(shí)施例中控制信號(hào)CS為N位 的數(shù)字控制信號(hào)，由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器14根據(jù)通過(guò)功率晶體管12的電流信號(hào) 所產(chǎn)生的相對(duì)應(yīng)電壓而得。當(dāng)負(fù)載為重載時(shí)，由于所需供應(yīng)的電流量較大， 因此控制信號(hào)CS使可變功率晶體管12的尺寸放大；當(dāng)負(fù)載從重載變成輕載 或無(wú)載時(shí)，由于所需供應(yīng)的電流量減小，控制信號(hào)CS便縮小可變功率晶體 管]2的尺寸，以加速其反應(yīng)時(shí)間，提高穩(wěn)定性，使電路快速進(jìn)入平衡狀態(tài)而 增加效能。
提取電流信號(hào)的方式有多種，圖3顯示其中一例，可通過(guò)檢測(cè)通過(guò)晶體 管18的電流，并根據(jù)晶體管12和晶體管18的匹配比例，來(lái)推知通過(guò)可變功 率晶體管12的電流。然而，就本發(fā)明而言，并不需要知道通過(guò)可變功率晶體 管12的精確電流量，單憑負(fù)載變化的概略狀況，即可判斷負(fù)載的狀況，亦即 負(fù)載為重載或輕載。
模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器14亦有多種實(shí)施方式，圖4顯示其中一例，所提取的電 流信號(hào)具有與其相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，將該些多個(gè)電壓信號(hào)與多個(gè)不同位階的 參考電壓Ref 1 Ref N相比較，即可產(chǎn)生N位的數(shù)字控制信號(hào)，于此，對(duì)于 其它實(shí)施態(tài)樣為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知悉，為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，故不再贅述。
功率晶體管12尺寸的調(diào)變方式，亦有許多施行態(tài)樣，例如請(qǐng)參閱圖5， 其為眾多施行態(tài)樣中的一實(shí)施例，其中，轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器16的輸出同時(shí)控制功率 晶體管121-12N的柵極，該多個(gè)功率晶體管的尺寸(亦即通道寬度)可為 l:l:l丄..或1:2:4:8...等等。各功率晶體管是否發(fā)揮作用，則由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換 器14的輸出(即N位數(shù)字控制信號(hào)CS )來(lái)控制，在本實(shí)施例中，當(dāng)模擬數(shù) 字轉(zhuǎn)換器14的輸出位全部為高電平時(shí)，則所有功率晶體管121 12N全部發(fā) 揮作用；當(dāng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器14的輸出位僅有部分為高電平時(shí)，則僅有與輸出 位相對(duì)應(yīng)的部分功率晶體管121 12N發(fā)揮作用。如此，即可達(dá)到調(diào)變功率晶 體管12尺寸的目的。圖6顯示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例(線(xiàn)性穩(wěn)壓器200)，在本實(shí)施例中，功 率晶體管22為固定尺寸，但其轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器26的增益則可受控制信號(hào)CS的 控制而變化。如圖所示，可變?cè)鲆孓D(zhuǎn)導(dǎo)放大器26包含一個(gè)可變電流源28, 通過(guò)控制電流源28的電流量，即可改變反饋信號(hào)FB與功率晶體管22柵極 電壓之間的關(guān)系。當(dāng)負(fù)載由重載變?yōu)檩p載時(shí)，可通過(guò)降低轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器26的增 益，迅速減低功率晶體管22的導(dǎo)通電流變化量，以使電路快速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
可變電流源28的實(shí)施方式亦有許多態(tài)樣，例如可參閱圖7，此為眾多實(shí) 施態(tài)樣中的一實(shí)施例；其中，可得知其為 一電流鏡(current mirror),由模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)換器14的輸出所控制，以決定整體所需的電流總量，亦即，當(dāng)模擬數(shù) 字轉(zhuǎn)換器14的輸出位僅有部分為高電平時(shí)，則僅有與輸出位相對(duì)應(yīng)的部分開(kāi) 關(guān)281 28N會(huì)導(dǎo)通而讓電流通過(guò)，進(jìn)而藉此可視需要來(lái)調(diào)整所需的整體電流 總量大小。如此，即可達(dá)到調(diào)變電流量的目的。
圖8顯示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例(線(xiàn)性穩(wěn)壓器300),在本實(shí)施例中，功 率晶體管12的尺寸和轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器26的增益皆為可變；兩者可受同一個(gè)控制 信號(hào)CS所控制，或分別受同一個(gè)數(shù)字控制信號(hào)CS的不同位所控制，或分別 受不同控制信號(hào)所控制(最后一種情況未示出，此種情況中例如可使用兩組 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，根據(jù)不同參考位階進(jìn)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換)。
此外，在本實(shí)施例中另設(shè)有一個(gè)箝位電路(clamp circuit) 31,以提供保 護(hù)機(jī)制。箝位電路31的作用在于限制功率晶體管12的柵極-漏極壓差不得 超過(guò)一定范圍，以避免對(duì)輸出端供應(yīng)過(guò)量電流，造成輸出端電路損壞。
以上已針對(duì)較佳實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，以上所述者，僅為使本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員易于了解本發(fā)明的內(nèi)容而已，并非用來(lái)限定本發(fā)明的權(quán)利范圍；對(duì) 于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，當(dāng)可在本發(fā)明概念之內(nèi)，立即思及各種等效變化。 例如，圖2所示提取電流信號(hào)的位置，僅為一例；亦可自其它地方，例如自 輸出端提取電流信號(hào)。又如，圖中5以控制開(kāi)關(guān)111 11N的方式來(lái)調(diào)變功率 晶體管12的尺寸，也僅是作法之一；亦可不使用開(kāi)關(guān)111 11N,而直接以模 擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器14的輸出位來(lái)拉高對(duì)應(yīng)的功率晶體管121 12N的柵極電壓。 此外，經(jīng)過(guò)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，以數(shù)字方式控制可變功率晶體管12的尺寸，也僅 是其中一種較佳實(shí)施方式；若不以數(shù)字方式而以模擬或其它方式來(lái)進(jìn)行控制，
亦屬本發(fā)明的概念?？傊?，凡依本發(fā)明的概念與精神所進(jìn)行的均等變化、置 換或修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明的權(quán)利要求內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種線(xiàn)性穩(wěn)壓器，包含一可變功率晶體管，其第一端與供應(yīng)電壓電連接，第二端與輸出電壓電連接，第三端受控于與輸出電壓相關(guān)的反饋信號(hào)和參考電壓的比較結(jié)果；以及可調(diào)整該可變功率晶體管的尺寸的一控制電路。
2. 如權(quán)利要求1所述的線(xiàn)性穩(wěn)壓器，其中該控制電路根據(jù)線(xiàn)性穩(wěn)壓器的 負(fù)載狀況而調(diào)整該可變功率晶體管的尺寸。
3. 如權(quán)利要求1所述的線(xiàn)性穩(wěn)壓器，其中該控制電路檢測(cè)通過(guò)該可變功 率晶體管的電流或該線(xiàn)性穩(wěn)壓器的輸出電流，并根據(jù)該電流而調(diào)整該可變功 率晶體管的尺寸。
4. 如權(quán)利要求1所述的線(xiàn)性穩(wěn)壓器，其中該控制電路產(chǎn)生數(shù)字控制信號(hào)， 以數(shù)字方式調(diào)整該可變功率晶體管的尺寸。
5. 如權(quán)利要求4所述的線(xiàn)性穩(wěn)壓器，其中該控制電路中包括一個(gè)模擬數(shù) 字轉(zhuǎn)換器。
6. 如權(quán)利要求1所述的線(xiàn)性穩(wěn)壓器，其中該可變功率晶體管包括多個(gè)并 聯(lián)的晶體管。
7. 如權(quán)利要求1所述的線(xiàn)性穩(wěn)壓器，其中該反饋信號(hào)和參考電壓的比較 由一轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器執(zhí)行。
8. 如權(quán)利要求7所述的線(xiàn)性穩(wěn)壓器，其中該轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器的增益為可變。
9. 如權(quán)利要求8所述的線(xiàn)性穩(wěn)壓器，其中該轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器包括一個(gè)可變電 流源，其電流量可受該控制電路的控制而變化。
10. 如權(quán)利要求8所述的線(xiàn)性穩(wěn)壓器，其中該控制電路根據(jù)線(xiàn)性穩(wěn)壓器的 負(fù)載狀況而調(diào)整該轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器的增益。
11. 如權(quán)利要求8所述的線(xiàn)性穩(wěn)壓器，其中該控制電蹈4全測(cè)通過(guò)該功率晶 體管的電流或該線(xiàn)性穩(wěn)壓器的輸出電流，并根據(jù)該電流而調(diào)整該轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器 的增益。
12. 如權(quán)利要求8所述的線(xiàn)性穩(wěn)壓器，其中該控制電路產(chǎn)生數(shù)字控制信號(hào)， 以數(shù)字方式調(diào)整該轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器的增益。
13. —種穩(wěn)壓方法，包含以下步驟提供一功率晶體管，根據(jù)其導(dǎo)通狀況，而將一供應(yīng)電壓轉(zhuǎn)換成一輸出電壓給一負(fù)載；根據(jù)與該輸出電壓相關(guān)的一反饋信號(hào)和一參考電壓的一比較結(jié)果，控制該功率晶體管的導(dǎo)通狀況；提取與負(fù)載狀況有關(guān)的一信號(hào)；以及根據(jù)該信號(hào)，控制該功率晶體管的導(dǎo)通狀況。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中該提取與負(fù)載狀況有關(guān)的該信號(hào)的 步驟更包括檢測(cè)通過(guò)該功率晶體管或供應(yīng)給該負(fù)載的 一 電流。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中該提取與負(fù)載狀況有關(guān)的該信號(hào)的 步驟更包括將該電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為一數(shù)字信號(hào)，其中該數(shù)字信號(hào)即為該信號(hào)。
16. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中該提取與負(fù)載狀況有關(guān)的該信號(hào)的 步驟更包括提供一轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器，用以比較該反饋信號(hào)與該參考電壓，產(chǎn)生該比較結(jié)果；其中，該轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器的增益為可變。
17. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中該控制該功率晶體管的導(dǎo)通狀況的 步驟更包括改變?cè)摴β示w管的尺寸。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該控制該功率晶體管的導(dǎo)通狀況的 步驟更包括根據(jù)該信號(hào)，改變?cè)撧D(zhuǎn)導(dǎo)放大器的增益。
19. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器包括一個(gè)可變電流源， 且該控制該功率晶體管的導(dǎo)通狀況的步驟更包括根據(jù)該信號(hào)，改變?cè)摽勺冸娏髟吹碾娏髁俊?br> 全文摘要
本發(fā)明提出一種線(xiàn)性穩(wěn)壓器與穩(wěn)壓方法。穩(wěn)壓方法包含提供一功率晶體管，根據(jù)其導(dǎo)通狀況，而將一供應(yīng)電壓轉(zhuǎn)換成一輸出電壓給一負(fù)載；根據(jù)與輸出電壓相關(guān)的反饋信號(hào)和參考電壓的比較，控制該功率晶體管的導(dǎo)通狀況；提取與負(fù)載狀況有關(guān)的信號(hào)；以及根據(jù)該與負(fù)載狀況有關(guān)的信號(hào)，控制該功率晶體管的導(dǎo)通能力。
文檔編號(hào)G05F1/56GK101520667SQ200810081298
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2008年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月26日
發(fā)明者林盈熙, 蔡宗諺 申請(qǐng)人:瑞昱半導(dǎo)體股份有限公司