[发明专利]电压调节器、集成电路及电压调节方法

说明书

一种电压调节器，包括具有连接在第一电源端子(VS)与输出端子(OUT)之间的受控部分的输出晶体管(MPOUT)。放大器(AMP)包括参考输入(VR)和反馈输入(VFB)。包括副本晶体管(MREP)的电流镜。电流镜被配置为镜像并衰减由输出晶体管(MPOUT)供给副本晶体管(MREP)的负载电流。滤波器电路(RC)耦合到副本晶体管(MREP)的受控部分，并经由输出端子(OUT)耦合到放大器(AMP)的反馈输入(VFB)。

技术领域

本发明涉及一种电压调节器，例如低压差调节器。此外，本发明涉及一种包括一个或更多个所提出的电压调节器的集成电路，以及一种电压调节方法。

背景技术

在模拟和数字电路设计中，通常需要在芯片中提供不同的电压源。例如，出于可靠性的原因，数字电源通常提供非常低的电压值，而模拟电路通常关注动态范围需求。这些不同的需求并不总是彼此一致。有时，例如借助于针对敏感部分的专用耗材，避免电路架构各部分的串扰也是有益的。在电压调节器的几种解决方案中，不使用外部负载电容器的无电容器版本越来越受欢迎，以防止随着芯片上使用的调节器数量的增加，外部引脚的数量会增加。然而，作为一个主要缺点，常见的电压调节器可能只能对调节后的电压进行不充分地滤波。当调节后的电压应该为约1V或2V时，器件可靠性已经能够因约几百mV的过冲而降低，除非特别注意，否则这种情况可能很容易在负载电流变化后发生。

现有技术中已经解决了对过冲的敏感性。尽可能快地呈现对过冲事件的响应是一种方法。为了与功耗进行合理的权衡，已广泛采用了AB类方法，但如今电容耦合布局也越来越受欢迎。例如，电压调节器输出处的尖峰可以耦合到偏置电流发生器，以仅在尖峰持续时间内增加其值。这样可以在保持低功率特性的同时获得更即时的响应。

Pui Ying Or和Ka Nang Leung发表了电容耦合的概念：“具有直接电压尖峰检测的无输出电容器低压差调节器(An output-capacitorless low-dropout regulator withdirect voltage-spike detection)”，IEEE Journal of Solid-State Circuits,45(2):458-466，2010年2月。所提出的电压调节器具有对过冲事件快速响应的特征。例如，如果输出具有正尖峰，则电容耦合增加电流镜晶体管中的电流，从而迅速上拉PMOS输出晶体管的栅极以快速关断。负尖峰迫使另一个电流镜中二极管处的参考至更低的值，以增加电流并迅速下拉PMOS输出晶体管的栅极。遗憾的是，这种解决方案存在一些明显的缺点。在大多数情况下，提升的电流的路径穿过上述电流镜。这意味着速度可能是一个问题，例如当负载为数字电路时。此外，一旦耦合节点跟踪电源电压Vdd，则输出节点处的电容器与内部偏置的耦合可能导致较差的高频电源抑制比PSRR。

尽管许多尝试都具有有限功耗的特征，但电压调节器的放大器速度遇到了若干瓶颈。上面讨论的电流镜的实现方式是一个问题，但同样值得注意的是，即使是暂时的，更大的电流通常也需要更大的晶体管。这会导致更大的寄生电容，通常会阻碍速度的实现。考虑到所有这些，为了解决短时间尺度过冲事件，解决方案不能像通常必需的那样快。

发明内容

一个目的是提供允许改进过冲性能的电压调节器、集成电路和电压调节方法。

这些目的通过独立权利要求的主题来实现。在从属权利要求中描述了进一步的改进方案和实施例。

应当理解，与任何一个实施例相关描述的任何特征可以单独使用，或者与本文描述的其他特征组合使用，也可以与任何其他实施例的一个或更多个特征组合使用，或者与任何其他实施例的任何组合组合使用，除非被描述为替代方案。此外，在不脱离所附权利要求中限定的电压调节器、集成电路和电压调节方法的范围的情况下，也可以采用以下未描述的等同方案和修改。