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TWI574141B - 雙模穩壓器電路 - Google Patents

雙模穩壓器電路 Download PDF

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TWI574141B
TWI574141B TW104141198A TW104141198A TWI574141B TW I574141 B TWI574141 B TW I574141B TW 104141198 A TW104141198 A TW 104141198A TW 104141198 A TW104141198 A TW 104141198A TW I574141 B TWI574141 B TW I574141B
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voltage
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transistor
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Inventor
謝仲銘
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新唐科技股份有限公司
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Description

雙模穩壓器電路
本發明係關於一種雙模穩壓器電路，更精確的說，本發明係關於一種能根據穩壓器輸出點的電壓判斷外部電路的形式，而在線性穩壓模式以及切換式電源穩壓模式之間切換的雙模穩壓器電路。
近年來為了因應低靜態功率的需求，MCU或是其他相似的SOC、Embedded系統開始使用切換電源穩壓電路(DC/DCregulator)來代替傳統的線性穩壓器(linearregulator)。
切換電源穩壓器其效率遠高於線性穩壓器。例如輸入電源為3.3V、輸出電壓為1.2V的電源系統上使用切換式穩壓器效率可高於80%，而線性穩壓器最大僅為36%，兩者相差了44%以上。
雖然切換電源穩壓器有著效率高的顯著優點，但是因為切換電源穩壓器的特性為將功率元件當作開關使用，在電路中會有一電路節點有著0到電源準位的切換訊號，並且此節點會輸出較大電流。如此快速的切換準位有機會造成明顯的電源跳動(bouncing)，或是對其他電路的動作造成干擾，例如EMI/EMC。
現在有越來越多的MCU都將切換式和線性穩壓器都做在同一個晶片裡，讓使用者可以自己決定使用何種穩壓器，但也可能造成開機時系統無法得知外部電路所接為切換式電源形式還是線性穩壓形式的問題。
為了解決上述問題，本案提供一種雙模穩壓器電路，其包含電壓穩壓器及偵測電路。電壓穩壓器包含第一電晶體、第二電晶體及穩壓器輸出端，其中電壓穩壓器係為可配置的，以藉由使用在其之線性區域中之第二電晶體在線性穩壓器模式下運作，且藉由使用第一電晶體在切換式降壓穩壓器模式下運作以對電感充電；以及偵測電路，係配置以在穩壓器輸出端接地後且在電壓穩壓器向穩壓器輸出端輸出輸出電壓前，驅動電流通過第二電晶體，以根據穩壓器輸出端之電壓判斷穩壓器輸出端是否連接於一電感。
較佳者，偵測電路包含比較器以及邏輯電路。比較器可包含第一輸入端、第二輸入端及比較器輸出端。第一輸入端連接於穩壓器輸出端，第二輸入端連接於參考電壓源並接收參考電壓。邏輯電路可連接於比較器輸出端及電壓穩壓器之間，其中當比較器判斷第一輸入端之電壓超過或等於第二輸入端之電壓時，邏輯電路控制電壓穩壓器使用第一電晶體在一切換式降壓穩壓器模式下運作以對電感充電，或控制電壓穩壓器使用在線性區域中之第二電晶體在線性穩壓器模式下運作以對電感充電，當比較器判斷第一輸入端之電壓與第二輸入端之電壓之間之電壓差為參考電壓源提供之參考電壓時，邏輯電路控制電壓穩壓器使用在線性區域中之第二電晶體在線性穩壓器模式下運作。
較佳者，比較器經配置以判斷第一輸入端之電壓是否大於0，若是，則配置邏輯電路控制電壓穩壓器驅動電流通過第一電晶體。
較佳者，雙模穩壓器電路可進一步包含一第三電晶體連接於穩壓器輸出端及接地端之間。
較佳者，第一電晶體係為p型金氧半場效電晶體，第三電晶體係為n型金氧半場效電晶體。
較佳者，第二電晶體係為p型金氧半場效電晶體。
較佳者，雙模穩壓器電路可進一步包含選擇電路設置在第二電晶體及第三電晶體之間，且選擇電路之控制端係連接於邏輯電路，當比較器判斷第一輸入端之電壓超過或等於第二輸入端之電壓時，邏輯電路經配置以控制選擇電路使第二電晶體與第三電晶體並聯。
較佳者，雙模穩壓器電路可進一步包含電感連接於穩壓器輸出端。
較佳者，雙模穩壓器電路可進一步包含電容連接於電感及接地端之間。
較佳者，雙模穩壓器電路可進一步包含電性負載連接於穩壓器輸出端。
綜上所述，本發明之雙模穩壓器電路可偵測外部電路的形式，並採用非共用且獨立的切換式降壓穩壓器架構及線性穩壓器架構，並根據電感的存在與否在切換式降壓穩壓器模式及線性穩壓器模式之間切換。當外部電路為線性穩壓器形式時，第一輸出端與第二輸出端之間不需存在元件，亦無需在電路啟動前消耗額外時間進行偵測。
此外，透過參考電壓與選擇電路的設計，可進一步提昇切換至切換式降壓穩壓器模式的速度，且可利用未使用之調整電晶體或上橋MOSFET來降低導通電阻造成的壓降。
為利貴審查委員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。
請參閱第1圖，其為根據本發明之雙模穩壓器電路之第一實施例繪製之電路布局圖。如圖所示，本發明的雙模穩壓器電路1具有兩種穩壓器架構，分別為切換式降壓穩壓器架構以及線性穩壓器架構。切換式降壓穩壓器架構包含PWM比較器PWM COMP、控制電路100、起停式比較器On_Time COMP、漣波同步器RS、上橋MOSFET(後稱PMOS_SW)以及下橋MOSFET(後稱NMOS_SW)。其中，PMOS_SW的源極連接於輸入電壓源VIN，其之汲極與NMOS_SW的源極連接，並連接於第一輸出端VSW，而NMOS_SW的汲極接地。此外，PWM比較器PWM COMP的第一輸入端連接於參考電壓VREF，另一端透過漣波同步器RS連接至第二輸出端VOUT，依據所感測到的第二輸出端VOUT之電壓變動，將 PMOS_SW及NMOS_SW 開啟和關閉。 此架構有時會稱為「漣波穩壓器」或「起停式控制器」，因為會持續來回調整輸出電壓，使其稍微高出或低於設定點。
本發明中，切換式降壓穩壓器架構中的控制電路100可為PWM/PFM邏輯控制電路，其能在預設的電流閾值下從脈寬調變 (PWM) 調節方法切換至脈衝頻率調變 (PFM) 技術，藉此提升低負載時的效率，其中，PFM技術可採用恆定工作週期，然後對方波頻率進行調變以達到調節效果。 還可透過起停式比較器On_Time COMP達成恆定導通時間或恆定非導通時間控制，透過控制端COT控制切換式降壓穩壓器架構。
另一方面，雙模穩壓器電路1之線性穩壓器架構可包含調整電晶體PMOS_LDO及控制調整電晶體PMOS_LDO的誤差放大器GM LDO構成。如圖所示，調整電晶體PMOS_LDO是一個P通道的MOSFET，其之源極與輸入電壓源VIN相連，而汲極與第二輸出端VOUT相連。其中，誤差放大器GM LDO透過控制調整電晶體PMOS_LDO的閘極電壓來調節輸出電壓，當負載增加或輸入電壓源VIN降低導致輸出電壓下降時，誤差放大器GM LDO將拉低相對於源極的閘極電壓，這便增加了調整電晶體PMOS_LDO的傳導水準，輸出電壓就會再次上升到原來的穩定電壓上。這種線性調節方式能提供精確、沒有雜訊的輸出電壓，能對負載的改變做出快速的回應。因此，線性穩壓器架構的主要優勢就在於其之簡單性，很低的使用成本和雜訊，以及快速的回應能力。
然而，目前的架構尚無法偵測外部電路所接為切換式電源形式還是線性穩壓形式，而誤接可能導致電流過大造成的系統毀損，因此，為了偵測外部電路是否為切換式降壓穩壓器形式，亦即，是否在第一輸出端VSW及第二輸出端VOUT之間存在電感，本發明的雙模穩壓器電路1需要配置有偵測電路。其中，偵測電路包含邏輯電路102及比較器104。其中，比較器104之第一輸入端連接於第一輸出端VSW，第二輸入端連接於第二輸出端VOUT，其用於比較兩者之間的電壓。邏輯電路102與比較器104的輸出端連接，用於接收比較器104輸出之訊號。此外，邏輯電路102還分別連接至控制電路100以及誤差放大器GM LDO，以根據比較器104輸出之訊號來控制雙模穩壓器電路1之運作模式，細節將在下文中參考附圖描述。
請參考第2A-2B圖，其分別為根據本發明之雙模穩壓器電路之第二實施例繪製之切換式降壓穩壓器模式及線性穩壓器模式之電路布局圖。如第2A及2B圖所示，雙模穩壓器電路2之架構與前述實施例相同。當雙模穩壓器電路2外接切換式降壓穩壓器形式的外部電路，第一輸出端VSW與第二輸出端VOUT之間存在電感L，且第二輸出端VOUT與接地端之間還連接電容C。
首先，在向第一輸出端VSW與第二輸出端VOUT輸出輸出電壓前，邏輯電路202控制控制電路200在一短暫時間內使NMOS_SW導通，PMOS_SW關斷，第一輸出端VSW之電位將會降至接地電位。邏輯電路202接著控制控制電路100將NMOS_SW及PMOS_SW關斷，第一輸出端VSW維持在接地電位。此時，為了測試電流是否可從第二輸出端VOUT流至第一輸出端VSW，邏輯電路202控制誤差放大器GM LDO使調整電晶體PMOS_LDO導通，輸入電壓源VIN透過調整電晶體PMOS_LDO輸入，使第二輸入端VOUT電位上升。
此時，由於電感L存在於第一輸出端VSW及第二輸出端VOUT之間，導致該處形同短路，因此，第一輸出端VSW之電位會等於第二輸出端VOUT之電位。比較器204比較出第一輸出端VSW及第二輸出端VOUT之電位相等，並輸出訊號至邏輯電路204，此時邏輯電路202可選擇性的控制誤差放大器GM LDO關閉，控制電路200開啟，進入切換式降壓穩壓器模式，在切換式降壓穩壓器模式中，控制電路200控制PMOS_SW導通，NMOS_SW關斷，輸入電壓源VIN透過PMOS_SW向第一輸出端VSW輸出電壓，或邏輯電路可控制誤差放大器GM LDO開啟，控制電路200關閉，進入線性穩壓器模式。在線性穩壓器模式中，控制電路200控制PMOS_SW及NMOS_SW均關斷，而誤差放大器GM LDO控制調整電晶體PMOS_LDO導通，輸入電壓源VIN透過調整電晶體PMOS_LDO向第二輸出端VOUT輸出電壓。
反之，若外接雙模穩壓器電路2之外部電路為線性穩壓器形式，亦即如2B圖所示，第一輸出端VSW及第二輸出端VOUT之間不存在電感L，且形同開路的情況下，即便邏輯電路102控制誤差放大器GM LDO使調整電晶體PMOS_LDO導通，輸入電壓源VIN透過調整電晶體PMOS_LDO輸入，使第二輸入端VOUT電位上升，第一輸出端VSW之電位並不會隨之上升而維持接地，此時，比較器204比較出第一輸出端VSW及第二輸出端VOUT之電位差為第二輸出端VOUT之電位，因此比較器輸出訊號至邏輯電路204，邏輯電路控制誤差放大器GM LDO開啟，控制電路200關閉，進入線性穩壓器模式。其中，控制電路200控制PMOS_SW及NMOS_SW均關斷，而誤差放大器GM LDO控制調整電晶體PMOS_LDO導通，輸入電壓源VIN透過調整電晶體PMOS_LDO向第二輸出端VOUT輸出電壓。
為此，本發明之雙模穩壓器電路可偵測外部電路的形式，並採用非共用且獨立的切換式降壓穩壓器架構及線性穩壓器架構，且當外部電路為線性穩壓器形式時，第一輸出端VSW與第二輸出端VOUT之間不需存在元件，亦無需在電路啟動前消耗額外時間進行偵測。
請參考第3圖，其為根據本發明之雙模穩壓器電路之第三實施例繪製之電路布局圖。如圖所示，雙模穩壓器電路3與前述實施例不同之處在於，比較器304之第二輸出端並非連接第二輸出端VOUT，而是連接於另一參考電壓VREF。藉由調整參考電壓VREF的大小，除了可在向第一輸出端VSW與第二輸出端VOUT輸出輸出電壓前，偵測第一輸出端VSW的電位與第二輸出端VOUT之電位是否相等之外，亦可以偵測第一輸出端VSW之電位是否大於其他介於0至VOUT之間的電壓。若比較器304可偵測第一輸出端VSW的電位是否大於0，則在前述偵測步驟中，無須等到第一輸出端VSW之電位上升至第二輸出端VOUT之電位，便可預先判斷出外部電路的形式，可進一步提昇切換至切換式降壓穩壓器模式所需的時間。
舉例而言，當第二輸出端VOUT之電位為1.2V，可設置0.6V之參考電壓VREF，因此，當第一輸出端VSW之電位上升至0.6V，比較器304比較後輸出訊號至邏輯電路302，雙模穩壓器電路3可快速切換至切換式降壓穩壓器模式，而無須等待第一輸出端VSW之電位上升至1.2V。
請一併參考第4圖及第5圖，其分別為根據本發明之雙模穩壓器電路之第四及第五實施例繪製之電路布局圖。其中，第4圖及第5圖之雙模穩壓器電路與前述實施例類似，故省略重複敘述。不同之處在於，雙模穩壓器電路進一步包含選擇電路部份，其包含第一至第四開關S1至S4。其中，第一開關S1設置在PMOS_SW之閘極與調整電晶體PMOS_LDO之閘極之間，第二開關S2設置在誤差放大器GM LDO與調整電晶體PMOS_LDO之閘極之間，第三開關S3設置在第一輸出端VSW與調整電晶體PMOS_LDO之汲極之間，而第四電晶體設置在調整電晶體PMOS_LDO之汲極與第二輸出端VOUT之間，且邏輯電路402進一步連接至第一至第四開關S1至S4之控制端，以控制第一至第四開關S1至S4在導通及關斷之間切換。如第4圖所示，當雙模穩壓器電路偵測到電感存在，而可選擇性的切換至切換式降壓穩壓器模式以及線性穩壓器模式下運作。在切換式降壓穩壓器模式時，邏輯電路402控制第一開關S1導通，第二開關S2關斷，第三開關S3導通，第四開關S4關斷，此時，PMOS_SW與調整電晶體PMOS_LDO對輸入電壓源VIN及第一輸出端VSW而言處在並聯狀態，因此，PMOS_SW與調整電晶體PMOS_LDO形成的等效電阻小於PMOS_SW之導通電阻，因此可降低導通電阻造成的壓降。而切換至線性穩壓器模式運作時，邏輯電路402控制第一開關S1導通，第二開關S2導通，第三開關S3導通，第四開關S4導通，此時，PMOS_SW與調整電晶體PMOS_LDO對輸入電壓源VIN及第二輸出端VOUT而言處在並聯狀態，因此，PMOS_SW與調整電晶體PMOS_LDO形成的等效電阻小於調整電晶體PMOS_LDO之導通電阻，因此亦可降低導通電阻造成的壓降。
再者，如第5圖所示，當雙模穩壓器電路偵測不到電感存在，而只能切換至線性穩壓器模式運作時，類似的，邏輯電路402控制第一開關S1導通，第二開關S2導通，第三開關S3導通，第四開關S4導通，此時，PMOS_SW與調整電晶體PMOS_LDO對輸入電壓源VIN及第二輸出端VOUT而言處在並聯狀態，因此，PMOS_SW與調整電晶體PMOS_LDO形成的等效電阻小於調整電晶體PMOS_LDO之導通電阻，因此亦可降低導通電阻造成的壓降。
請參考第6圖，係為根據本發明之雙模穩壓器電路之操作實施例繪製之流程圖。如圖所示，本發明還提供一種雙模穩壓方法，其適用於前述之雙模穩壓器電路，包含下列步驟：
步驟S601：開啟雙模穩壓器電路電源；
步驟S602：邏輯電路控制控制電路，在一短暫時間內，使下橋MOSFET(NMOS_SW)導通，上橋MOSFET(PMOS_SW)關斷，因此，第一輸出端VSW之電位降至接地端之電位；
步驟S603：邏輯電路控制控制電路，使下橋MOSFET(NMOS_SW)及上橋MOSFET(PMOS_SW)關斷，第一輸出端VSW之電位維持在接地端之電位；
步驟S604：邏輯電路控制誤差放大器，使調整電晶體PMOS_LDO導通，輸入電壓源VIN透過調整電晶體PMOS_LDO向第二輸出端VOUT輸入電壓；
步驟S605：偵測電路偵測第一輸出端VSW之電位是否維持接地，具體而言，係透過前述比較器比較第一輸出端VSW與第二輸出端VOUT之電位，或將第一輸出端VSW之電位與所設定之參考電壓VREF進行比較，來判斷第一輸出端VSW之電位是否維持接地，若是，代表電感不存在，外部電路為線性穩壓器形式，進入步驟S606，進入前述之線性穩壓器模式；若否，代表電感存在，因此可在切換式降壓穩壓器模式以及線性穩壓器模式下運作，因此，可進入步驟S607，進入前述之切換式降壓穩壓器模式，亦可進入步驟S606，進入前述之線性穩壓器模式；
步驟S608：可選的，邏輯電路控制選擇電路使調整電晶體PMOS_LDO與PMOS_SW處於並聯，其之控制方法已在第4圖及第5圖中描述，省略其重複敘述。
綜上所述，本發明之雙模穩壓器電路可偵測外部電路的形式，並採用非共用且獨立的切換式降壓穩壓器架構及線性穩壓器架構，並根據電感的存在與否，在切換式降壓穩壓器模式及線性穩壓器模式之間切換。當外部電路為線性穩壓器形式時，第一輸出端VSW與第二輸出端VOUT之間不需存在元件，亦無需在電路啟動前消耗額外時間進行偵測。此外，透過參考電壓與選擇電路的設計，可進一步提昇切換至切換式降壓穩壓器模式的速度，且可利用未使用之調整電晶體或上橋MOSFET來降低導通電阻造成的壓降。
1、2、3‧‧‧雙模穩壓器電路
100、200、300‧‧‧控制電路
102、202、302、402、502‧‧‧邏輯電路
104、204、304‧‧‧比較器
PWM COMP‧‧‧PWM比較器
COT‧‧‧控制端
On_Time COMP‧‧‧起停式比較器
RS‧‧‧漣波同步器
PMOS_SW‧‧‧上橋
MOSFET NMOS_SW‧‧‧下橋
MOSFET VIN‧‧‧輸入電壓源
VSW‧‧‧第一輸出端
VREF‧‧‧參考電壓
VOUT‧‧‧第二輸出端
PMOS_LDO‧‧‧調整電晶體
GM LDO‧‧‧誤差放大器
L‧‧‧電感
C‧‧‧電容
S1‧‧‧第一開關
S2‧‧‧第二開關
S3‧‧‧第三開關
S4‧‧‧第四開關
S601~S608‧‧‧步驟
本發明之上述及其他特徵及優勢將藉由參照附圖詳細說明其例示性實施例而變得更顯而易知，其中：
第1圖係為根據本發明之雙模穩壓器電路之第一實施例繪製之方塊圖。
第2A-2B圖係為根據本發明之雙模穩壓器電路之第二實施例繪製之切換式降壓穩壓器模式及線性穩壓器模式之電路布局圖。
第3圖係為根據本發明之雙模穩壓器電路之第三實施例繪製之電路布局圖。
第4圖係為根據本發明之雙模穩壓器電路之第四實施例繪製之電路布局圖。
第5圖係為根據本發明之雙模穩壓器電路之第五實施例繪製之電路布局圖。
第6圖係為根據本發明之雙模穩壓器電路之操作實施例繪製之流程圖。
1、2、3‧‧‧雙模穩壓器電路
100、200、300‧‧‧控制電路
102、202、302、402、502‧‧‧邏輯電路
104、204、304‧‧‧比較器
PWM COMP‧‧‧PWM比較器
COT‧‧‧控制端
On_Time COMP‧‧‧起停式比較器
RS‧‧‧漣波同步器
PMOS_SW‧‧‧上橋MOSFET
NMOS_SW‧‧‧下橋MOSFET
VIN‧‧‧輸入電壓源
VSW‧‧‧第一輸出端
VREF‧‧‧參考電壓
VOUT‧‧‧第二輸出端
PMOS_LDO‧‧‧調整電晶體
GM LDO‧‧‧誤差放大器

Claims (10)

  1. 一種雙模穩壓器電路，其包含： 一電壓穩壓器，係包含一第一電晶體、一第二電晶體及一穩壓器輸出端，其中該電壓穩壓器係為可配置的，以藉由使用在其之一線性區域中之該第二電晶體在一線性穩壓器模式下運作，且藉由使用該第一電晶體在一切換式降壓穩壓器模式下運作以對一電感充電；以及 一偵測電路，係配置以在該穩壓器輸出端接地後且在該電壓穩壓器向該穩壓器輸出端輸出輸出電壓前，驅動電流通過該第二電晶體，以根據該穩壓器輸出端之電壓判斷該穩壓器輸出端是否連接於該電感。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雙模穩壓器電路，其中該偵測電路包含： 一比較器，包含： 一第一輸入端，係連接於該穩壓器輸出端； 一第二輸入端，係連接於一參考電壓源並接收一參考電壓；及 一電流比較器輸出端；以及 一邏輯電路，係連接於該電流比較器輸出端及該電壓穩壓器之間，其中當該比較器判斷該第一輸入端之電壓超過或等於該第二輸入端之電壓時，該邏輯電路控制該電壓穩壓器使用該第一電晶體在一切換式降壓穩壓器模式下運作以對該電感充電，或控制該電壓穩壓器使用在該線性區域中之該第二電晶體在該線性穩壓器模式下運作以對該電感充電，當該比較器判斷該第一輸入端之電壓與該第二輸入端之電壓之間之電壓差為該參考電壓源提供之該參考電壓時，該邏輯電路控制該電壓穩壓器使用在該線性區域中之該第二電晶體在該線性穩壓器模式下運作。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之雙模穩壓器電路，其中該比較器經配置以判斷該第一輸入端之電壓是否大於0，若是，則配置該邏輯電路控制該電壓穩壓器驅動電流通過該第一電晶體。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之雙模穩壓器電路，其進一步包含一第三電晶體連接於該穩壓器輸出端及一接地端之間。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之雙模穩壓器電路，其中該第一電晶體係為一p型金氧半場效電晶體，該第三電晶體係為一n型金氧半場效電晶體。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之雙模穩壓器電路，其中該第二電晶體係為一p型金氧半場效電晶體。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之雙模穩壓器電路，其進一步包含一選擇電路設置在該第二電晶體及該第三電晶體之間，且該選擇電路之控制端係連接於該邏輯電路，當該比較器判斷該第一輸入端之電壓超過或等於該第二輸入端之電壓時，該邏輯電路經配置以控制該選擇電路使該第二電晶體與該第三電晶體並聯。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之雙模穩壓器電路，其中該電感連接於該穩壓器輸出端。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之雙模穩壓器電路，其進一步包含一電容連接於該電感及一接地端之間。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之雙模穩壓器電路，其進一步包含一電性負載連接於該穩壓器輸出端。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117539084A (zh) * 2024-01-10 2024-02-09 上海隆昇光电新材料有限公司 Pdlc膜的亮度控制电路、亮度控制方法和pdlc膜装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9804617B2 (en) 2015-11-20 2017-10-31 Texas Instruments Incorporated Detecting an inductor coupled to a power control circuit
TWI689806B (zh) * 2018-02-26 2020-04-01 新唐科技股份有限公司 穩壓系統、穩壓晶片以及穩壓控制方法
JP6962851B2 (ja) * 2018-03-30 2021-11-05 エイブリック株式会社 電源供給回路
TWI674490B (zh) * 2018-06-07 2019-10-11 新唐科技股份有限公司 切換式穩壓器控制系統
TWI680366B (zh) * 2018-08-24 2019-12-21 新唐科技股份有限公司 單一電晶體控制的穩壓器及應用此穩壓器的積體電路
US10872640B2 (en) 2018-08-31 2020-12-22 Micron Technology, Inc. Capacitive voltage dividers coupled to voltage regulators
US10897203B2 (en) * 2019-04-04 2021-01-19 Ambiq Micro, Inc. Buck converter with inductor sensor
CN110492745B (zh) * 2019-08-15 2021-05-14 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 多输入单输出电路及其控制方法
EP4398466A1 (en) * 2023-01-04 2024-07-10 Nxp B.V. Power supply circuit and operating method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4188781A (en) * 1978-04-25 1980-02-19 General Electric Company Non-linear dual mode regulator circuit
US4828218A (en) * 1987-12-02 1989-05-09 Ransburg Corporation Multiple mode regulator
EP1199789A1 (en) * 2000-10-19 2002-04-24 Semiconductor Components Industries, LLC Circuit and method of operating a low-noise, on-demand regulator in switched or linear mode
EP1681760A2 (en) * 2005-01-18 2006-07-19 Micrel, Inc. Dual mode buck regulator with improved transition between LDO and PWM operation
WO2013130088A1 (en) * 2012-03-01 2013-09-06 Intel Corporation Dual mode voltage regulator with reconfiguration capability

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2768527B1 (fr) * 1997-09-18 2000-07-13 Sgs Thomson Microelectronics Regulateur de tension
JP3972856B2 (ja) * 2003-04-16 2007-09-05 富士電機ホールディングス株式会社 電源システム
JP3763830B2 (ja) * 2003-10-23 2006-04-05 ローム株式会社 電源装置
JP4493456B2 (ja) * 2003-12-10 2010-06-30 ローム株式会社 電源装置、及びそれを用いた携帯機器
US7064531B1 (en) * 2005-03-31 2006-06-20 Micrel, Inc. PWM buck regulator with LDO standby mode
US7508177B2 (en) * 2007-06-08 2009-03-24 Freescale Semiconductor, Inc. Method and circuit for reducing regulator output noise
CN101540542B (zh) * 2009-03-18 2010-12-01 浙江大学 一种单电感开关直流电压变换器及四模式控制方法
US8237499B2 (en) * 2010-05-07 2012-08-07 Industrial Technology Research Institute Feedforward controlled envelope modulator and feedforward control circuit thereof
CN102684494B (zh) * 2011-03-17 2014-10-29 中兴通讯股份有限公司 一种电源调制方法及电源调制器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4188781A (en) * 1978-04-25 1980-02-19 General Electric Company Non-linear dual mode regulator circuit
US4828218A (en) * 1987-12-02 1989-05-09 Ransburg Corporation Multiple mode regulator
EP1199789A1 (en) * 2000-10-19 2002-04-24 Semiconductor Components Industries, LLC Circuit and method of operating a low-noise, on-demand regulator in switched or linear mode
EP1681760A2 (en) * 2005-01-18 2006-07-19 Micrel, Inc. Dual mode buck regulator with improved transition between LDO and PWM operation
WO2013130088A1 (en) * 2012-03-01 2013-09-06 Intel Corporation Dual mode voltage regulator with reconfiguration capability

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117539084A (zh) * 2024-01-10 2024-02-09 上海隆昇光电新材料有限公司 Pdlc膜的亮度控制电路、亮度控制方法和pdlc膜装置
CN117539084B (zh) * 2024-01-10 2024-03-15 上海隆昇光电新材料有限公司 Pdlc膜的亮度控制电路、亮度控制方法和pdlc膜装置

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