快速瞬態(tài)響應(yīng)電壓調(diào)節(jié)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及電壓調(diào)節(jié)器，并且更具體地涉及具有快速瞬態(tài)響應(yīng)的電壓調(diào)節(jié)器。
【背景技術(shù)】
[0002]電壓調(diào)節(jié)器被設(shè)計成在輸出阻抗的范圍上使輸出電壓保持在恒定電壓電平。如果在輸出或輸入中存在改變(例如，在由電壓調(diào)節(jié)器驅(qū)動的負(fù)載中的改變或源電壓中的改變)時，電壓調(diào)節(jié)器校正該改變，以使輸出電壓保持在恒定電壓電平。例如，如果由于負(fù)載阻抗中的改變而導(dǎo)致需要由電壓調(diào)節(jié)器輸送的電流量中存在突然改變，則電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓電平臨時偏離恒定輸出電壓電平，直至電壓調(diào)節(jié)器校正負(fù)載阻抗中的改變，并且以恒定電壓電平輸出電壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]通常，本公開描述了一種用于具有快速瞬態(tài)響應(yīng)時間的電壓調(diào)節(jié)器的技術(shù)，快速瞬態(tài)響應(yīng)時間通過用單獨的電流源驅(qū)動電壓調(diào)節(jié)器的功率級中的晶體管來在瞬態(tài)響應(yīng)時間期間減少輸出電壓中的過沖。瞬態(tài)響應(yīng)時間指電壓調(diào)節(jié)器補償輸出中的改變以保持恒定電壓電平所需要的時間量。影響電壓調(diào)節(jié)器的瞬態(tài)響應(yīng)時間的一個因子是電壓調(diào)節(jié)器的功率級內(nèi)的晶體管的寄生電容。
[0004]在本公開中描述的技術(shù)可以最小化電壓調(diào)節(jié)器的驅(qū)動器需要響應(yīng)于需要被輸送的電流量的改變而初始充電或放電的電壓調(diào)節(jié)器的功率級內(nèi)的晶體管的寄生電容。例如，最初，驅(qū)動器可能主要對在功率級內(nèi)的最小晶體管的寄生電容進(jìn)行充電或放電(例如，對功率級中的所有晶體管當(dāng)中最遠(yuǎn)的最小晶體管的寄生電容進(jìn)行充電或放電)。然而，隨著時間，驅(qū)動器可以對其他電容器的寄生電容進(jìn)行充電或放電。另外，通過用單獨的電流源對晶體管進(jìn)行充電和放電，該技術(shù)可以確保晶體管的寄生電容被及時充電和放電，以在補償需要被輸送的電流量中的改變時最小化輸出電壓過沖。
[0005]在一個示例中，本公開涉及一種包括第一晶體管和第二晶體管的電壓調(diào)節(jié)器，其中第一晶體管和第二晶體管被連接到電壓調(diào)節(jié)器的電源和電壓調(diào)節(jié)器的輸出，并且其中第一晶體管和第二晶體管輸送將電壓調(diào)節(jié)器的輸出保持在恒定輸出電壓電平所需要的電流量；將第一晶體管的柵極連接到第二晶體管的柵極的電阻器；以及第一電流源和第二電流源，其中第一電流源被配置為通過電阻器來驅(qū)動第一晶體管的柵極和第二晶體管的柵極，并且其中，第二電流源被配置成通過電阻器來驅(qū)動第二晶體管的柵極和第一晶體管的柵極。
[0006]在另一示例中，本公開涉及一種方法，包括:響應(yīng)于需要由電壓調(diào)節(jié)器輸送的電流量中的改變，調(diào)節(jié)流動通過電壓調(diào)節(jié)器的第一晶體管和第二晶體管的電流量，以將電壓調(diào)節(jié)器的輸出保持在恒定輸出電壓電平，其中，第一晶體管和第二晶體管被連接到電壓調(diào)節(jié)器的電源和電壓調(diào)節(jié)器的輸出，并且其中，電壓調(diào)節(jié)器的電阻器將第一晶體管的柵極連接到第二晶體管的柵極，并且響應(yīng)于需要由電壓調(diào)節(jié)器輸送的電流量中的改變，利用通過電阻器連接到第一晶體管的柵極的第一電流源和連接到第一晶體管的柵極的第二電流源對第一晶體管的寄生電容進(jìn)行充電或放電。
[0007]在另一示例中，本發(fā)明涉及一種電壓調(diào)節(jié)器，包括:響應(yīng)于需要由電壓調(diào)節(jié)器輸送的電流量中的改變，用于調(diào)節(jié)流動通過電壓調(diào)節(jié)器的第一晶體管和第二晶體管的電流量以將電壓調(diào)節(jié)器的輸出保持在恒定輸出電壓電平的裝置，其中，第一晶體管和第二晶體管被連接到電壓調(diào)節(jié)器的電源和電壓調(diào)節(jié)器的輸出，并且其中，電壓調(diào)節(jié)器的電阻器將第一晶體管的柵極連接到第二晶體管的柵極，并且響應(yīng)于需要由電壓調(diào)節(jié)器輸送的電流量中的改變，用于利用通過電阻器連接到第一晶體管的柵極的第一電流源和連接到第一晶體管的柵極的第二電流源對第一晶體管的寄生電容進(jìn)行充電或放電的裝置。
[0008]在附圖和以下的描述中闡述了在本公開中描述的一個或多個示例的細(xì)節(jié)。從說明書和附圖并且從權(quán)利要求書，該技術(shù)的其他特征、目的和優(yōu)點將是顯而易見的。
【附圖說明】
[0009]圖1是圖示根據(jù)在本公開中描述的技術(shù)的包括驅(qū)動器和功率級的電壓調(diào)節(jié)器的示例性部分的原理框圖。
[0010]圖2是圖示根據(jù)本公開中描述的技術(shù)的電壓調(diào)節(jié)器的更具體的示例的框圖。
[0011]圖3是圖示根據(jù)本公開中描述的技術(shù)的電壓調(diào)節(jié)器的另一更具體示例的框圖。
[0012]圖4是圖示響應(yīng)于需要由電壓調(diào)節(jié)器輸送的電流量中的改變的隨時間的電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓的圖形。
[0013]圖5是圖不根據(jù)本公開的不例技術(shù)的流程圖。
【具體實施方式】
[0014]在本公開中描述的技術(shù)涉及電壓調(diào)節(jié)器，該電壓調(diào)節(jié)器被配置為在負(fù)載阻抗的范圍中以恒定輸出電壓電平輸出電壓。電壓調(diào)節(jié)器可以在集成電路(IC)內(nèi)形成，并且耦合到電路板。電壓調(diào)節(jié)器可以接收來自基準(zhǔn)電壓源的基準(zhǔn)電壓作為輸入，并且可以輸出與輸入基準(zhǔn)電壓成比例的電壓，并且在許多情況下，等于輸入基準(zhǔn)電壓。然而，盡管基準(zhǔn)電壓源可以不被配置成在負(fù)載阻抗的范圍中保持相同的輸出電壓電平(例如，基準(zhǔn)電壓電平是負(fù)載阻抗的函數(shù))，但是電壓調(diào)節(jié)器可以在負(fù)載阻抗的范圍上保持相同的輸出電壓電平(例如，輸出電壓電平不是負(fù)載阻抗的函數(shù))。
[0015]例如，如果連接到電壓調(diào)節(jié)器的輸出的負(fù)載的阻抗處于第一阻抗等級或第二阻抗等級，則電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓處于相同的電壓電平。為了在負(fù)載阻抗的范圍內(nèi)將輸出電壓保持在相同的水平，電壓調(diào)節(jié)器可以被配置為在電流水平的范圍中輸送電流。例如，假設(shè)電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓是5伏(V)。在這該示例中，如果負(fù)載的阻抗是I歐姆，電壓調(diào)節(jié)器可以輸送5毫安(mA)的電流，但是如果負(fù)載的阻抗為10歐姆，則電壓調(diào)節(jié)器可以輸送0.5mA的電流。
[0016]在一些示例中，電壓調(diào)節(jié)器需要輸送的電流量可能改變，并且在一些情況下突然改變。例如，電壓調(diào)節(jié)器可以被連接到多個負(fù)載，并且負(fù)載中的一個可能變得斷開連接，引起電壓調(diào)節(jié)器需要輸送的電流量的改變。該電壓調(diào)節(jié)器需要輸送的電流量中的改變可能造成輸出電壓與恒定輸出電壓電平偏離。為了穩(wěn)定回到恒定輸出電壓電平的輸出電壓，電壓調(diào)節(jié)器還可以接收輸出電壓或與作為反饋電壓的輸出電壓成比例的電壓。電壓調(diào)節(jié)器可以將反饋電壓與基準(zhǔn)電壓作比較，并且調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)器的電流，使得輸出電壓穩(wěn)定回到恒定輸出電壓電平。
[0017]電壓調(diào)節(jié)器使輸出電壓穩(wěn)定回到恒定輸出電壓電平的時間被稱為瞬態(tài)響應(yīng)時間。通常，優(yōu)選地是使輸出電壓穩(wěn)定相對快速地回到恒定輸出電壓電平(即，具有快速瞬態(tài)響應(yīng)時間)。作為一個示例，可以期望小于300微秒(us)的瞬態(tài)響應(yīng)時間。然而，盡管可以期望快速瞬態(tài)響應(yīng)時間，但是還可以期望最小化在瞬態(tài)響應(yīng)時間期間的輸出電壓的下沖和過沖，并且最小化電壓調(diào)節(jié)器的靜態(tài)電流并且最小化連接到電壓調(diào)節(jié)器的輸出的電容器的尺寸。
[0018]在一些示例中，電壓調(diào)節(jié)器的輸出連接到電容器，并且電容器在瞬態(tài)響應(yīng)時間期間輸送電流。如果電容器的電容相對大，則可以容許較長的瞬態(tài)響應(yīng)時間，因為與如果電容器的電容相對小相比，電容器將能夠輸送電流達(dá)較長的時間。然而，具有相對大的電容的電容器通常都具有較大的尺寸，并且具有相對大尺寸的電容器提高了成本，并且利用電路板的額外區(qū)域，這可能是不希望的。
[0019]靜態(tài)電流是指在沒有負(fù)載連接到電壓調(diào)節(jié)器時電壓調(diào)節(jié)器所消耗的電流量。例如，如果電壓調(diào)節(jié)器被供電并且沒有負(fù)載連接到電壓調(diào)節(jié)器，則電壓調(diào)節(jié)器所消耗的電流量被稱為靜態(tài)電流。靜態(tài)電流可能相對較小(例如，在幾微安(μΑ)級)。換言之，當(dāng)電壓調(diào)節(jié)器沒有輸送任何電流時，靜態(tài)電流是電壓調(diào)節(jié)器所消耗的電流量。
[0020]為了減小瞬態(tài)響應(yīng)時間，一些技術(shù)提出了提高靜態(tài)電流。然而，提高靜態(tài)電流可能是不希望的，因為這減少了電池的壽命(例如，電池更快地放電，必須輸送更高的靜態(tài)電流水平)。
[0021]本公開描述了一種電壓調(diào)節(jié)器，該電壓調(diào)節(jié)器在最小化電壓下沖和過沖的同時提供快速瞬態(tài)響應(yīng)時間。此外，本公開描述了在最小電壓過沖和下沖的情況下的快速瞬態(tài)響應(yīng)時間的技術(shù)，這不需要靜態(tài)電流的增加或連接到電壓調(diào)節(jié)器的輸出的電容器的電容的增加。
[0022]如本文更詳細(xì)描述的，電壓調(diào)節(jié)器包括兩個部分:驅(qū)動器和功率級。在本公開中描述的技術(shù)中，功率級包括連接到電壓調(diào)節(jié)器的輸出的多個不同尺寸的晶體管。晶體管中的每一個的柵極可以通過一個或多個電阻器連接到另一晶體管的柵極。例如，第一晶體管的柵極可以通過第一電阻器連接到第二晶體管的柵極，并且第二晶體管的柵極可以通過第二電阻器連接到第三晶體管的柵極。在該示例中，第一晶體管的柵極通過一個電阻器(例如，第一電阻器)連接到第二晶體管的柵極，第二晶體管的柵極通過一個電阻器(例如，第二電阻器)連接到第三晶體管的柵極，并且第一晶體管的柵極通過兩個電阻器(例如，第一和第二電阻器)連接到第三晶體管的柵極。
[0023]通過經(jīng)由一個或多個電阻器連接功率級的晶體管的柵極，電阻器可以被認(rèn)為使晶體管彼此去耦合。通過電阻器使晶體管彼此去耦合可以最小化驅(qū)動器響應(yīng)于電壓調(diào)節(jié)器需要輸送的電流量的改變而初始地充電或放電的寄生電容量。
[0024]晶體管的寄生電容是影響瞬態(tài)響應(yīng)時間的因子之一。寄生電容的一個示例是晶體管的柵-源電容。為了使輸出電壓穩(wěn)定回到恒定電壓輸出電平，電壓調(diào)節(jié)器的驅(qū)動器可以對寄生電容進(jìn)行充電或放電，這需要時間。寄生電容的充電或放電速率是由寄生電容提供的電容量的因子，并且由寄生電容提供的電容量是晶體管的尺寸的因子。
[0025]因此，晶體管的寄生電容的充電或放電速率是該晶體管的尺寸的因子。而且，因為晶體管的柵極連接到各個電阻器，所以晶體管的寄生電容的充電或放電速率也基于串聯(lián)連接到各個晶體管的柵極的電阻器。
[0026]在本公開中描述的技術(shù)中，電壓調(diào)節(jié)器的驅(qū)動器可以直接驅(qū)動第一最小晶體管的柵極(例如，可能不存在電阻器或具有連接到最小晶體管的柵極的最小電阻的電阻器)。然而，能夠使驅(qū)動器通過電阻器來驅(qū)動第一最小晶體管的柵極。電壓調(diào)節(jié)器的驅(qū)動器可以通過連接到第二晶體管的柵極的電阻器來驅(qū)動第二下一個最小晶體管的柵極。電壓調(diào)節(jié)器的驅(qū)動器可以通過連接到第三晶體管的柵極的電阻器來驅(qū)動第三下一個最小晶體管的柵極等。
[0027]例如，電壓調(diào)節(jié)器的驅(qū)動器將電流輸出到電壓調(diào)節(jié)器的功率級的晶體管。以該方式，如果存在電壓