TWI444803B - 穩壓電路 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種穩壓電路，尤指一種由輕載模式回到重載模式時，可迅速回復輸出電壓以及負載電流之穩壓電路。
請參照第1A圖和第1B圖，第1A圖係為先前技術說明穩壓電路100的示意圖，第1B圖係說明穩壓電路100在重載模式和輕載模式下，負載電流Iload、第一驅動電流I1及穩壓電路100的輸出電壓Vout的示意圖。如第1A圖所示，當穩壓電路100進入輕載模式(省電模式)時，一第一放大器102和一第一P型金氧半電晶體104關閉，導致流經第一P型金氧半電晶體104的第一驅動電流I1降至零。此時，一第二放大器106和一第二P型金氧半電晶體108仍然維持開啟狀態，所以仍有第二P型金氧半電晶體108的第二驅動電流I2供給負載110和回授電路112。如第1B圖所示，當穩壓電路100進入輕載模式時，負載電流Iload下降和第一驅動電流I1降至零，然而穩壓電路100的輸出電壓Vout因為第二放大器106和第二P型金氧半電晶體108仍然維持開啟狀態而保持不變。
當穩壓電路100由輕載模式進入一重載模式時，第一放大器102和第一P型金氧半電晶體104重新開啟。如第1B圖所示，負載電流Iload迅速上升，但第一驅動電流I1因為第一P型金氧半電晶體104的閘源極跨壓上升較慢而緩慢上升。此時，因為Iload迅速上升，且第一驅動電流I1上升緩慢，使得穩壓電路100的輸出電壓Vout降低直到第一驅動電流I1穩定為止。因此，先前技術中的穩壓電路100在由輕載模式進入重載模式時，暫時無法提供給負載110穩定的電壓。
本發明的一實施例提供一種穩壓電路。該穩壓電路包含一第一放大器、一第二放大器、一電流控制電路、一第一P型金氧半電晶體、一第二P型金氧半電晶體及一回授電路。該第一放大器具有一第一輸入端，用以接收一參考電壓，一第二輸入端，及一輸出端；該第二放大器具有一第一輸入端，用以接收該參考電壓，一第二輸入端，及一輸出端，耦接於該第一放大器的輸出端；該電流控制電路具有一第一端，用以接收一第一電壓，及一第二端；該第一P型金氧半電晶體具有一第一端，耦接於該電流控制電路的第二端，一第二端，耦接於該第一放大器的輸出端，及一第三端，耦接於該穩壓電路的輸出端；該第二P型金氧半電晶體具有一第一端，用以接收該第一電壓，一第二端，耦接於該第二放大器的輸出端，及一第三端，耦接於該穩壓電路的輸出端；及該回授電路，具有一第一端，耦接於該穩壓電路的輸出端，及一第二端，耦接於該第一放大器的第二輸入端及該第二放大器的第二輸入端。
本發明所提供的一種穩壓電路。該穩壓電路係將該穩壓電路內的一第一P型金氧半電晶體的第二端透過一傳輸單元耦接於一第二P型金氧半電晶體的第二端，以維持該第一P型金氧半電晶體的第一端與第二端的電位差。另外，該穩壓電路係利用一電流控制電路控制流經該第一P型金氧半電晶體的電流。如此，在由輕載模式進入重載模式時，該穩壓電路的輸出電壓才不會因為負載電流迅速上升而大幅下降。
請參照第2A圖，第2A圖係為本發明的一實施例說明穩壓電路200的示意圖。穩壓電路200包含一第一放大器202、一第二放大器204、一電流控制電路206、一第一P型金氧半電晶體208、一傳輸單元207(傳輸單元非發明重點，因此僅以功能方塊表示)、一第二P型金氧半電晶體210及一回授電路212。第一放大器202具有一第一輸入端，用以接收一參考電壓Vref，一第二輸入端，及一輸出端。第二放大器204具有一第一輸入端，用以接收參考電壓Vref，一第二輸入端，及一輸出端，耦接於第一放大器202的輸出端；電流控制電路206具有一第一端，用以接收一第一電壓V1(例如2.5V)，及一第二端，但本發明並不受限於第一電壓V1為2.5V。第一P型金氧半電晶體208具有一第一端，耦接於電流控制電路206的第二端，一第二端，耦接於第一放大器202的輸出端，及一第三端，耦接於穩壓電路200的輸出端。第二P型金氧半電晶體210具有一第一端，用以接收第一電壓V1，一第二端，耦接於第二放大器204的輸出端，及一第三端，耦接於穩壓電路200的輸出端。回授電路212具有一第一端，耦接於穩壓電路200的輸出端，及一第二端，耦接於第一放大器202的第二輸入端及第二放大器204的第二輸入端。另外，電流控制電路206包含一控制器2062和一開關2064。控制器2062具有一輸出端和一類比電路20622；開關2064具有一第一端，耦接於電流控制電路206的第一端，用以接收第一電壓V1，一第二端，耦接於控制器2062的輸出端，及一第三端，耦接於電流控制電路206的第二端。另外，穩壓電路200透過第一放大器202、第二放大器204和回授電路212，將輸出電壓Vout固定在一預定電壓，例如1.6V，但本發明並不受限於輸出電壓Vout固定在1.6V。另外，請參照第2B圖，第2B圖係為本發明的另一實施例說明穩壓電路300的示意圖。穩壓電路300和穩壓電路200的差異在於穩壓電路300利用一第一N型金氧半電晶體308及一第二N型金氧半電晶體310，分別取代第一P型金氧半電晶體208及第二P型金氧半電晶體210。另外，穩壓電路300的其餘操作原理皆和穩壓電路200相同，在此不再贅述。
請參照第3圖，第3圖係說明穩壓電路200在重載模式和輕載模式下，負載電流Iload、第一驅動電流I1及穩壓電路200的輸出電壓Vout的示意圖。當穩壓電路200進入輕載模式(省電模式)時，關閉第一放大器202以及透過電流控制電路206的控制器2062將開關2064關閉，導致流經第一P型金氧半電晶體208的第一驅動電流I1降至零。此時，第二放大器204和第二P型金氧半電晶體210仍然維持開啟狀態，所以仍有第二P型金氧半電晶體204的第二驅動電流I2供給負載214和回授電路212。當穩壓電路200進入輕載模式(省電模式)時，關閉第一放大器202以及透過電流控制電路206的控制器2062將開關2064關閉。因此，如第2A圖和第3圖所示，當穩壓電路200進入輕載模式(省電模式)時，負載電流Iload下降和第一驅動電流I1降至零，然而穩壓電路200的輸出電壓Vout因為第二放大器204和第二P型金氧半電晶體210仍然維持開啟狀態而保持不變。另外，第一P型金氧半電晶體208的第二端透過傳輸單元207耦接於第二P型金氧半電晶體210的第二端，所以第一P型金氧半電晶體208的第二端的電位因為第二P型金氧半電晶體210在輕載模式時仍然維持開啟而保持在一第二電位V2(例如1.6V)，亦即第一P型金氧半電晶體208的第一端與第二端的電位差仍舊維持第一P型金氧半電晶體208在開啟時的電位差。但本發明並不受限於第二電位V2為1.6V。
當穩壓電路200由輕載模式進入重載模式時，開啟第一放大器202以及透過電流控制電路206的控制器2062將開關2064開啟。如第3圖所示，負載電流Iload迅速上升，但第一驅動電流I1因為第一P型金氧半電晶體208的第一端與第二端的電位差仍舊維持第一P型金氧半電晶體208在開啟時的電位差，所以可快速上升。因為Iload迅速上升，且第一驅動電流I1亦迅速上升，使得穩壓電路200的輸出電壓Vout在由輕載模式進入重載模式時，輸出電壓Vout的降幅比較小。另外，如第3圖所示，當穩壓電路200由輕載模式進入重載模式時，控制器2062可根據負載214抽取負載電流Iload
的大小，控制開關2064瞬間開啟，以控制第一驅動電流I1快速上升。或當穩壓電路200由輕載模式進入重載模式時，控制器2062可根據負載214抽取負載電流Iload的大小，藉由類比電路20622控制開關2064緩慢開啟，以控制第一驅動電流I1較平緩的上升。
請參照第4圖和第5圖，第4圖係為本發明的另一實施例說明穩壓電路400的示意圖，第5圖係說明穩壓電路400在重載模式和輕載模式下，負載電流Iload、第一驅動電流I1及穩壓電路400的輸出電壓Vout的示意圖。穩壓電路400和穩壓電路200的差別在於穩壓電路400的電流控制電路406包含三個開關4064、4066、4068和三個第一P型金氧半電晶體4082、4084、4086。當穩壓電路200進入輕載模式(省電模式)時，穩壓電路400的操作原理和穩壓電路200相同，在此不再贅述。但本發明並不受限於三個開關4064、4066、4068和三個第一P型金氧半電晶體4082、4084、4086，只要穩壓電路包含至少一開關以控制第一驅動電流I1，皆落入本發明的範疇。
當穩壓電路400由輕載模式進入重載模式時，開啟第一放大器202以及透過電流控制電路406的控制器4062將開關4064、4066、4068依序開啟。如第5圖所示，負載電流Iload迅速上升，但第一驅動電流I1因為第一P型金氧半電晶體4082、4084、4086的第一端與第二端的電位差仍舊維持第一P型金氧半電晶體208在開啟時的電位差，所以可快速上升。此時，因為Iload迅速上升，且第一驅
動電流I1亦迅速上升，使得穩壓電路200的輸出電壓Vout在由輕載模式進入重載模式時，輸出電壓Vout的降幅比較小。另外，當穩壓電路200由輕載模式進入重載模式時，控制器4062可根據負載214抽取負載電流Iload的大小，依序決定控制開關4064、4066、4068的開啟。因此，如第5圖所示，第一驅動電流I1係為階梯狀的上升。此外，控制器4062亦可藉由類比電路40622控制每一開關4064、4066、4068緩慢開啟，以控制第一驅動電流I1較平緩的上升。
請參照第6圖，第6圖係為本發明的另一實施例說明穩壓電路600的示意圖。穩壓電路600和穩壓電路400的差異在於穩壓電路600的三個第一P型金氧半電晶體4082、4084、4086和三個開關4064、4066、4068的相對耦接關係和穩壓電路400不同。另外，穩壓電路600的其餘操作原理皆和穩壓電路400相同，在此不再贅述。
請參照第7圖，第7圖係為本發明的另一實施例說明穩壓電路700的示意圖。穩壓電路700和穩壓電路400的差異在於穩壓電路700利用三個第一N型金氧半電晶體7082、7084、7086及一第二N型金氧半電晶體710，分別取代三個第一P型金氧半電晶體4082、4084、4086及第二P型金氧半電晶體210。另外，穩壓電路700的其餘操作原理皆和穩壓電路400相同，在此不再贅述。
綜上所述，本發明所提供的穩壓電路，係將穩壓電路內的第一P型金氧半電晶體的第二端(閘極端)透過傳輸單元耦接於第二P型
金氧半電晶體的第二端(閘極端)，以維持第一P型金氧半電晶體的第一端與第二端的電位差(閘源極電位差)。另外，本發明所提供的穩壓電路係利用電流控制電路控制流經第一P型金氧半電晶體的電流。如此，本發明在由輕載模式進入重載模式時，穩壓電路的輸出電壓不會因為負載電流迅速上升而大幅下降。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100、200、300、400、600、700‧‧‧穩壓電路
102、202‧‧‧第一放大器
106、204‧‧‧第二放大器
206、406‧‧‧電流控制電路
104、208、4082、4084、4086‧‧‧第一P型金氧半電晶體
108、210‧‧‧第二P型金氧半電晶體
308、7082、7084、7086‧‧‧第一N型金氧半電晶體
310、710‧‧‧第二N型金氧半電晶體
112、212‧‧‧回授電路
110、214‧‧‧負載
207‧‧‧傳輸單元
2062‧‧‧控制器
2064、4064、4066、4068‧‧‧開關
20622、40622‧‧‧類比電路
I1‧‧‧第一驅動電流
I2‧‧‧第二驅動電流
Iload‧‧‧負載電流
V1‧‧‧第一電壓
V2‧‧‧第二電壓
Vref‧‧‧參考電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
第1A圖係為先前技術說明穩壓電路的示意圖。
第1B圖係說明穩壓電路在重載模式和輕載模式下，負載電流、第一驅動電流及穩壓電路的輸出電壓的示意圖。
第2A圖係為本發明的一實施例說明穩壓電路的示意圖。
第2B圖係為本發明的另一實施例說明穩壓電路的示意圖。
第3圖係說明穩壓電路在重載模式和輕載模式下，負載電流、第一驅動電流及穩壓電路的輸出電壓的示意圖。
第4圖係為本發明的另一實施例說明穩壓電路的示意圖。
第5圖係說明穩壓電路在重載模式和輕載模式下，負載電流、第一驅動電流及穩壓電路的輸出電壓的示意圖。
第6圖係為本發明的另一實施例說明穩壓電路的示意圖。
第7圖係為本發明的另一實施例說明穩壓電路的示意圖。
200．．．穩壓電路
202．．．第一放大器
204．．．第二放大器
206．．．電流控制電路
207．．．傳輸單元
208．．．第一P型金氧半電晶體
210．．．第二P型金氧半電晶體
212．．．回授電路
214．．．負載
2062．．．控制器
2064．．．開關
I1．．．第一驅動電流
I2．．．第二驅動電流
Iload．．．負載電流
V1．．．第一電壓
V2．．．第二電壓
Vref．．．參考電壓
Vout．．．輸出電壓
Claims (5)
- 一種穩壓電路，包含：一第一放大器，具有一第一輸入端，用以接收一參考電壓，一第二輸入端，及一輸出端；一第二放大器，具有一第一輸入端，用以接收該參考電壓，一第二輸入端，及一輸出端，耦接於該第一放大器的輸出端；一傳輸單元，耦接於該第一放大器的輸出端與該第二放大器的輸出端之間；一電流控制電路，具有一第一端，用以接收一第一電壓，及一第二端；一第一P型金氧半電晶體，具有一第一端，耦接於該電流控制電路的第二端，一第二端，耦接於該第一放大器的輸出端，及一第三端，耦接於該穩壓電路的輸出端；一第二P型金氧半電晶體，具有一第一端，用以接收該第一電壓，一第二端，耦接於該第二放大器的輸出端，及一第三端，耦接於該穩壓電路的輸出端；及一回授電路，具有一第一端，耦接於該穩壓電路的輸出端，及一第二端，耦接於該第一放大器的第二輸入端及該第二放大器的第二輸入端；其中該傳輸單元是用以維持該第一P型金氧半電晶體在一輕載(light loading)模式時第一端與第二端的電位差等於該第一P型金氧半電晶體在開啟時第一端與第二端的電位差。
- 如請求項1所述之穩壓電路，其中該電流控制電路包含：一控制器，具有至少一輸出端；及至少一開關，每一開關具有一第一端，耦接於該電流控制電路的第一端，用以接收該第一電壓，一第二端，耦接於該控制器對應於該每一開關的輸出端，及一第三端，耦接於該電流控制電路的第二端。
- 如請求項2所述之穩壓電路，其中該控制器另包含一類比電路。
- 如請求項2所述之穩壓電路，其中該控制器於該輕載模式時關閉該至少一開關。
- 如請求項2所述之穩壓電路，其中該控制器於該輕載模式進入一重載(heavy loading)模式時依序開啟該至少一開關。
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