[发明专利]具有旁路模式的电压调节器

说明书

技术领域

本发明涉及多电压源应用中的电压调节，且明确地说，涉及针对例如存储器系统的外围装置的电压调节。

背景技术

集成电路(IC)技术的进步常常涉及减小用于制造电路的装置的尺寸和操作电压。较低功率的装置通常由于电路尺寸和功率消耗减小而转化为较低成本。当前，具有在三伏范围和更低电压下进行操作的晶体管的低电压集成电路是高度所需的。三伏IC由于其较高的速度和较高的集成密度而正逐渐取代标准五伏IC。此外，与传统的五伏IC相比，三伏IC消耗较少功率。在电池供电的装置(例如，便携式电话和膝上型计算机)中，低电压集成电路允许所述装置比需要较高电压进行操作的装置成比例地操作更长时间。

处理技术的改进已导致较小的晶体管装置尺寸。这又导致了在连续的每一代晶体管技术中具有较低电源要求。举例来说，0.25微米工艺装置以约2.5伏的电压进行操作，0.18微米工艺使用1.8v(+/-10％)电源，0.15微米工艺将使用1.5(+/-10％)伏电源，0.13微米技术使用1.2v(+/-10％)电源，等等。

较新近的半导体工艺的较低功率要求并不总是与传统的主机装置兼容。举例来说，较老的主机可分别向仅需要3伏或1.8伏的存储器系统供应5伏或3伏。因此，必须将计算机外围装置设计成适应来自3.3伏主机电源以及较老、较高电压源的连接。因此，用较新技术构造的装置实现使用所述装置的主机装置将供应供传统产品使用的较高电压的可能性。因而，使用功率电平检测和电压调节技术来向存储器装置提供正确的电压。

必须进行此种调整的一种此类外围装置是非易失性存储器，其可以用在蜂窝式电话、数码相机、个人数字助理、移动计算装置、非移动计算装置、音频和视频播放器以及其它器具中。电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和快闪存储器是最普遍的非易失性半导体存储器类型。

非易失性存储器可以许多方式耦合到主机装置。外围适配器包含直接耦合到计算机系统总线和电源的集成适配器，和适于连接到许多工业标准外部系统连接中的任一种(例如通用串行总线或IEEE 1394标准)的外围元件。用于将非易失性存储器耦合到此类装置的常用接口是用串行总线接口。许多当前USB装置经设计为以3伏进行操作，但可接收来自传统装置的在3伏或5伏范围内的电源。

一般来说，为了将用较新工艺技术制造的外围元件耦合到提供较高电源电压的传统主机，使用降阶式电压调节器。在调节器与外围元件集成时，将需要使用与用于制造外围元件中装置的工艺技术相同的工艺技术来制造调节器。然而，一般来说，这是不可能的，因为对调节器的输入负载可能会损坏较低电压装置。

共同待决的第10/633,110号申请案揭示一种电压调节器，其用3伏装置将5伏电源调节为3伏输出。所述装置受装置内的保护电路保护，从而允许装置以大于装置操作电平的输入电压进行操作而不会损坏装置。

本发明提供电压调节器的一种替代实施方案，其中在电压调节器中使用操作范围低于可能输入电压的装置。

发明内容

从以下描述将更清楚地了解本发明的这些和其它目的和优点，其中结合附图陈述本发明的优选实施例。

在一个实施例中，本发明是一种降阶式电压调节器，其包括经设计以在比电源电压低的最大额定电压下进行操作的装置。所述调节器包含耦合到所述电源电压和输出的输出调节装置。提供输出装置保护电路，其响应于所述电源电压和所述输出以确保不超过所述输出调节装置的最大额定电压。另外，可提供具有旁路输出装置且耦合到所述电源电压的旁路电路。所述旁路电路包含当所述电源处于所述最大额定电压时启用的保护电路。在一个实施例中，所述输出调节装置包括p沟道晶体管，且可具有在2.7到3.6伏范围内的操作最大额定电压，且所述电源电压在4.4到5.25伏的范围内。

在另一实施例中，本发明是一种供应比电源电压低的输出电压的电压调节器。所述调节器包含第一输出装置和第二输出装置，其每一者经设计为以比所述电源电压低的最大额定电压进行操作。提供耦合到所述第一输出装置和所述第二输出装置的保护电路，以相对于所述输出装置上的漏极负载和源极电压调节所述第一和第二输出装置的栅极电压，以便不超过所述最大额定电压。另外，提供电压检测器，其耦合到所述电源电压和至少所述第二输出装置，在所述电源电压处于比所述第一和第二输出装置的最大操作电压低的电压时启用所述第二输出装置。在又一实施例中，第二输出装置是具有比所述第一输出装置低的输出电阻的p沟道晶体管，且可在尺寸上比所述第一输出装置大若干倍。