用于穩(wěn)壓器的電流源及其穩(wěn)壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于穩(wěn)壓器的電流源及其穩(wěn)壓器，尤其涉及一種可快速調(diào)整穩(wěn)壓器的輸出電流的電流源及其穩(wěn)壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]穩(wěn)壓器(voltage regulator)通常是利用反饋電路來(lái)鎖定其所欲產(chǎn)生的輸出電壓，并在穩(wěn)壓器的輸出端設(shè)置穩(wěn)壓電容來(lái)輔助穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓能力。其中，穩(wěn)壓電容的設(shè)置，主要是在穩(wěn)壓器所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載的需求電流產(chǎn)生急遽變化時(shí)，將其所預(yù)存的電荷轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)電流提供至負(fù)載，以維持穩(wěn)壓器的輸出端的輸出電壓的穩(wěn)定度。換句話(huà)說(shuō)，若欲使穩(wěn)壓器能夠承受大量需求電流的變化，必須使用大尺寸的穩(wěn)壓電容，因而增加了穩(wěn)壓器的成本，并降低了穩(wěn)壓器的反應(yīng)速率。
[0003]因此，業(yè)界逐漸發(fā)展出各種不需使用穩(wěn)壓電容的穩(wěn)壓器，而這些穩(wěn)壓器往往具有復(fù)雜的偵測(cè)電路，用來(lái)偵測(cè)負(fù)載端輸出電壓的動(dòng)態(tài)變化，并依據(jù)所偵測(cè)出的輸出電壓的變化來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整穩(wěn)壓器的驅(qū)動(dòng)電流。一種常見(jiàn)的方式是采用N型金氧半場(chǎng)效晶體管(N-typemetal oxide semiconductor field-effect transistor,NM0S)取代P型金氧半場(chǎng)效晶體管(P-type metal oxide semiconductor field-effect transistor,PM0S)作為供電晶體管。然而，N型金氧半場(chǎng)效晶體管的輸出電壓調(diào)整范圍較小，且當(dāng)負(fù)載端的需求電流急遽上升時(shí)，N型金氧半場(chǎng)效晶體管的柵極一源極電壓(Vgs)會(huì)大幅增加，造成源極電壓快速下降，無(wú)法達(dá)到穩(wěn)定的輸出電壓。因此，美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)US 2009/0212753A1及美國(guó)專(zhuān)利證書(shū)號(hào)US 7，105，033分別教導(dǎo)了另一種電路結(jié)構(gòu)，其主要概念都是利用比較器來(lái)比較輸出電壓及參考電壓，以在輸出電壓受到負(fù)載抽取瞬間電流的影響而下降至一定電平時(shí)，開(kāi)啟一瞬間電流源來(lái)供應(yīng)瞬間的電流需求，并采用另一比較器比較輸出電壓及另一參考電壓，以在輸出電流過(guò)大造成輸出電壓過(guò)高時(shí)關(guān)閉此瞬間電流源。然而，這類(lèi)型的穩(wěn)壓器往往需要較復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)，因而提高了電路成本及額外的電源消耗，且瞬間電流源必須在輸出電壓產(chǎn)生較明顯下降以后才開(kāi)啟，其穩(wěn)定輸出電壓的效果有限。此外，由于此類(lèi)型的電路具有兩組比較器，并使用兩組控制回路來(lái)進(jìn)行控制，較容易發(fā)生穩(wěn)定性問(wèn)題。
[0004]隨著工藝的進(jìn)步，數(shù)字電路的密度愈來(lái)愈高，功能性愈來(lái)愈強(qiáng)，所產(chǎn)生的瞬間電流也愈來(lái)愈大。因此，現(xiàn)有未包括穩(wěn)壓電容的穩(wěn)壓器的反應(yīng)速度有限，已不符需求。即使是包括穩(wěn)壓電容的穩(wěn)壓器，在負(fù)載端需求電流愈來(lái)愈大的情況下，其穩(wěn)壓效果更容易受到芯片外部或內(nèi)部電路的寄生阻抗的影響而降低。鑒于此，現(xiàn)有技術(shù)實(shí)有改進(jìn)的必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的主要目的即在于提供一種可快速調(diào)整輸出電流的電流源及穩(wěn)壓器(voltage regulator)，以在負(fù)載端需要大量瞬間電流時(shí)，快速調(diào)整輸出電流的大小，進(jìn)而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的效果，同時(shí)避免輸出電壓被負(fù)載電流拉低造成電路失效。
[0006]本發(fā)明公開(kāi)一種電流源，用來(lái)快速調(diào)整一第一輸出電流，所述電流源包括一定電流產(chǎn)生模塊，耦接至一控制節(jié)點(diǎn)，用來(lái)產(chǎn)生一額定電流流經(jīng)所述控制節(jié)點(diǎn)，以決定所述控制節(jié)點(diǎn)的一電壓；一電容，耦接至所述電流源的一輸出端；一電流變化偵測(cè)模塊，耦接至所述控制節(jié)點(diǎn)與所述電容之間，用來(lái)在所述電流源的所述輸出端接收到一瞬間電流變化時(shí)，通過(guò)所述電容使所述控制節(jié)點(diǎn)的所述電壓產(chǎn)生一變化；以及一互導(dǎo)放大器，耦接至所述控制節(jié)點(diǎn)與所述輸出端之間，用來(lái)在所述控制節(jié)點(diǎn)的所述電壓產(chǎn)生所述變化時(shí)，相對(duì)應(yīng)地改變所述輸出端的所述第一輸出電流的大小。
[0007]本發(fā)明還公開(kāi)一種穩(wěn)壓器，包括一緩沖器、一電流源及一穩(wěn)壓放大器。所述緩沖器耦接至所述穩(wěn)壓器的一輸出端與一快速反應(yīng)控制端之間，用來(lái)產(chǎn)生一輸出電流。所述電流源耦接至所述緩沖器，所述電流源包括一定電流產(chǎn)生模塊，耦接至一控制節(jié)點(diǎn)，用來(lái)產(chǎn)生一額定電流流經(jīng)所述控制節(jié)點(diǎn)，以決定所述控制節(jié)點(diǎn)的一電壓；一電容，耦接至所述穩(wěn)壓器的所述輸出端；一電流變化偵測(cè)模塊，耦接至所述控制節(jié)點(diǎn)與所述電容之間，用來(lái)在所述穩(wěn)壓器的所述輸出端接收到一瞬間電流變化時(shí)，通過(guò)所述電容使所述控制節(jié)點(diǎn)的所述電壓產(chǎn)生一變化；以及一互導(dǎo)放大器，耦接至所述控制節(jié)點(diǎn)與所述快速反應(yīng)控制端之間，用來(lái)在所述控制節(jié)點(diǎn)的所述電壓產(chǎn)生所述變化時(shí)，在所述快速反應(yīng)控制端產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的一輸出信號(hào)，以控制所述緩沖器改變所述輸出電流的大小。所述穩(wěn)壓放大器耦接至所述穩(wěn)壓器的所述輸出端與所述快速反應(yīng)控制端之間，用來(lái)鎖定所述輸出端的一穩(wěn)態(tài)電壓，并決定所述快速反應(yīng)控制端的一偏壓。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一電流源的示意圖。
[0009]圖2為電流源的一種實(shí)施方式的示意圖。
[0010]圖3為電流源的另一種實(shí)施方式的示意圖。
[0011]圖4為電流源的另一種實(shí)施方式的示意圖。
[0012]圖5為本發(fā)明實(shí)施例一穩(wěn)壓器的示意圖。
[0013]圖6為圖5的穩(wěn)壓器的一種實(shí)施方式的示意圖。
[0014]圖7為本發(fā)明實(shí)施例另一穩(wěn)壓器的示意圖。
[0015]圖8為圖7的穩(wěn)壓器的一種實(shí)施方式的示意圖。
[0016]圖9為本發(fā)明實(shí)施例另一穩(wěn)壓器的不意圖。
[0017]圖10為圖9的穩(wěn)壓器的一種實(shí)施方式的示意圖。
[0018]其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0019]10電流源
[0020]102定電流產(chǎn)生模塊
[0021]104電流變化偵測(cè)模塊
[0022]106互導(dǎo)放大器
[0023]Cl、CMP1、CMN1、CMP2、CMN2電容
[0024]R1、RDCP、RDCN電阻
[0025]N_CTRL、N_CTRL1、N_CTRL2控制節(jié)點(diǎn)
[0026]N_0UT輸出端
[0027]10UT輸出電流
[0028]MP1、MP2、MP3、MP3’、MP4、P 型金氧半場(chǎng)效晶體管
[0029]MP5
[0030]麗1、麗2、麗3、麗3’、MN4、N型金氧半場(chǎng)效晶體管
[0031]MN5、MN0
[0032]NDP1、NDN1、NDP4、NDN4節(jié)點(diǎn)
[0033]50、70、90穩(wěn)壓器
[0034]500、700、900穩(wěn)壓放大器
[0035]502、702、902放大器
[0036]504、506、704、706、904、906分壓電阻
[0037]Vref參考電壓
[0038]V0UT輸出電壓
[0039]708、908緩沖器
[0040]710轉(zhuǎn)換電阻
[0041]N_FAST快速反應(yīng)控制端
[0042]V_FAST控制電壓
【具體實(shí)施方式】
[0043]請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例一電流源10的示意圖。如圖1所示，電流源10包括一定電流產(chǎn)生模塊102、一電容C1、一電流變化偵測(cè)模塊104及一互導(dǎo)放大器106。定電流產(chǎn)生模塊102耦接至一控制節(jié)點(diǎn)N_CTRL，用來(lái)產(chǎn)生一額定電流流經(jīng)控制節(jié)點(diǎn)N_CTRL，以決定控制節(jié)點(diǎn)N_CTRL的電壓。額定電流的主要目的是用來(lái)調(diào)整控制節(jié)點(diǎn)N_CTRL的偏壓，在避免過(guò)多耗電的情況下，額定電流可設(shè)定為較小的電流。電容C1耦接至電流源10的一輸出端N_0UT與電流變化偵測(cè)模塊104之間。電流變化偵測(cè)模塊104則耦接至控制節(jié)點(diǎn)N_CTRL與電容C1之間，其可在電流源10的輸出接收到一瞬間電流變化時(shí)，通過(guò)電容C1使控制節(jié)點(diǎn)N_CTRL的電壓產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的變化?；?dǎo)放大器106耦接至控制節(jié)點(diǎn)N_CTRL與輸出端N_0UT之間，在控制節(jié)點(diǎn)N_CTRL的電壓發(fā)生變化時(shí)，互導(dǎo)放大器106即可根據(jù)控制節(jié)點(diǎn)N_CTRL的電壓變化，相對(duì)應(yīng)地改變輸出端N_0UT的輸出電流10UT的大小。在一實(shí)施例中，電流源10還包括一電阻R1，電阻R1耦接至控制節(jié)點(diǎn)N_CTRL與定電流產(chǎn)生模塊102之間，