電壓調節器制造技術

本發明專利技術提供一種電壓調節器，包括傳輸型晶體管、運算放大器以及分壓電路。傳輸型晶體管用以接收供應電壓，并根據控制信號產生已調節的輸出電壓。運算放大器用以根據反饋電壓產生控制信號。分壓電路用以根據已調節的輸出電壓在反饋端提供反饋電壓，其中分壓電路包括電阻串以及穩定裝置。電阻串耦接至傳輸型晶體管，包括多個電阻。穩定裝置耦接至該等電阻，用以接收已調節的輸出電壓并在該反饋端獲得一高頻極點。本發明專利技術的電壓調節器具有較高的穩定度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及低壓降電壓調節器，特別涉及一種具有高穩定度的低壓降電壓調節 器。
技術介紹
電壓調節器(voltage regulator)常被應用在許多電子產品中，例如計算機、手 機、汽車等。電壓調節器用以將不穩定的電源供應電壓轉變為穩定的電源供應電壓。低壓 降(Low Drop Out,簡稱為LD0)電壓調節器為一種在輸入端與輸出端之間具有低輸入-輸 出電壓差的電壓調節器，其中輸入端耦接至不穩定的電源供應電壓，而輸出端用以輸出穩 定的電源供應電壓，而所謂的“壓降”指的是輸入電壓與輸出電壓的壓差。理論上，壓降越 小越好，用以減少功率耗損，并增加電壓調節的效能。然而，傳統的低壓降電壓調節器會在反饋端產生一低頻極點，其頻率通常約在 200KHZ到500KHZ之間。由于低頻極點落在低壓降電壓調節器的操作頻帶上，嚴重影響低壓 降電壓調節器的穩定度，而穩定度是低壓降電壓調節器的一個重要指標。因此，需要一種全新的低壓降電壓調節器，其可將極點推高至高頻區，用以維持低 壓降電壓調節器的穩定度。
技術實現思路
有鑒于此，有必要提供一種可將極點推高至高頻區以維持穩定度的低壓降電壓調 節器。根據本專利技術的一實施例，提供一種電壓調節器，其包括一傳輸型晶體管，用以接 收一供應電壓，并根據一控制信號產生一已調節的輸出電壓；一運算放大器，用以根據一反 饋電壓產生該控制信號；以及一分壓電路，用以根據該已調節的輸出電壓在一反饋端提供 該反饋電壓。其中，該分壓電路包括一電阻串，耦接至該傳輸型晶體管，包括多個電阻；以 及一穩定裝置，耦接至該電阻串，用以接收該已調節的輸出電壓并在該反饋端獲得一高頻 極點。根據本專利技術的另一實施例，提供一種電壓調節器，其包括一傳輸型晶體管，用以 接收一供應電壓，并根據一控制信號產生一已調節的輸出電壓，其中該控制信號根據一反 饋電壓產生；以及一分壓電路，用以根據該已調節的輸出電壓在一反饋端提供該反饋電壓。 其中，該分壓電路包括一電阻串，耦接至該傳輸型晶體管，包括多個電阻，其中該電阻串與 多個寄生電容在該反饋端產生一極點；以及一穩定裝置，耦接至該電阻串，用以進一步將該 極點移至高頻區。本專利技術的電壓調節器通過將穩定裝置耦接在反饋端，能夠在反饋端獲得一高頻極 點。由于高頻極點的頻率遠高于在電壓調節器的操作頻帶，因此，此極點將不會對電壓調節 器的穩定度造成影響，從而保證了電壓調節器的工作穩定度。附圖說明圖1為根據本專利技術一實施例所提供的電壓調節器的功能模塊圖2為圖1所述的電壓調節器的電路圖3為圖1的電壓調節器的運算放大器輸入端的部分電路圖4為圖1的電壓調節器的交流信號分析示意圖。具體實施方式在本說明書以及權利要求書當中使用了某些詞匯來指代特定的組件。本領域的技 術人員應可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的組件。本說明書及權利要 求并不以名稱的差異作為區分組件的方式，而是以組件在功能上的差異作為區分的準則。 在通篇說明書及權利要求當中所提及的“包含”是一個開放式的用語，因此應解釋成“包含 但不限定于”。另外，“耦接”一詞在此包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中 描述第一裝置耦接第二裝置，則代表第一裝置可以直接電氣連接于第二裝置，或通過其它 裝置或連接手段間接地電氣連接至第二裝置。圖1為根據本專利技術一實施例提供的電壓調節器100的功能模塊圖。電壓調節 器100可以是低壓降(Low Drop Out，簡稱為LD0)電壓調節器，包括傳輸型晶體管(pass transistor) 101、運算放大器102以及分壓電路103。傳輸型晶體管101具有一柵極耦接至 運算放大器102，用以接收未調節的電源供應電壓Vin，并根據控制信號Ctrl調節未調節的 電源供應電壓VIN，以在輸出端Vtot產生已調節的輸出電壓VOTT。分壓電路103用以根據已 調節的輸出電壓Vqut在反饋端FB提供一反饋電壓。運算放大器102耦接至反饋端FB，用以 根據反饋電壓產生控制信號Ctrl。根據本專利技術的一實施例，分壓電路103包括電阻串131與穩定裝置132。電阻串 131包括多個電阻，穩定裝置132耦接至電阻串131，并具有一控制端用以接收已調節的輸 出電壓VTOT，用以穩定電壓調節器100的操作。更具體來說，穩定裝置132可在反饋端FB獲 得一高頻極點，其頻率遠高于電壓調節器100的操作頻帶，其中該高頻極點的產生是由于 穩定裝置132將傳統電壓調節器中會造成系統不穩定的極點推高至高頻區，藉此改善低壓 降電壓調節器100的穩定度。圖2為根據圖1所述的電壓調節器100的電路圖。運算放大器102具有兩輸入端 分別用以接收參考電壓Vkef與反饋電壓VFB，并根據參考電壓Vkef與反饋電壓Vfb的一差值產 生控制信號Ctrl。分壓電路103包括一電阻串與一穩定裝置132。電阻串至少包括電阻Rl 與R2，電阻Rl耦接在傳輸型晶體管101與穩定裝置132之間，穩定裝置132耦接在電阻Rl 與反饋端FB之間，而電阻R2耦接在反饋端FB與一接地端之間。根據本專利技術的一實施例，穩定裝置132可包含一晶體管，例如圖中的晶體管232， 其中晶體管232可以是N型金屬氧化半導體(N-type metal-oxide semiconductor,簡稱 NM0S)晶體管。值得注意的是，由于晶體管232的一柵極(控制端)耦接至輸出端Vtot，接 收已調節的輸出電壓，使得晶體管232的柵極電壓高于漏極電壓。一般而言，晶體管232的 柵極與漏極的電壓差會大于其臨界電壓，因此晶體管232會操作在線性區(linear region 或 triode region)。圖3為圖1所述的運算放大器102輸入端的部分電路圖。運算放大器102輸入端包括一 MOS差動對(differential pair),以及多個寄生電容,例如圖中所示的寄生在運算放大器102的輸入端的寄生電容Cgs與Cgd。一般而言，為了減少靜態電流，分壓電路103 的電阻通常會選擇具有很大的電阻值，例如，數百萬歐姆。然而，如圖2所示，由于運算放大器102的一輸入端與分壓電路103耦接在反饋端FB，在沒有穩定裝置132耦接至反饋端 FB的情況下，互相耦接的寄生電容與電阻將在反饋端FB產生一個低頻極點(pole)，其頻率為_9] ω= (R1WR2)X(Cg^Cgd)⑴其中R1代表電阻Rl的電阻值，R2代表電阻R2的電阻值，Cgs代表寄生電容Cgs的電容值，而Cgd代表寄生電容Cgd的電容值。假設R1 = R2 = 1ΜΩ，并且Cgs = Cgd = 500fF,則根據式⑴可算出低頻極點的頻率約為300KHz。由于電壓調節器100的操作頻帶通常位于200KHZ到500KHz之間，在沒有穩定裝置132的情況下，此低頻極點將嚴重影響電壓調節器100的穩定度。因此，根據本專利技術的一實施例，將晶體管232耦接在反饋端FB，用以穩定電壓調節器100的操作。如上述，由于晶體管232操作在線性區，其導通電阻非常小，因此以直流信號的角度來看，晶體管232可視為一小電阻，幾乎不會對已調節的輸出電壓的直流電壓值造成影響。而從交流信號的角度來看，晶體管232更可以將由反饋端FB往上看的阻抗降低 ，用以將反饋端FB因寄生電容Cgs與Cgd在低本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電壓調節器，其特征在于，包括：一傳輸型晶體管，用以接收一供應電壓，并根據一控制信號產生一已調節的輸出電壓；一運算放大器，用以根據一反饋電壓產生該控制信號；以及一分壓電路，用以根據該已調節的輸出電壓在一反饋端提供該反饋電壓，其中該分壓電路包括：一電阻串，耦接至該傳輸型晶體管，包括多個電阻；以及一穩定裝置，耦接至該電阻串，用以接收該已調節的輸出電壓并在該反饋端獲得一高頻極點。

【技術特征摘要】
1.一種電壓調節器，其特征在于，包括 一傳輸型晶體管，用以接收一供應電壓，并根據一控制信號產生一已調節的輸出電壓； 一運算放大器，用以根據一反饋電壓產生該控制信號；以及 一分壓電路，用以根據該已調節的輸出電壓在一反饋端提供該反饋電壓，其中該分壓電路包括 一電阻串，耦接至該傳輸型晶體管，包括多個電阻；以及 一穩定裝置，耦接至該電阻串，用以接收該已調節的輸出電壓并在該反饋端獲得一高頻極點。2.一種電壓調節器，其特征在于，包括 一傳輸型晶體管，用以接收一供應電壓，并根據一控制信號產生一已調節的輸出電壓，其中該控制信號根據一反饋電壓產生；以及 一分壓電路，用以根據該已調節的輸出電壓在一反饋端提供該反饋電壓，其中該分壓電路包括 一電阻串，耦接至該傳輸型晶體管，包括多個電阻，其中該電阻串與多個寄生電容在該反饋端產生一極點；以及 一穩定裝置，耦接至該電阻串，用以進一步將該極點移至高頻區。3.如權利要求1或2所述的電壓調節器，其特征在于，該電阻串至少包括一第一電阻與一第二電阻，該第一電阻耦接在該傳輸型晶體管與該穩定裝置之間，該穩定裝置耦接在該第一電阻與該反饋端之間，該第二電阻耦接在該反饋端與一接地端之間。4.如權利要求1或2所述的電壓調節器，其特征在于，該穩定裝置包含操...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉穎異，蘭坤，黃志堅，周煜凱，
申請(專利權)人：聯發科技新加坡私人有限公司，
類型：發明
國別省市：