专利名称：电源调节器及电源转换方法
技术领域：
本发明涉及一种功率装置，特别是涉及一种电源调节器及 电源转换方法。
背景技术：
电子设备或系统，例如，移动电话、台式计算机、录像机 和其他移动的电池供电设备，可包括低压差稳压器(low
drop-out voltage regulator)以才是供相对4青准和稳、定的直流电压。 低压差稳压器用于提供电源至电子设备或系统中的电路。
图1为传统的低压差稳压器100。低压差稳压器100可以包括 通路设备102、误差放大器104、参考电压电路106和反馈电路 108。低压差稳压器100可以转换输入电压至预设的输出电压， 该输出电压作为电源。低压差稳压器100还可以包括补偿电路 130，以提高低压差稳压器100的稳定性。
然而，误差》文大器104和参考电压电路106由不稳定的输入 电压V^驱动/供电。所以，低压差稳压器100具有较低的电源抑 制比(power supply rejection ratio )。稳压器/调节器的电源抑制 比被定义为输入电压的变化和相应的输出电压的变化的比值。 此外，误差放大器104的增益可能需要足够大以补偿由输入电压 V^变化而引起的通路设备102的特征变化。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种电源调节器及电源 转换方法，其具有较高的电源抑制比。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于转换输入电压至输出电压的电源调节器。该电源调节器包括通路设备、参 考信号电路和耦合至通路设备的误差放大器。通路设备用于接 收所述输入电压，且提供所述输出电压至所述电源调节器的输 出端。参考信号电路由所述输出电压供电，用于提供参考信号。 误差放大器由所述输出电压供电，用于比较所述参考信号和表 示所述输出电压的反馈信号，且根据比较的结果产生控制信号 以驱动所述通赠"殳备。
本发明所述的电源调节器，还包括启动电路，耦合至所 述通路设备，由所述输入电压供电，用于产生启动信号，在所 述电源调节器的启动期间，所述通路设备由所述启动信号驱动， 且在所述电源调节器正常工作时，所述通路设备由所述控制信 号驱动。
本发明所述的电源调节器，所述启动电路包括串联连接的 电流发生器和开关，在所述启动期间，所述开关被闭合，在所 述正常工作时，所述开关^皮断开。
本发明所述的电源调节器，所述通路设备包括电流镜，用 于从所述电流发生器接收输入电流和在所述输出端产生输出电流。
本发明还提供了 一种电源转换方法。该电源转换方法包括 由输出电压给参考信号电路供电；所述参考信号电路产生参考 信号；由输出电压给误差放大器供电；误差放大器基于所述参 考信号和表示输出电压的反馈信号的差值产生控制信号；以及 根据所述控制信号调节所述输出电压。
本发明所述的电源转换方法，还包括启动由所述输入电 压供电的启动电路；以及所述启动电路产生启动信号以控制所 述输出电压。
本发明所述的电源转换方法，还包括由所述控制信号和所述启动信号选择控制提供所述输出电压的通路设备。
与现有技术相比，本发明电源调节器的误差放大器和用于 提供参考信号至误差放大器的参考信号电路，均由电源调节器 的较稳定的输出电压供电。从而可以消除由电源调节器的输入 电压的变化而引起的缺陷，且电源调节器可以维持较高的电源 抑制比。
图l是传统的低压差稳压器的示例性方框图。
图2是根据本发明的 一 个实施例的电源调节器的示例性方 框图。
图3是根据本发明的 一 个实施例的电源调节器的详细方框图。
图4是根据本发明的一个实施例的转换输入电压至输出电 压的方法的流程图。
具体实施例方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细 的说明，以使本发明的特性和优点更为明显。
虽然本发明将结合以下实施例进行阐述，但应理解为这并 非意指将本发明限定于这些实施例。相反，本发明旨在涵盖由 权利要求书所界定的本发明精神和范围内所定义的各种可选 项、可修改项和等同项。
此外，在以下对本发明的详细描述中，为了提供针对本发 明的完全的理解，阐明了大量的具体细节。然而，本领域技术 人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另 外的一些实施例中，对于大家熟知的方案、流程、元件和电^各
6未作详细描述，以1更于凸显本发明的主旨。
本发明提供了 一种具有较高的电源抑制比的电源调节器。 有利的是，该电源调节器的误差放大器和用于提供参考信号至 误差放大器的参考信号电路，均由电源调节器的输出电压供电。 所以，可以消除由电源调节器的输入电压的变化而引起的缺陷， 且电源调节器可以维持较高的电源抑制比。
图2为根据本发明的一个实施例的电源调节器200的示例性 方框图。电源调节器200,例如，低压差稳压器，可以转换输入
电压(或电源电压)Vm至输出电压VouT。图2的实施例中，电
源调节器200可以包括启动电路210、通^各设备202、误差》文大器 204、参考信号电路206和反馈电路208。电源调节器200还可以 包括补偿电路230。
通路设备202耦合至电源调节器200的输入端262,用于接收 输入电压Vw,且提供输出电压VouT至电源调节器200的输出端 268。输出电压V。uT可用于给电源调节器200的内部元器件或外 部负载(未出示)供电。通路设备202为有源设备，可以受控以 提供输出电压VouT。通路设备202可以包括功率晶体管。在一 实施例中，通3各设备202可以选4奪受控于来自启动电路210的启 动信号224或来自误差放大器204的控制信号222。更具体的说， 在电源调节器200的启动期间，通路设备202可以受控于启动信 号224，在电源调节器200正常工作时，通路设备202可以受控于 控制信号222。
反馈电路208耦合至输出端268,用于产生表示输出电压 VouT的反馈信号226。参考信号电路206耦合至输出端268,由 输出电压VouT供电，用于提供参考信号228。或者，参考信号 228可以由外部设备提供。误差放大器204耦合至通路设备202， 由输出电压V。uT供电，用于比较参考信号228和表示输出电压Vout的反馈信号226,且根据比较结果产生控制信号222以驱动 通路设备202。反馈电路208、误差放大器204和通路设备202构 成负反馈环，以在输出端268产生4交精准和稳定的输出电压
VoUT。
补偿电路230可用于补偿由通路设备202的特征变化而引起 的输出电压V。uT的变化。通路设备202的特征变化由输入电压 Vw的变化引起。
有利的是，误差放大器204和参考信号电路206可以由输出 电压VouT供电。当通路i殳备202适当工作时，可以产生输出电 压V。uT。有利的是，在电源调节器200的启动期间，启动电路 210可用于驱动通路设备202。在一实施例中，在电源调节器200 的启动期间，启动电路210^皮启动。在一实施例中，耦合至通路 设备202的启动电路210由输入电压Vw供电，以产生启动信号 224。启动信号224可以驱动通路设备202以产生输出电压V冊t。 当输出电压VouT到达一定值，其可以启动误差放大器204和参 考信号电路2 06时，电源调节器20 0可以工作在正常状态。
一旦电源调节器200工作在正常状态，可以发送停止启动信 号220至启动电^各210以停止启动电路210。在一实施例中，误差 放大器204可以提供停止启动信号220以停止启动电路210。在另 一实施例中，停止启动信号220可以由参考信号电路206提供。 在一实施例中，在电源调节器200正常工作时，误差放大器204 可以放大参考信号228和反馈信号226的差值，且产生控制信号 222以马区云力通路i殳备202 。
因此，当给误差放大器204和参考信号电路206供电的输出 电压VouT低于预设的阈值时，例如，启动期间或欠电压的情况， 可以启动启动电路210。若误差放大器204和参考信号电路206
正常工作，例如，当输出电压VouT高于预设的阔值时，可以停止启动电^各210。
有利的是，因为给误差放大器204和参考信号电路206供电 的输出电压VouT较稳定，所以，在一实施例中，即使输入电压 V^变化，误差放大器204和参考信号电路206仍可以正常工作。 所以，电源调节器20 0的电源抑制比得以改善。
图3为根据本发明的 一个实施例的电源调节器300的详细方 框图。图3的实施例中，电源调节器300可以包括通路设备302、 启动电路310、 运算跨导放大器(operational transconductance amplifier)304、带隙参考电压电路306、反馈电路308和电容330。
电源调节器3 00的输入端3 62的输入电压Vw被提供至启动 电路310和通路:&备302。通路设备302在电源调节器300的输出 端368提供输出电压VouT和输出电流IouT。运算跨导放大器304 和带隙参考电压电路306由输出电压VouT供电。在一实施例中， 耦合至输出端3 6 8的电容3 3 0可以作为补偿电^各并过滤输出电压 Vout，从而提高电源调节器300的稳定性。
图3的实施例中，启动电路310可以包括串联连接的开关312 和电流发生器314。在启动期间，例如，当输出电压VouT低于 预设的阈值，闭合开关312以允许电流发生器314产生的启动电 流Istartup 324驱动通路设备302。在电源调节器300正常工作时， 例如，当输出电压VouT高于预设的阈值，断开开关312以停止 启动电i 各310。
反馈电路308可以包括在输出端368和地之间串联连接的电 阻348和358。在电阻348和电阻358之间的节点产生与输出电压 V冊t成比例的反馈电压VFB。在一实施例中，运算跨导放大器
304接收该反馈电压VpB。在一实施例中，参考电压VREF可以由
带隙参考电压电路306提供，且被运算跨导放大器304接收。根
据参考电压VREF和反馈电压VFB的差值，运算跨导放大器304可
9以产生控制电流IcoNTROL 322以驱动通路设备302。
耦合至输入端362的通路i殳备302可以为电流4竟，电流镜由 PMOS 342和PMOS 352组成。在一实施例中，才艮据来自电流发 生器314的启动电流IsTAim;p 324或来自运算跨导放大器304的控 制电流Icontrol 322,通路设备302可以在输出端368产生输出电 流Iout 326。电流镜的镜像比是可以预设的。
在工作时， 一旦电源调节器300上电时，闭合启动电i 各310 中的开关312。这样，通路设备302接收启动电流IsTARTUp 324以 产生输出电流IouT 326。当电流镜的镜Y象比为K时，输出端368 的输出电流IouT 326为KXIsTARTUp。通过用输出电流IouT 326给 电容330充电，输出端368的输出电压VouT可以升至一个电位， 该电位可以启动运算跨导放大器304和带隙参考电压电路306。 这样，运算跨导放大器304和带隙参考电压电路306可以正常工 作。
在一实施例中，一旦运算跨导放大器304和带隙参考电压电 i 各306可以正常工作，产生停止启动信号320以断开开关312,这 样就停止了启动电路310。有利的是，在一实施例中，启动电路 310可以在启动期间启动运算跨导放大器3 04和带隙参考电压电 路306,而且，当运算跨导放大器304和带隙参考电压电路306 正常工作时，该启动电路310将被停止。
在一实施例中，运算跨导放大器304可以放大参考电压VREF
和反馈电压VpB的电压差值，且产生控制电流IcoNTROL 322以驱
动通路设备302。在一实施例中，电流镜产生的输出电流IouT 326 为KXIcoNTRQL。反馈电路308、运算跨导放大器304和通路设备 302可以构成负反馈环以控制输出电压VouT在预设的电位。
在 一 实施例中，可以限制控制电流IcONTROL
322和启动电流
ISTARTUP 324的最大值为lMAX。这样，可以限制输出电流I0UT 326的最大值为KXlMAx。
图4为根据本发明的 一 个实施例的转换输入电压至输出电 压的方法的流程图400。结合图2对图4进行描述。
在步骤401,由输出电压VouT给参考信号电路206供电。在 一实施例中，在启动期间，可以启动由專lT入电压V!N供电的启动 电路210,以产生启动信号224以控制输出电压VouT。
在步骤402,参考信号电路206产生参考信号228。在步骤 404,由输出电压VouT给误差放大器204供电。在步骤406,基 于参考信号228和代表输出电压VouT的反馈信号226的差值，误 差放大器204产生控制信号222。
在步骤408，根据控制信号222调节输出电压VouT。在一实 施例中，控制信号222可以驱动通路设备202以调节输出电压 V0UT。在一实施例中，通路设备202可以选择受控于控制信号 222和启动信号224。
上文具体实施方式
和附图仅为本发明的常用实施例。显然， 在不脱离权利要求书所界定的本发明精神和保护范围的前提下 可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本 发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明 准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件 及其它方面有所变化。因此，在此"l皮露的实施例仅用于说明而 非限制，本发明的范围由权利要求及其合法等同物界定，而不 限于此前的描述。
权利要求
1.一种电源调节器，用于转换输入电压至输出电压，其特征在于，该电源调节器包括通路设备，用于接收所述输入电压，且提供所述输出电压至所述电源调节器的输出端；参考信号电路，耦合至所述输出端，由所述输出电压供电，用于提供参考信号；以及误差放大器，耦合至所述通路设备，由所述输出电压供电，用于比较所述参考信号和表示所述输出电压的反馈信号，且根据比较的结果产生控制信号以驱动所述通路设备。
2. 根据权利要求l所述的电源调节器，其特征在于，还包括启动电路，耦合至所述通路设备，由所述输入电压供电， 用于产生启动信号，在所述电源调节器的启动期间，所述通路 设备由所述启动信号驱动，且在所述电源调节器正常工作时， 所述通路设备由所述控制信号驱动。
3. 根据权利要求2所述的电源调节器，其特征在于，所述 启动电路包括串联连接的电流发生器和开关，在所述启动期间， 所述开关被闭合，在所述正常工作时，所述开关被断开。
4. 根据权利要求3所述的电源调节器，其特征在于，所述 通路设备包括电流镜，用于从所述电流发生器4妄收输入电流和 在所述输出端产生输出电流。
5. —种电源转换方法，用于转换输入电压至输出电压，其 特征在于，该电源转换方法包括:由所述输出电压给参考信号电路供电； 所述参考信号电路产生参考信号； 由所述输出电压给误差放大器供电；所述误差放大器基于所述参考信号和表示所述输出电压的反馈信号的差值产生控制信号；以及根据所述控制信号调节所述输出电压。
6. 根据权利要求5所述的电源转换方法，其特征在于，还包括启动由所述输入电压供电的启动电路；以及 所述启动电路产生启动信号以控制所述输出电压。
7. 根据权利要求6所述的电源转换方法，其特征在于，还 包括由所述控制信号和所述启动信号选择控制提供所述输出电 压的通赠3殳备。
全文摘要
本发明提供一种电源调节器及电源转换方法，用于转换输入电压至输出电压。该电源调节器包括通路设备、参考信号电路和耦合至通路设备的误差放大器。通路设备用于接收所述输入电压，且提供所述输出电压至所述电源调节器的输出端。参考信号电路由所述输出电压供电，用于提供参考信号。误差放大器由所述输出电压供电，用于比较所述参考信号和表示所述输出电压的反馈信号，且根据比较的结果产生控制信号以驱动所述通路设备。本发明电源调节器的误差放大器和用于提供参考信号至误差放大器的参考信号电路，均由电源调节器的输出电压供电，因而，可以消除由电源调节器的输入电压的变化而引起的缺陷，且电源调节器可以具有较高的电源抑制比。
文档编号G05F1/575GK101609347SQ200910147339
公开日2009年12月23日 申请日期2009年6月11日 优先权日2008年6月12日
发明者拉兹格·利普赛依, 肖邦-米哈依·庞贝斯库 申请人:凹凸电子(武汉)有限公司