本發(fā)明涉及電壓調(diào)節(jié)器電路。

背景技術(shù)：

電壓調(diào)節(jié)器、諸如低壓差(ldo)電壓調(diào)節(jié)器是電子系統(tǒng)中廣泛使用的器件。這樣的電路通常用在電壓供應(yīng)鏈中以向被供應(yīng)的系統(tǒng)提供精確并且時間穩(wěn)定的電源電壓。對于調(diào)節(jié)器電路的電氣特性存在嚴(yán)格要求。電壓調(diào)節(jié)器的主要任務(wù)是保持將輸出電壓(vout)調(diào)節(jié)在標(biāo)稱電壓電平。這必須在穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)狀態(tài)下都被確保。如果電壓vout失去調(diào)節(jié)，則可能導(dǎo)致被供應(yīng)系統(tǒng)的故障或者甚至破壞。如果ldo調(diào)節(jié)器的輸入電壓vin在很寬的范圍上以很高的轉(zhuǎn)換速率變化，則輸出電壓vout可以示出不同的瞬態(tài)響應(yīng)結(jié)果——例如，過沖、欠沖。這樣的瞬態(tài)響應(yīng)結(jié)果的幅度取決于調(diào)節(jié)器動態(tài)特性。這一行為通常稱為線性瞬態(tài)響應(yīng)。其有益于改善操作特性，因為其將增加保持輸出電壓vout恒定的整個調(diào)節(jié)器能力。

ldo電壓調(diào)節(jié)器通常被構(gòu)建作為反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)。電路感測輸出電壓vout與參考電壓(vref)之間的誤差，并且在誤差的充分增加之后，電路使用放大信號來驅(qū)動功率傳輸(晶體管)元件。從原理上講，vout與vref之間通常存在一些誤差，但是由于高的增益，對輸出電壓vout的影響可忽略。通常，輸出電壓vout電平的精度更多地受到誤差放大器的偏移以及電壓參考的精度的影響。在穩(wěn)態(tài)下，當(dāng)電源電壓(vin)電平和負(fù)載電流(iload)固定時，調(diào)節(jié)器能夠提供穩(wěn)定的輸出電壓vout電平。這種情況在vin和/或iload變化時、尤其是在變化非?？?例如由于瞬態(tài)狀態(tài))時非常麻煩。ldo調(diào)節(jié)器作為真實的電子電路具有由被存儲在系統(tǒng)內(nèi)部的電荷以及電荷載流子的遷移率給出的特征響應(yīng)時間。出于這一原因，系統(tǒng)不能夠在極其短的時間內(nèi)做出響應(yīng)。這被表示為ldo的線性/負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，其在vout波形上可以作為在標(biāo)稱vout電平周圍的欠沖/過沖而被看出。瞬態(tài)響應(yīng)的幅度取決于vin的幅度、iload激勵和轉(zhuǎn)換速率。小且慢的變化可以生成相對較小的vout瞬態(tài)；具有高幅度的快速變化可以生成相對較大的vout瞬態(tài)(其可能超過安全極限)。

已知ldo調(diào)節(jié)器根據(jù)vin電平在兩種狀態(tài)下操作。如果vin電平足夠超過標(biāo)稱vout電壓，則ldo調(diào)節(jié)器操作以將vout調(diào)節(jié)在恒定電平。然而，如果vin電平下降到接近或者甚至低于標(biāo)稱vout電壓，則ldo調(diào)節(jié)器不能夠提供恒定的vout電平并且輸出電壓下降。第一種狀態(tài)在本領(lǐng)域中稱為“閉環(huán)”，第二種狀態(tài)稱為“開環(huán)”。在開環(huán)狀態(tài)下，ldo調(diào)節(jié)器本身沒有作為電壓調(diào)節(jié)器操作，但是如同具有引起某個最小壓差電壓vdrop＝vin-vout＝iload*rdson(其中rdson是驅(qū)動晶體管的導(dǎo)通電阻)的某個特征電阻的開關(guān)一樣操作。閉環(huán)狀態(tài)與開環(huán)狀態(tài)之間的過渡用ldo電路系統(tǒng)內(nèi)部的操作點的明顯變化來表示。如果模式之間的變化是由于例如極端的并且非?？焖俚膙in變化，則電路將在短的時間周期上適應(yīng)這一變化，并且這一影響的結(jié)果是輸出電壓的極端的瞬態(tài)響應(yīng)過沖和/或欠沖。

壓差狀態(tài)本身對于ldo調(diào)節(jié)器并不是問題，但是從壓差(開環(huán))到閉環(huán)狀態(tài)的過渡是問題。過渡通常由vin電平的上升過渡來迫使。調(diào)節(jié)器必須以快速的方式反應(yīng)以恢復(fù)vout調(diào)節(jié)。由于電路內(nèi)部存儲有大量電荷，所以不能夠在無限短的時間內(nèi)恢復(fù)調(diào)節(jié)。其結(jié)果可以是調(diào)節(jié)器輸出的嚴(yán)重過沖。現(xiàn)有技術(shù)中需要明顯地改善這一響應(yīng)。

現(xiàn)在參考圖1，圖1示出了低壓差(ldo)類型的傳統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)器電路10。電路10具有已知配置，包括帶隙電壓參考v1生成器、ldoopampi1、功率傳輸(p溝道m(xù)osfet晶體管)元件m1、反饋網(wǎng)絡(luò)(rx和r2)以及輸出存儲電容器cout。電路10操作以提供恒定的vout電平，而獨立于通?？梢栽趯挼姆秶细淖兊妮斎腚妷簐in電平。電路表示由誤差電壓verr＝vfb-vref(其中vfb是由電阻分壓器rx和r2提供的反饋電壓)驅(qū)動的反饋系統(tǒng)。誤差電壓verr通過opampm1被放大，并且所得到的驅(qū)動電壓(vgate)被施加給功率mosfetm1的柵極。如果誤差電壓verr很低，則輸出電壓vout接近標(biāo)稱電平并且反饋回路被閉合。這一狀態(tài)在vin相對于標(biāo)稱vout電平和iload足夠高時實現(xiàn)。在這一狀態(tài)下，電路節(jié)點的操作點被設(shè)置為正常電平，并且其僅根據(jù)外部狀態(tài)(例如iload、vin和溫度)稍微變化。然而，如果輸入電壓vin下降太多使得ldo調(diào)節(jié)器不能夠保持輸出電壓vout恒定，則反饋回路進入開環(huán)(壓差)狀態(tài)。由于在這種情況下誤差電壓verr上升太快，所以opampi1生成電壓vgate以嘗試通過過度驅(qū)使功率mosfet的vgs(柵極到源極電壓)來盡可能多地接通功率mosfet。vdrop電平根據(jù)以下等式取決于功率mosfet的rdson和負(fù)載電流：

vdrop＝rdson*iload(1)

另外，在壓差狀態(tài)下，opamp內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同節(jié)點被推送進入飽和狀態(tài)。如果在這種狀態(tài)下隨后發(fā)生快速上升的vin過渡，以迫使該結(jié)構(gòu)從開環(huán)變?yōu)殚]環(huán)狀態(tài)，則電路結(jié)構(gòu)在對功率mosfetvgs放電以及恢復(fù)opamp的正常調(diào)節(jié)狀態(tài)方面可能具有困難。這通常通過輸出電壓vout上的過沖來完成。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

電壓調(diào)節(jié)器可以在兩種不同的操作模式下工作：閉環(huán)和開環(huán)。通常，調(diào)節(jié)器被設(shè)計成在閉環(huán)狀態(tài)下操作，以保持對輸出電壓的調(diào)節(jié)。然而，在很多應(yīng)用中，這一狀態(tài)并沒有一直被維持，并且調(diào)節(jié)器可以在電源電壓下降到接近或者低于ldo輸出調(diào)節(jié)電壓時從閉環(huán)變?yōu)殚_環(huán)狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，功率mosfet被完全接通并且調(diào)節(jié)器丟失所有的抑制性能。這通過調(diào)節(jié)器電路內(nèi)部的顯著的操作點變化來表示。由于電路內(nèi)部存在存儲大量電荷的部件(即功率mosfet在最大許可vgs下完全接通)，所以不能夠在很短時間內(nèi)做出這一變化。因此，標(biāo)準(zhǔn)的電壓調(diào)節(jié)器在從閉環(huán)到開環(huán)的過渡期間生成明顯的過沖/欠沖(尖峰電壓)，反之亦然。

本文中公開的實施例通過將調(diào)節(jié)器一直保持在閉環(huán)狀態(tài)下來顯著地改善這樣的尖峰電壓。這通過在電源電壓下降時改變調(diào)節(jié)器的參考電壓以引起輸出電壓壓差到標(biāo)稱電平以下來完成。在這種狀態(tài)下，參考電平跟蹤下降的電源電平。因此，電源電壓與輸出電壓之間的最小差異(壓差電壓)不是由功率傳輸元件特性而是由電源電平與參考電平之間的內(nèi)部預(yù)定義的差異來給出。這一差異可以使得依賴于負(fù)載電流以實現(xiàn)類似于標(biāo)準(zhǔn)電壓調(diào)節(jié)器的特性。

現(xiàn)有技術(shù)的缺陷通過減小ldo調(diào)節(jié)器的線性瞬態(tài)響應(yīng)來解決。這通過在器件處于壓差狀態(tài)時操縱參考電壓vref電平來實現(xiàn)。操縱被進行以便保持調(diào)節(jié)回路在閉環(huán)狀態(tài)內(nèi)。如果閉環(huán)狀態(tài)被維持，則減小了電勢的變化并且不需要在輸入電壓vin過渡期間在電路內(nèi)部移動大量電荷。

為了改善線性調(diào)節(jié)瞬態(tài)響應(yīng)，也為了維持ldo調(diào)節(jié)器的標(biāo)準(zhǔn)壓差特性，vref操縱由vin和iload二者來驅(qū)動。特別地，在壓差狀態(tài)下，vref電平通過vin電平來跟蹤，而vin與vout之間的電壓差(vdrop)獨立于iload。在標(biāo)準(zhǔn)閉環(huán)狀態(tài)下，vref電平保持恒定，而獨立于任何外部變量。

如果輸入電壓vin下降，迫使調(diào)節(jié)器進入壓差狀態(tài)，則vref電平被迫下降以維持調(diào)節(jié)。因此，在必要時通過vin電平來跟蹤vref。vin與vref電平之間的電壓差定義vdrop，因為如果調(diào)節(jié)被維持，則vref等于vout。

為了實現(xiàn)類似于其中功率mosfet如電阻器一樣工作的標(biāo)準(zhǔn)ldo調(diào)節(jié)器的壓差特性，使得vin與vref之間的電壓差依賴于負(fù)載電流。

通常而言，本文中的解決方案使得能夠通過將ldo電路保持在閉環(huán)狀態(tài)下來顯著減小瞬態(tài)響應(yīng)的幅度。這通過在由于下降的輸入電壓vin而應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)開環(huán)狀態(tài)時操縱vref電平來實現(xiàn)。在這種情況下，vref電平通過vin電平來跟蹤，以保持對輸出電壓vout的調(diào)節(jié)。因此，功率傳輸元件沒有被迫進入線性區(qū)域(在mosfet的情況下)或者深度飽和(在雙極型晶體管的情況下)。

在實施例中，一種電壓調(diào)節(jié)器電路包括：被配置成接收輸入電壓的輸入節(jié)點；具有耦合在輸入節(jié)點與輸出節(jié)點之間的傳導(dǎo)路徑的功率晶體管；具有驅(qū)動功率晶體管的控制端子的輸出以及耦合至輸出節(jié)點以形成調(diào)節(jié)器反饋回路的第一輸入的放大器，上述放大器還具有第二輸入；以及由輸入電壓來供電并且被配置成生成向放大器的第二輸入施加的可變參考電壓的電壓生成器，上述可變參考電壓隨著輸入電壓的變化相應(yīng)地改變。

在實施例中，一種電壓調(diào)節(jié)器電路包括：被配置成接收輸入電壓的輸入節(jié)點；具有耦合在輸入節(jié)點與輸出節(jié)點之間的傳導(dǎo)路徑的功率晶體管；被配置成感測在功率晶體管的傳導(dǎo)路徑中流動的電流并且生成感測電流的電流感測電路；具有驅(qū)動功率晶體管的控制端子的輸出以及耦合至輸出節(jié)點以形成調(diào)節(jié)器反饋回路的第一輸入的放大器，上述放大器還具有第二輸入；以及由輸入電壓供應(yīng)并且被配置成響應(yīng)于輸入電壓和感測電流來生成向放大器的第二輸入施加的可變參考電壓的電壓生成器。

在實施例中，一種用于操作電壓調(diào)節(jié)器電路的方法包括：確定反饋電壓與參考電壓之間的誤差；使用從所確定的誤差導(dǎo)出的控制電壓來驅(qū)動功率晶體管的控制端子以生成輸出電壓，其中上述反饋電壓從輸出電壓來導(dǎo)出；向功率晶體管供應(yīng)輸入電壓；以及生成參考電壓以隨著輸入電壓的變化而相應(yīng)地改變。

在實施例中，一種用于操作電壓調(diào)節(jié)器電路的方法包括：確定反饋電壓與參考電壓之間的誤差；使用從所確定的誤差導(dǎo)出的控制電壓來驅(qū)動功率晶體管的控制端子以生成輸出電壓，其中上述反饋電壓從輸出電壓來導(dǎo)出；感測流經(jīng)功率晶體管的電流；以及響應(yīng)于所感測的電流的變化來改變參考電壓。

附圖說明

為了更好地理解，現(xiàn)在參考附圖僅作為非限制性示例來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在附圖中：

圖1是低壓差(ldo)類型的傳統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)器電路的電路圖；

圖2是具有壓差控制回路的ldo類型的電壓調(diào)節(jié)器電路的電路圖；

圖3圖示圖1和2的電路的壓差電壓對負(fù)載電流的依賴性；

圖4圖示圖1和2的電路的線性瞬態(tài)響應(yīng)之間的比較；

圖5圖示針對圖2的電路中的rx電阻器的不同值在vin上升瞬態(tài)(從壓差到調(diào)節(jié))期間vout行為；

圖6描繪針對圖2的電路中的rx電阻器的不同值vout過沖的幅度；

圖7是具有壓差控制回路的ldo類型的電壓調(diào)節(jié)器電路的電路圖；以及

圖8是具有壓差控制回路的ldo類型的電壓調(diào)節(jié)器電路的電路圖。

具體實施方式

現(xiàn)在參考圖2，圖2示出了具有壓差控制回路22的ldo類型的電壓調(diào)節(jié)器電路20。電路20包括參考電壓vref生成器、opampi2和功率傳輸(晶體管)元件m4。參考電壓vref生成器由電流源i1、晶體管m1、晶體管m2、齊納二極管d1和電阻器rx形成。晶體管m1為與電流源i1串聯(lián)的二極管連接的配置。晶體管m2以電流鏡像配置連接至晶體管m1，并且還在其漏極處連接至齊納二極管z1和opampi1的反相輸入(即晶體管m2的源極-漏極或傳導(dǎo)路徑耦合至opampi1的非反相輸入)。為了感測ldo輸出電流(iout)，使用作為晶體管m4的縮放副本的mosfetm3(晶體管m3包括連接至功率mosfetm4的柵極和漏極的柵極和漏極；m4:m3的縮放比率例如可以包括1000:1)。晶體管m4的源極連接以接收輸入電壓vin，其中晶體管m4的漏極耦合至輸出節(jié)點(即晶體管m4的源漏極或傳導(dǎo)路徑耦合在輸入節(jié)點與輸出節(jié)點之間)。晶體管m3的源極連接至晶體管m1和m2的源極端子，并且晶體管m3的漏極耦合至輸出節(jié)點(即晶體管m3的源極-漏極或傳導(dǎo)路徑耦合在晶體管m1和m2的源極端子處的中間節(jié)點與輸出節(jié)點之間)。晶體管m3因此根據(jù)流經(jīng)晶體管m4的電流ipower在中間節(jié)點處生成感測電流icopy。電阻器rx連接在晶體管m1和m2的源極端子處的中間節(jié)點與vin之間。晶體管m3和m4的漏極連接至輸出端子以及opampi2的反相輸入以形成用于調(diào)節(jié)的反饋回路。

ldo調(diào)節(jié)器20在兩個不同的狀態(tài)下操作：閉環(huán)(調(diào)節(jié))狀態(tài)和開環(huán)(壓差)狀態(tài)。在閉環(huán)狀態(tài)下，輸入電壓vin足夠高以確保調(diào)節(jié)的輸出電壓vout。在開環(huán)狀態(tài)下，輸入電壓vin低于某個極限，并且ldo電路20不能夠?qū)⑤敵鲭妷簐out保持在標(biāo)稱電平。vin與vout之間的差異稱為壓差電壓vdrop。更具體地：

vdrop＞iout*rdsonm4(2)

這樣狀態(tài)是電路20的正常操作以及產(chǎn)生有效的線性瞬態(tài)響應(yīng)改善的先決條件。

電路20與現(xiàn)有技術(shù)的電路10存在差異，因為電壓vdrop由參考生成器而非功率mosfetrdson來限定。電路20的vdrop可以表示為：

vdrop＝vdropm2+vx(3)

其中vx是電阻器rx上的電壓降，并且vdropm2是晶體管m2上的電壓降，其表示晶體管m2的最小vds(漏極到源極電壓)并且由以下等式來給出：

vdropm2＝i2*rdsonm2(4)

為了使得電路20的壓差特性類似于如圖1所示的標(biāo)準(zhǔn)ldo電路，與副本mosfetm3協(xié)作地使用電阻器rx以形成壓差控制回路22。由于流經(jīng)電阻器rx的電流ix隨著iout電流而變化，所以vx電壓也符合相同的趨勢：

vx＝rx*(icopy+i1+i2)(5)

其中電流i1是通過晶體管m1的電流(即電流源i1的電流)，電流i2是通過晶體管m2的電流。

在明顯的負(fù)載電流下，可以忽略i1和i2電流的貢獻。因此：

vx＝rx*icopy(6)

其中電流icopy是通過副本晶體管m3的電流。

組合以上等式得到：

vdrop＝(rx*icopy)+(i2*rdsonm2)(7)

因此根據(jù)這一等式應(yīng)當(dāng)注意到，電壓vdrop是icopy電流的線性函數(shù)。但是對于整個ldo調(diào)節(jié)器，vdrop對ipower電流的依賴性具有更高的重要性。其不是線性的，因為由電阻器rx上的電壓降導(dǎo)致ipower與icopy之間的比率不是線性的。在低ipower電流下，函數(shù)接近線性，但是在更高電流下，平方根內(nèi)容顯著影響比率。該函數(shù)在圖3中用圖形示出，圖3圖示壓差電壓對負(fù)載電流的依賴性。現(xiàn)有技術(shù)的電路10和圖2的電路20二者的函數(shù)在圖3中被示出用于比較目的。對于電路10，由于線性區(qū)域中的功率mosfet溝道的電阻屬性，依賴性是線性的。然而，在圖2的電路20中，壓差曲線不是由功率mosfet電氣特性給出，而是由影響參考電壓vref電平的控制回路22給出。由于晶體管m3的vgs與電壓vx的串聯(lián)組合，電路20的壓差特性呈現(xiàn)平方根內(nèi)容。由于電路20中的反饋回路在壓差狀態(tài)下沒有被中斷，所以等式vout＝vref被維持。為了避免功率mosfet深度vgs過驅(qū)動，電路20的壓差電壓與圖1的電路10相比更高。

由vref生成器限定的電壓vdrop被設(shè)置為高于由功率mosfetm4限定的電壓vdrop(等式2)。這確保了當(dāng)vin下降(以迫使ldo進入到壓差狀態(tài))時，opamp保持在正常操作點以調(diào)節(jié)輸出電壓vout。當(dāng)隨后發(fā)生輸入電壓vin增加過渡時，opamp不難保持輸出電壓vout被調(diào)節(jié)而沒有任何顯著過沖。圖1的電路10與圖2的電路20的線性瞬態(tài)響應(yīng)之間的比較在圖4中示出，其中繪制出了vin、vout和vgs(功率mosfet的柵極到源極電壓)波形。

輸入電壓vin瞬態(tài)被選擇以將電壓調(diào)節(jié)器從開環(huán)驅(qū)動到閉環(huán)狀態(tài)。在圖1的電路10中，vout響應(yīng)用標(biāo)稱的調(diào)節(jié)電平上的大的過沖來表示。然而，對于圖2的電路20，過沖幅度相對較小。根據(jù)圖4的波形，功率mosfetvgs的行為很明顯。在圖1的電路10中，功率mosfet被迫使在高的vgs過驅(qū)動的情況下進入線性區(qū)域。然而，在圖2的電路20中，功率mosfet保持處于飽和區(qū)域而沒有vgs過驅(qū)動。

應(yīng)當(dāng)注意，在時間10ms，發(fā)生快速輸入電壓vin上升瞬態(tài)。圖1的電路10的反應(yīng)表示輸出電壓vout上的嚴(yán)重過沖，因為在瞬態(tài)事件之前l(fā)do調(diào)節(jié)器處于開環(huán)狀態(tài)下，其中vgs被充電至大約3.5v。然而，圖2的電路20的反應(yīng)表示顯著更小的vout過沖，因為在事件之前的vgs保持在低于1v的值并且opamp閉環(huán)操作狀態(tài)被維持。

現(xiàn)在參考圖5，圖5示出了針對rx電阻器的不同值在vin上升瞬態(tài)(從壓差到調(diào)節(jié))期間的vout行為。應(yīng)當(dāng)注意，電阻器rx的相對較高的電阻值給出較低幅度的vout過沖。vout過沖的幅度在圖6上的曲線圖上被分析。依賴性可以用函數(shù)1/x來近似。電阻器rx的最佳電阻值可以由電路設(shè)計者選擇為vout過沖與vdrop電壓之間的折衷。

現(xiàn)在參考圖7，圖7示出了具有壓差控制回路32的ldo類型的電壓調(diào)節(jié)器電路30。電路30包括參考電壓vref生成器、opampi1和功率傳輸(晶體管)元件m5。參考電壓vref生成器由晶體管m1、晶體管m2、晶體管m3、晶體管q1、晶體管q2和電阻器r2-r6形成。晶體管m2為與晶體管q2串聯(lián)的二極管連接配置。晶體管m1以電流鏡像配置連接至晶體管m2，并且還連接至晶體管q1。晶體管q1和q2共享到由電阻器r2和r3形成的電阻分壓器的公共的基極電極連接。晶體管q1的發(fā)射極通過串聯(lián)連接的電阻器r4和r5耦合至參考電壓節(jié)點(gnd)。晶體管q2的發(fā)射極連接至在電阻器r4和r5之間的串聯(lián)連接節(jié)點。晶體管m3具有到在晶體管m1與q1之間的串聯(lián)連接節(jié)點的柵極連接。晶體管m3的漏極連接至由電阻器r2和r3形成的電阻分壓器。電阻器rx耦合在輸入電壓vin與晶體管m3的源極之間。

為了感測ldo輸出電流(iout)，使用作為晶體管m5的副本的mosfetm4(晶體管m4包括連接至功率mosfetm5的柵極和漏極的柵極和漏極；m5:m4的縮放比率可以包括例如1000:1)。晶體管m5的源極連接以接收輸入電壓vin。晶體管m4的源極在電阻器rx處連接至晶體管m3的源極端子。晶體管m3和m4的漏極連接至輸出端子以及opampli1的非反相輸入以形成用于調(diào)節(jié)的反饋回路。電阻器r6耦合在晶體管m3的漏極與opampi1的反相輸入之間。

電路部件q1、q2、m1、m2、m3、r4、r5、r2、r3和rx形成帶隙參考電壓生成器，其具有本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的電路配置和操作。電阻器r6和分流電容器cbp形成低通濾波器電路，其幫助減小可能的電子脈沖，改善電源電壓抑制并且降低噪聲。電路30的其余部分對應(yīng)于圖2的電路20。電阻器rx連同副本mosfetm4(形成壓差控制回路32)的功能與圖2的電路20的回路22相同。帶隙參考電壓生成器配備有由確保對所需要的vref電平的自然帶隙電壓倍增的電阻分壓器r2和r3形成的反饋網(wǎng)絡(luò)。另外，在本電路30中，等式vout＝vref通常通過由opampi1和功率mosfetm5形成的調(diào)節(jié)回路來維持。

為了在電路30中實現(xiàn)期望的線性瞬態(tài)響應(yīng)，需要將帶隙生成器設(shè)計成具有快速線性瞬態(tài)響應(yīng)。電路設(shè)計者必須將以下事實考慮在內(nèi)：當(dāng)vin不足以確保參考電壓vref的調(diào)節(jié)時，帶隙生成器能夠變?yōu)殚_環(huán)狀態(tài)。在這一壓差狀態(tài)下，帶隙傳輸元件m3的vgs被過驅(qū)動到最大可能值。但是，確保帶隙參考的快速恢復(fù)遠比確保opampi1和大功率mosfetm5的恢復(fù)更容易。這是因為，相對較小的帶隙參考部件中存儲的電荷遠小于opampi1和功率mosfetm5中存儲的電荷。出于這一原因，主反饋回路必須一直保持被調(diào)節(jié)，如以上結(jié)合圖2的電路20描述的。對于電路30，相對于圖2的電路在圖3、圖4、圖5和圖6中示出的電氣特性同樣有效。

現(xiàn)在參考圖8，圖8示出了具有壓差控制回路42的ldo類型的電壓調(diào)節(jié)器電路40。電路40包括參考電壓vref生成器、opampi2和功率傳輸(晶體管)元件m3。參考電壓vref生成器由晶體管m1、opampi1和電阻器r2-r3形成。帶隙參考電壓生成器提供帶隙電壓vbg。參考電壓vref沒有直接從帶隙電壓生成器v1來提供(與圖7相比較)，而是使用由opampi1、mosfetm1以及電阻器rx、r2和r3形成的電壓倍增電路來提供。帶隙電壓被施加給opampi1的非反相輸入。晶體管m1具有耦合至opampi1的輸出的柵極端子。由電阻器r2/r3形成的電阻分壓器耦合在晶體管m1的漏極與參考電壓節(jié)點(gnd)之間。電阻器r2與r3之間的串聯(lián)連接節(jié)點耦合至opampi1的反相輸入。

為了感測ldo輸出電流(iout)，使用作為晶體管m3的副本的mosfetm2(晶體管m2包括連接至功率mosfetm3的柵極和漏極的柵極和漏極；m3:m2的縮放比率可以包括例如1000:1)。晶體管m3的源極連接以接收輸入電壓vin。晶體管m2的源極在電阻器rx處連接至晶體管m1的源極端子。晶體管m2和m3的漏極連接至輸出端子以及opampli2的非反相輸入以形成用于調(diào)節(jié)的反饋回路。電阻器r4耦合在晶體管m1的漏極與opampi2的反相輸入之間。電阻器r4和并聯(lián)電容器cbp形成低通濾波器電路，其幫助減小可能的電子脈沖，改善電源電壓抑制并且降低噪聲。

ldo調(diào)節(jié)器的反饋回路以與電路20和30相同的配置由opampi2和mosfetm2、m3形成。vref電壓倍增電路的目的是將帶隙電壓vbg放大到等于標(biāo)稱vout電平的所需要的參考電壓vref電平。電阻器rx與mosfetm2協(xié)同操作以形成壓差控制回路42(如同回路22和32)，其使反饋調(diào)節(jié)回路(opampi2和mosfetm3)不進入開環(huán)狀態(tài)。

輸入電壓vin的過度下降迫使ldo調(diào)節(jié)器進入壓差狀態(tài)，但是參考電壓vref將對應(yīng)地充分下降到使主反饋回路保持調(diào)節(jié)的電平。在本操作狀態(tài)下，vref倍增回路(opampi1、mosfetm1和反饋分壓器r2、r3)過渡到開環(huán)狀態(tài)。但是由于部件大小以及所存儲的對應(yīng)電荷遠小于主反饋回路，所以從開環(huán)到閉環(huán)狀態(tài)的恢復(fù)明顯更快。操作期間的可能的電子脈沖通過由電阻器r4和電容器cbp形成的rc濾波器被濾波。對于電路40，相對于圖2的電路在圖3、圖4、圖5和圖6中示出的電氣特性同樣有效。

雖然結(jié)合mosfet實現(xiàn)說明和描述了調(diào)節(jié)器電路，但是應(yīng)當(dāng)理解，本公開同樣適用于用雙極型技術(shù)實現(xiàn)的調(diào)節(jié)器電路。另外，晶體管器件的極性僅作為示例，應(yīng)當(dāng)理解，電路可以替選地使用具有相反極性的器件來實現(xiàn)。

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