專利名稱：具有電壓轉(zhuǎn)換速率有效瞬態(tài)響應(yīng)升壓電路的低壓差電壓調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電壓調(diào)節(jié)電路。更明確地說，本發(fā)明涉及一種電壓調(diào)節(jié)器，其使用半導(dǎo) 體裝置來以輸出上的最小電壓差在變化的負(fù)載上提供大體上固定的輸出電壓。
背景技水
隨著以電池供電的裝備的發(fā)展，低壓差(LDO)電壓調(diào)節(jié)器巳經(jīng)得到普及。包含蜂 窩式電話、尋呼機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)和多種手持型電子裝置的便攜式電子裝備已經(jīng)增加了 對有效電壓調(diào)節(jié)的需要以延長電池壽命。LDO電壓調(diào)節(jié)器通常被封裝為用于以電池供 電的裝置中的輸出上的最小電壓差在變化的負(fù)載上提供大體上穩(wěn)定的輸出電壓的集成 電路(IC)。此外，通過考慮備用和休眠電流流動(dòng)以及輸出電壓的穩(wěn)定性來優(yōu)化LDO電 壓調(diào)節(jié)器的性能。
圖1是常規(guī)LDO電壓調(diào)節(jié)器100的示意圖，所述LDO電壓調(diào)節(jié)器100包含啟動(dòng)電 路105、曲線相關(guān)帶隙電路110、誤差放大器115、金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)傳遞裝 置120 (例如，正溝道MOS (PMOS)傳遞裝置、負(fù)溝道MOS (NMOS)傳遞裝置)、 電阻器125、 130以及具有電容COUT的去耦電容器135。 LDO電壓調(diào)節(jié)器100輸出輸出 電壓V ut 145。
曲率校正的帶隙電路110電耦合到啟動(dòng)電路105和誤差放大器115。當(dāng)在供應(yīng)增加 或啟動(dòng)階段期間無電流流經(jīng)LDO電壓調(diào)節(jié)器100時(shí)，啟動(dòng)電路105向曲率校正的帶隙 電路110提供電流，直到帶隙電壓足夠高以允許曲率校正的帶隙電路110自保持為止。 曲率校正的帶隙電路110產(chǎn)生參考電壓152,其輸入到誤差放大器115的正輸入150; 以及參考電流154,其輸入到誤差放大器115的參考電流輸入158。 一般來說，參考電 流154是由曲率校正的帶隙電路110所產(chǎn)生的與絕對溫度成比例的(PTAT)電流。
誤差放大器115包含正輸入150，其耦合到曲率校正的帶隙電路110以用于接收 參考電壓152;參考電流輸入158，用于接收參考電流154;負(fù)輸入155;以及放大器輸 出160。
MOS傳遞裝置120包含柵極節(jié)點(diǎn)165、源極節(jié)點(diǎn)170和漏極節(jié)點(diǎn)175。 MOS傳遞 裝置120可以是PMOS或NMOS傳遞裝置。MOS傳遞裝置120的柵極節(jié)點(diǎn)165耦合到 誤差放大器115的放大器輸出160。 MOS傳遞裝置120的源極節(jié)點(diǎn)170耦合到電源電壓Vs。MOS傳遞裝置120的漏極節(jié)點(diǎn)175產(chǎn)生LDO電壓調(diào)節(jié)器100的輸出電壓V。ut 145。 電阻器125和130串聯(lián)連接以形成電阻器橋。電阻器125的一端耦合到MOS傳遞裝置 120的漏極節(jié)點(diǎn)175,且電阻器125的另一端耦合到誤差放大器115的負(fù)輸入155以及 電阻器130的一端。因此，形成誤差校正回路180。電阻器130的另一端耦合到接地。 去耦電容器135耦合在V。ut與接地之間。
在常規(guī)LDO電壓調(diào)節(jié)器100中，與MOS傳遞裝置120的柵極節(jié)點(diǎn)165以及去耦 電容器135相關(guān)聯(lián)的電容CMOS導(dǎo)致誤差放大器115的轉(zhuǎn)換速率和帶寬受限。常規(guī)LDO 電壓調(diào)節(jié)器100提供固定的輸出電壓，但受其它規(guī)范限制，例如電壓降、增益和瞬態(tài)響 應(yīng)。當(dāng)電流階躍發(fā)生(由于耦合到輸出電壓V。utl45的電路的負(fù)載而導(dǎo)致)時(shí)，輸出電 壓V。ut 145首先減小，且在誤差校正回路延遲776發(fā)生之后，MOS傳遞裝置120的柵 極節(jié)點(diǎn)165由誤差放大器115調(diào)整以提供所請求的輸出電流。
圖2展示在耦合到電壓輸出V。ul 145的電路的負(fù)載所要求的最大電流階躍期間，圖 1所示的常規(guī)LDO電壓調(diào)節(jié)器100的輸出電壓V。ut 145的圖形表示。延遲776對應(yīng)于最 小誤差校正回路延遲以確保電壓調(diào)節(jié)。此延遲與誤差放大器115的帶寬成比例，且可根 據(jù)以下等式(1)來計(jì)算
<formula>formula see original document page 7</formula> 等式(1)
其中776是延遲，且/M是誤差放大器115的統(tǒng)一增益頻率。 此延遲期間的電壓降可根據(jù)以下等式(2)近似表示
<formula>formula see original document page 7</formula>等式(2)
其中W為電壓降，In^為耦合到電壓輸出V。ut145的電路的負(fù)載所需的最大輸出電
流，c。ut為去耦電容器i35的電容，且ry&為誤差校正回路延遲。
參看圖1和圖2,誤差校正回路180在7y&延遲之后提供電壓調(diào)節(jié)，且修改MOS 傳遞裝置120的柵極節(jié)點(diǎn)165的電壓，以便接通MOS傳遞裝置120。調(diào)整輸出電壓V。ut 145，直到達(dá)到全負(fù)載調(diào)節(jié)的值為止?？筛鶕?jù)以下等式(3)來近似表示恢復(fù)最終值T g 所需的時(shí)間<formula>formula see original document page 8</formula> 等式(3)
其中C。ut為去耦電容器135的電容，Ipass為MOS傳遞裝置120的電流，Ima、為耦
合到電壓輸出V。utl4S的電路的負(fù)載所需的最大輸出電流，且Va，為最大電壓降。
在Treg之后，PMOS傳遞裝置120的柵極節(jié)點(diǎn)165的電壓Vg，M提供充足的電流穿
過PMOS傳遞裝置120，以確保輸出電壓穩(wěn)定性。然而，在達(dá)到最終調(diào)節(jié)的輸出電壓的
過程中，會(huì)出現(xiàn)顯著的電壓降和延遲。
將需要修改圖1的LDO電壓調(diào)節(jié)器100,使得其能夠更快速地將PMOS傳遞裝置
120的柵極節(jié)點(diǎn)165的電壓設(shè)置為Vgsmax電壓(或更低)，以便減少在達(dá)到最終調(diào)節(jié)的輸
出電壓V。ut 145的過程中的輸出電壓降和延遲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生輸出電壓的LDO電壓調(diào)節(jié)器。所述電壓調(diào)節(jié)器包含啟動(dòng) 電路、曲率校正的帶隙電路、誤差放大器、MOS傳遞裝置和電壓轉(zhuǎn)換速率有效瞬態(tài)響 應(yīng)升壓電路。MOS傳遞裝置具有耦合到誤差放大器的輸出的柵極節(jié)點(diǎn)，以及用于產(chǎn)生 輸出電壓的漏極節(jié)點(diǎn)。電壓轉(zhuǎn)換速率有效瞬態(tài)響應(yīng)升壓電路將電壓施加到MOS傳遞裝 置的柵極節(jié)點(diǎn)，以在LDO電壓調(diào)節(jié)器中出現(xiàn)輸出電壓降時(shí)，在允許LDO電壓調(diào)節(jié)器達(dá) 到其最終調(diào)節(jié)的輸出電壓的過程中加速誤差放大器的響應(yīng)時(shí)間。


對本發(fā)明的更詳細(xì)理解可從以實(shí)例方式給出的以下描述內(nèi)容中獲得，且應(yīng)結(jié)合附圖 而理解，其中
圖1是常規(guī)LDO電壓調(diào)節(jié)器的示意圖2是對圖1的常規(guī)LDO電壓調(diào)節(jié)器中的最大輸出電流階躍的輸出電壓瞬態(tài)響應(yīng) 的圖形表示；
圖3是具有根據(jù)本發(fā)明而配置的電壓轉(zhuǎn)換速率有效瞬態(tài)響應(yīng)升壓電路的LDO電壓 調(diào)節(jié)器的示意圖4是當(dāng)將瞬態(tài)響應(yīng)升壓電壓Vb設(shè)置為零伏(接地)時(shí)，圖3的LDO電壓調(diào)節(jié) 器的輸出電壓瞬態(tài)響應(yīng)的圖形表示；
圖5是當(dāng)將Vb設(shè)置為Vgsmax時(shí)，圖3的LDO電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓瞬態(tài)響應(yīng)的 圖形表示；以及圖6是圖3的LDO電壓調(diào)節(jié)器所實(shí)施的調(diào)節(jié)輸出電壓的過程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明并入在新穎的電壓調(diào)節(jié)器中，其提供一種提高電壓調(diào)節(jié)器性能同時(shí)減少輸出 電壓降的簡單解決方案。此解決方案包含根據(jù)本發(fā)明而配置的電壓轉(zhuǎn)換速率有效瞬態(tài)響 應(yīng)升壓電路。本發(fā)明還可通過并入有提供提高電壓調(diào)節(jié)器性能的簡單解決方案的電壓轉(zhuǎn) 換速率有效瞬態(tài)響應(yīng)升壓電路來應(yīng)用于任何已知的電壓調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)。
在一個(gè)實(shí)施例中，將PMOS傳遞裝置的柵極節(jié)點(diǎn)快速設(shè)置為Vgsmax電壓(或更低)， 以便避免電壓降，且減少輸出電流階躍與最終調(diào)節(jié)的輸出電壓之間的延遲。當(dāng)輸出電壓 下降到預(yù)定義的閾值以下時(shí)，將MOS傳遞裝置的柵極節(jié)點(diǎn)耦合到Vgsmax (或更低)。
現(xiàn)在參看圖3，展示根據(jù)本發(fā)明而配置的LDO電壓調(diào)節(jié)器300的示意圖。LDO電 壓調(diào)節(jié)器300包含啟動(dòng)電路305、曲率校正的帶隙電路310、誤差放大器315、 MOS傳 遞裝置320、包含電阻器325A、 325B、 325C的電阻器橋325、具有電容C一的去耦電 容器330、比較器335以及MOS切換裝置340。 LDO電壓調(diào)節(jié)器300產(chǎn)生輸出電壓V。ut 345。電阻器橋325、比較器335以及MOS切換裝置340形成轉(zhuǎn)換速率有效瞬態(tài)響應(yīng)升 壓電路。MOS傳遞裝置320可以是PMOS或NMOS傳遞裝置。MOS切換裝置340可 以是PMOS或NMOS切換裝置。
曲率校正的帶隙電路310電耦合到啟動(dòng)電路305和誤差放大器315。當(dāng)在供應(yīng)增加 或啟動(dòng)階段期間無電流流經(jīng)LDO電壓調(diào)節(jié)器300時(shí)，啟動(dòng)電路305向曲率校正的帶隙 電路310提供電流，直到帶隙電壓足夠高以允許曲率校正的帶隙電路310自保持為止。 曲率校正的帶隙電路310產(chǎn)生帶隙參考電壓352，其輸入到誤差放大器315的正輸入350 以及比較器335的負(fù)輸入35S。曲率校正的帶隙電路310還產(chǎn)生參考電流354，其輸入 到誤差放大器315的參考電流輸入358。 一般來說，參考電流354是曲率校正的帶隙電 路310所產(chǎn)生的PTAT電流。
誤差放大器315包含正輸入350，其耦合到曲率校正的帶隙電路310以用于接收 帶隙參考電壓352;參考電流輸入358，用于接收帶隙參考電流354;負(fù)輸入360，用于 接收來自電阻器橋325的誤差校正電壓359;以及放大器輸出365。
MOS傳遞裝置320包含柵極節(jié)點(diǎn)370、源極節(jié)點(diǎn)372和漏極節(jié)點(diǎn)374。 MOS傳遞 裝置320的柵極節(jié)點(diǎn)370耦合到放大器輸出365，其輸出傳遞裝置控制信號。MOS傳遞 裝置320的源極節(jié)點(diǎn)372耦合到電源電壓Vs。 MOS傳遞裝置320的漏極節(jié)點(diǎn)374產(chǎn)生 LDO電壓調(diào)節(jié)器300的輸出電壓V。ut345。電阻器325A、 325B、 325C串聯(lián)連接以形成電阻器橋325。電阻器325A的一端耦合到MOS傳遞裝置320的漏極節(jié)點(diǎn)374，且電阻 器325A的另一端耦合到比較器335的正輸入376以及電阻器325B的一端兩者。電阻 器325B的另一端耦合到誤差放大器315的負(fù)輸入360，且耦合到電阻器325C的一端。 電阻器325C的另一端耦合到接地。去耦電容器330耦合在V。ut 345與接地之間。
仍參看圖3， MOS切換裝置340包含柵極節(jié)點(diǎn)380、源極節(jié)點(diǎn)382和漏極節(jié)點(diǎn)384。 比較器335的輸出378耦合到MOS切換裝置340的柵極節(jié)點(diǎn)380。輸出378產(chǎn)生切換 裝置控制信號。漏極節(jié)點(diǎn)384耦合到誤差放大器315的輸出365以及MOS傳遞裝置320 的柵極節(jié)點(diǎn)。MOS切換裝置340的源極節(jié)點(diǎn)382耦合到瞬態(tài)響應(yīng)升壓電壓Vb，其可(例 如)由耦合到電壓輸出V。w345的輸出電流監(jiān)視單元產(chǎn)生。
比較器335的正輸入376接收來自電阻器325A與325B之間的接合的閾值電壓Vt 326?？筛鶕?jù)以下等式(4)來計(jì)算Vt的值
W = V ..,—
dropC。
等式(4)
其中Vt為比較器335的閾值電壓，V。ut為經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓，V"p為允許的最大
電壓降，I皿x為最大輸出電流，C。ut為去耦電容器330的值，且^為比較器335的內(nèi)部 延遲。
MOS切換裝置340是具有漏極節(jié)點(diǎn)384的較小且較快的裝置，漏極節(jié)點(diǎn)384耦合 到MOS傳遞裝置320的柵極節(jié)點(diǎn)370，且耦合到瞬態(tài)響應(yīng)升壓電壓Vb,其被設(shè)置為零 伏(即，接地值)與最大電壓V,ax之間的"最終值"。MOS切換裝置340的用途是快 速設(shè)置MOS傳遞裝置320的柵極節(jié)點(diǎn)370上的最終值，以便允許MOS傳遞裝置320 向V。ut 145遞送最大輸出電流。
如圖4中所示，本發(fā)明的輸出電壓瞬態(tài)響應(yīng)具有與圖1所示的常規(guī)LDO電壓調(diào)節(jié)
器ioo的瞬態(tài)響應(yīng)中的誤差校正回路延遲ryi相同的誤差校正回路延遲ry&。通過接通
MOS切換裝置340，將Vb設(shè)置為接地值，這導(dǎo)致較高的輸出電流和較快的輸出電壓上 升沿。比較器335接著斷開NMOS切換裝置340,直到下一個(gè)電壓降為止。比較器335 的輸出378為零伏(即，接地值)，其斷開MOS切換裝置340;或Vs,其接通MOS 切換裝置340。在此時(shí)間期間，由于多比較器切換而出現(xiàn)一些振蕩，但最大電壓降減小。 在誤差校正回路延遲7y&之后，誤差校正電壓359由電阻器橋325提供到誤差放大器315 的負(fù)輸入360，所述誤差放大器315提供輸出電壓調(diào)節(jié)，并將MOS傳遞裝置320的柵極節(jié)點(diǎn)370上的輸出電壓調(diào)整成最終值。
在另一實(shí)施例中，將瞬態(tài)響應(yīng)升壓電壓Vb恰好設(shè)置為Vgsmax。比較器335接通MOS 切換裝置340，從而使MOS傳遞裝置320的柵極節(jié)點(diǎn)370耦合到Vgsmax,借此輸出電流 與負(fù)載電流完全相同。因此，如圖5中所示，立即調(diào)節(jié)輸出電壓V。ut345。當(dāng)電壓降超 過Vt時(shí)，PMOS傳遞裝置320的柵極節(jié)點(diǎn)370立即耦合到其最終值，且接著將LDO電 壓調(diào)節(jié)器300設(shè)置為全負(fù)載調(diào)節(jié)的電壓模式。通過使用MOS切換裝置340設(shè)置MOS 傳遞裝置的柵極節(jié)點(diǎn)370的電壓，而不是等待誤差放大器325來進(jìn)行此項(xiàng)工作，誤差放 大器響應(yīng)時(shí)間增加，且電壓輸出345被調(diào)節(jié)，且大大減少了 V。ut345的電壓降。
根據(jù)本發(fā)明，使用LDO電壓調(diào)節(jié)器300來實(shí)施調(diào)節(jié)輸出電壓V。ut345的過程600。 參看圖3和圖6，在誤差放大器315的正輸入350處接收帶隙參考電壓352，在誤差放 大器315的參考電流輸入358處接收帶隙參考電流354，且在誤差放大器315的負(fù)輸入 360處接收從輸出電壓V。ut 345導(dǎo)出的誤差校正電壓359 (步驟605)。誤差放大器315 產(chǎn)生傳遞裝置控制信號，其基于帶隙參考電壓352、帶隙參考電流354和誤差校正電壓 359而閉合傳遞裝置320，以將輸出電壓V訓(xùn)t 345調(diào)整到全負(fù)載調(diào)節(jié)的值(步驟610)。 在步驟615中，產(chǎn)生瞬態(tài)響應(yīng)升壓電壓Vb。在步驟620中，比較器335將帶隙參考電 壓352與從輸出電壓V。ut 345導(dǎo)出的閾值電壓Vt 326進(jìn)行比較。比較器335產(chǎn)生切換裝 置控制信號，其基于步驟620的比較而閉合切換裝置340，以選擇性地將瞬態(tài)響應(yīng)升壓 電壓Vb施加到傳遞裝置控制信號，以加速將輸出電壓V。ut 345調(diào)整到全負(fù)載調(diào)節(jié)的值 的速率(步驟625)。當(dāng)輸出電壓V。ut345出現(xiàn)下降時(shí)，將瞬態(tài)響應(yīng)升壓電壓Vb施加到 傳遞裝置控制信號。
盡管以特定組合描述了本發(fā)明的特征和元件，但每一特征或元件均可在沒有實(shí)施例 的其它特征和元件的情況下單獨(dú)使用，或在有或沒有本發(fā)明的其它特征和元件的情況下 以各種組合使用。
權(quán)利要求
1. 一種用于產(chǎn)生輸出電壓的低壓差(LDO)電壓調(diào)節(jié)器，其包括(a)誤差放大器，其具有正輸入、負(fù)輸入、參考電流輸入和放大器輸出；(b)傳遞裝置，其具有耦合到所述放大器輸出的第一節(jié)點(diǎn)，所述傳遞裝置經(jīng)由所述傳遞裝置的第二節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生所述輸出電壓；以及(c)電壓轉(zhuǎn)換速率有效瞬態(tài)響應(yīng)升壓電路，其將電壓施加到所述傳遞裝置的所述第一節(jié)點(diǎn)，以在允許所述LDO電壓調(diào)節(jié)器達(dá)到其最終調(diào)節(jié)的輸出電壓的過程中加速所述誤差放大器的響應(yīng)時(shí)間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述傳遞裝置是正溝道金屬氧化物 半導(dǎo)體(PMOS)傳遞裝置，所述第一節(jié)點(diǎn)是柵極節(jié)點(diǎn)，且所述第二節(jié)點(diǎn)是漏極節(jié) 點(diǎn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述傳遞裝置是負(fù)溝道金屬氧化物 半導(dǎo)體(NMOS)傳遞裝置，所述第一節(jié)點(diǎn)是柵極節(jié)點(diǎn)，且所述第二節(jié)點(diǎn)是漏極節(jié) 點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述電壓轉(zhuǎn)換速率有效瞬態(tài)響應(yīng)升 壓電路包括(cl)電阻器橋，其包含串聯(lián)連接的第一電阻器、第二電阻器和第三電阻器，所 述第一電阻器具有耦合到所述PMOS傳遞裝置的所述漏極節(jié)點(diǎn)的第一端；(c2)比較器，其具有正輸入、負(fù)輸入和輸出，其中所述比較器的所述負(fù)輸入耦 合到所述誤差放大器的所述正輸入，且所述比較器的所述正輸入連接到所述第一電 阻器的第二端以及所述第二電阻器的第一端；以及(c3)MOS切換裝置，其具有耦合到所述比較器的所述輸出的柵極節(jié)點(diǎn)、耦合到 參考電壓的源極節(jié)點(diǎn)以及耦合到所述誤差放大器的所述放大器輸出和所述PMOS 傳遞裝置的所述柵極節(jié)點(diǎn)的漏極節(jié)點(diǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述第二電阻器的第二端和所述第 三電阻器的第一端耦合到所述誤差放大器的所述負(fù)輸入，且所述第三電阻器的第二 端耦合到接地。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述MOS切換裝置比所述誤差放 大器更快速地對與所述PMOS傳遞裝置的所述柵極節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的電容進(jìn)行放電。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述MOS切換裝置是正溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)切換裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述MOS切換裝置是負(fù)溝道金屬 氧化物半導(dǎo)體(NMOS)切換裝置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其進(jìn)一步包括(d) 啟動(dòng)電路；以及(e) 曲率校正的帶隙電路，其耦合到所述啟動(dòng)電路，所述曲率校正的帶隙電路將 參考電壓輸入到所述誤差放大器的所述正輸入以及所述比較器的所述負(fù)輸入，且將 參考電流輸入到所述誤差放大器的所述參考電流輸入。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述比較器的所述輸出基于施加到 所述比較器的所述負(fù)和正輸入的參考電壓而接通和斷開所述MOS切換裝置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述參考電壓由所述曲率校正的 帶隙電路和所述電阻器橋提供。
12. —種用于產(chǎn)生輸出電壓的低壓差(LDO)電壓調(diào)節(jié)器，其包括(a) 傳遞裝置，其具有用于產(chǎn)生所述LDO電壓調(diào)節(jié)器的所述輸出電壓的輸出節(jié) 點(diǎn)；(b) 誤差放大器，其具有耦合到所述傳遞裝置的輸入節(jié)點(diǎn)的放大器輸出；以及(c) 電壓轉(zhuǎn)換速率有效瞬態(tài)響應(yīng)升壓電路，其耦合到所述誤差放大器的所述放大 器輸出以及所述傳遞裝置的所述輸入節(jié)點(diǎn)，其中所述電壓轉(zhuǎn)換速率有效瞬態(tài)響應(yīng)升 壓電路經(jīng)配置以將電壓施加到所述傳遞裝置的所述輸入節(jié)點(diǎn)，以在允許所述LDO 電壓調(diào)節(jié)器達(dá)到其最終調(diào)節(jié)的輸出電壓的過程中加速所述誤差放大器的響應(yīng)時(shí)間。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述傳遞裝置是正溝道金屬氧化 物半導(dǎo)體(PMOS)傳遞裝置，所述輸入節(jié)點(diǎn)是柵極節(jié)點(diǎn)且所述輸出節(jié)點(diǎn)是漏極節(jié) 點(diǎn)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述傳遞裝置是負(fù)溝道金屬氧化 物半導(dǎo)體(NMOS)傳遞裝置，所述輸入節(jié)點(diǎn)是柵極節(jié)點(diǎn)且所述輸出節(jié)點(diǎn)是漏極節(jié) 點(diǎn)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述電壓轉(zhuǎn)換速率有效瞬態(tài)響應(yīng) 升壓電路包括(cl)電阻器橋，其包含串聯(lián)連接的第一電阻器、第二電阻器和第三電阻器，所 述第一電阻器具有耦合到所述PMOS傳遞裝置的所述漏極節(jié)點(diǎn)的第一端；(c2)比較器，其具有正輸入、負(fù)輸入和輸出，其中所述比較器的所述負(fù)輸入耦合到所述誤差放大器的正輸入，且所述比較器的所述正輸入連接到所述第一電阻器 的第二端以及所述第二電阻器的第一端；以及(c3)MOS切換裝置，其具有耦合到所述比較器的所述輸出的柵極節(jié)點(diǎn)、耦合到 參考電壓的源極節(jié)點(diǎn)以及耦合到所述誤差放大器的所述放大器輸出和所述PMOS 傳遞裝置的所述柵極節(jié)點(diǎn)的漏極節(jié)點(diǎn)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述第二電阻器的第二端和所述 第三電阻器的第一端耦合到所述誤差放大器的負(fù)輸入，且所述第三電阻器的第二端 耦合到接地。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述MOS切換裝置比所述誤差放 大器更快速地對與所述PMOS傳遞裝置的所述柵極節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的電容進(jìn)行放電。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述MOS切換裝置是正溝道金屬 氧化物半導(dǎo)體(PMOS)切換裝置。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述MOS切換裝置是負(fù)溝道金屬 氧化物半導(dǎo)體(NMOS)切換裝置。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其進(jìn)一步包括(d) 啟動(dòng)電路；以及(e) 曲率校正的帶隙電路，其耦合到所述啟動(dòng)電路，所述曲率校正的帶隙電路將 參考電壓輸入到所述誤差放大器的所述正輸入以及所述比較器的所述負(fù)輸入，且將 參考電流輸入到所述誤差放大器的參考電流輸入。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述比較器的所述輸出基于施加 到所述比較器的所述負(fù)和正輸入的參考電壓而接通和斷開所述MOS切換裝置。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述參考電壓由所述曲率校正的 帶隙電路和所述電阻器橋提供。
23. —種調(diào)節(jié)輸出電壓的方法，其包括(a) 接收帶隙參考電壓、帶隙參考電流和從所述輸出電壓導(dǎo)出的誤差校正電壓；(b) 基于所述帶隙參考電壓、所述帶隙參考電流和所述誤差校正電壓而產(chǎn)生第一 控制信號，以將所述輸出電壓調(diào)整成全負(fù)載調(diào)節(jié)的值；(C)產(chǎn)生瞬態(tài)響應(yīng)升壓電壓；以及(d)選擇性地將所述瞬態(tài)響應(yīng)升壓電壓施加到所述第一控制信號，以加速將所述輸出電壓調(diào)整成所述全負(fù)載調(diào)節(jié)的值的速率。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中當(dāng)所述輸出電壓中出現(xiàn)下降時(shí)，將所述瞬態(tài)響應(yīng)升壓電壓施加到所述第一控制信號。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中步驟(d)進(jìn)一步包括(dl)將所述參考電壓與從所述輸出電壓導(dǎo)出的閾值電壓進(jìn)行比較；以及(d2)基于步驟(dl)的比較結(jié)果而產(chǎn)生第二控制信號。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中使用比較器來執(zhí)行步驟(dl)和(d2)。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述第二控制信號控制切換裝置以執(zhí)行步驟 (d)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述切換裝置是正溝道金屬氧化物半導(dǎo)體 (PMOS)切換裝置。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述切換裝置是負(fù)溝道金屬氧化物半導(dǎo)體 (NMOS)切換裝置。
30. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述第一控制信號控制傳遞裝置以遞送與所述 輸出電壓相關(guān)聯(lián)的最大輸出電流。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中將所述瞬態(tài)響應(yīng)升壓電壓的值設(shè)置為在零伏與電壓Vg，ax之間，所述電壓Vgsmax提供充足的電流穿過所述傳遞裝置，以確保所述輸出電壓穩(wěn)定。
32. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中由耦合到所述傳遞裝置的電阻器橋產(chǎn)生所述誤 差校正電壓和所述閎值電壓。
33. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述傳遞裝置是正溝道金屬氧化物半導(dǎo)體 (PMOS)傳遞裝置。
34. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述傳遞裝置是負(fù)溝道金屬氧化物半導(dǎo)體 (NMOS)傳遞裝置。
35. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中使用誤差放大器來執(zhí)行步驟(a)和(b)。
36. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中由曲率校正帶隙電路產(chǎn)生所述參考電壓和所述 參考電流。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于產(chǎn)生輸出電壓(Vout)的低壓差(LDO)電壓調(diào)節(jié)器。所述電壓調(diào)節(jié)器包含啟動(dòng)電路(305)、曲率校正的帶隙電路(310)、誤差放大器(31S)1、金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)傳遞裝置(320)和電壓轉(zhuǎn)換速率有效瞬態(tài)響應(yīng)升壓電路。所述MOS傳遞裝置(320)具有耦合到所述誤差放大器(315)的輸出的柵極節(jié)點(diǎn)，以及用于產(chǎn)生所述輸出電壓(Vout)的漏極節(jié)點(diǎn)。所述電壓轉(zhuǎn)換速率有效瞬態(tài)響應(yīng)升壓電路將電壓施加到所述MOS傳遞裝置(320)的所述柵極節(jié)點(diǎn)，以在所述LDO電壓調(diào)節(jié)器中發(fā)生輸出電壓降時(shí)，在允許所述LDO電壓調(diào)節(jié)器達(dá)到其最終調(diào)節(jié)的輸出電壓(Vout)過程中加速所述誤差放大器(315)的響應(yīng)時(shí)間。
文檔編號G05F1/10GK101421683SQ200780013722
公開日2009年4月29日 申請日期2007年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月18日
發(fā)明者弗雷德里克·德莫利 申請人:愛特梅爾公司