[发明专利]电压调节器

说明书

技术领域

本发明一般涉及电压调节器，并且具体地涉及具有在高速操作模式和低电流消耗操作模式之间进行切换的功能的电压调节器。

背景技术

传统的电压调节器包括：具有消耗大量电流以提高电源抑制比(PSRR)或纹波抑制、和负载瞬态响应的电路结构的那些电压调节器，以及具有由于不需要高速响应能力而降低其电流消耗的电路结构的那些电压调节器。

如果具有操作状态以及诸如休眠模式的待机状态的装置(诸如蜂窝电话)使用具有高响应速度的电压调节器，其中在操作状态下该装置以正常电流消耗操作，而在待机状态下电流消耗被降低，则电压调节器在不要求高响应速度的待机状态下不必要地消耗大量电流。

图1是示出传统的电压调节器的电路的图(参见例如专利文档1)。

图1的电压调节器包括：第一误差放大器电路101，其消耗大量电流但以高速操作；第二误差放大器电路102，其电流消耗被降低；参考电压生成器电路103；以及控制单元104。

参考图1，第一误差放大器电路101和第二误差放大器电路102具有从控制单元104向其输入的控制信号。第一误差放大器电路101和第二误差放大器电路102的每一个唯一地响应于对应的控制信号而开始或停止操作。当第一误差放大器电路101和第二误差放大器电路102停止操作时，它们的电流消耗被降低。

在从输出端子105输出大电流的重负载操作模式的情况下，第一误差放大器电路101投入操作而第二误差放大器电路102的操作停止。结果，输出晶体管M101被第一误差放大器电路101控制。相应地，电压调节器可以以高速操作，但消耗大量电流。

另一方面，在从输出端子105输出少量电流的轻负载操作模式的情况下，第一误差放大器电路101的操作停止而第二误差放大器电路102投入操作。

结果，输出晶体管M101被第二误差放大器电路102控制。相应地，电压调节器可以降低电流消耗。

然而，在图1的电压调节器中，由于输出晶体管的数目为1，所以输出晶体管M101在器件尺寸方面是较大的，从而在重负载操作模式时允许最大电流。因此，输出晶体管M101具有大的栅极电容以使用大尺寸晶体管。

利用消耗少量电流的第二误差放大器电路102来控制该输出晶体管M101造成对输出电压中的变化的减慢的瞬态响应。如果在轻负载操作模式时也需要瞬态响应特性，这引起问题。

因此，为了解决该问题，提出了一种如在图2中示出的电压调节器(参见例如专利文档2)。

图2的电压调节器包括：第一误差放大器电路111，其消耗大量电流但以高速操作；第二误差放大器电路112，其电流消耗被降低。第一误差放大器电路111控制第一输出晶体管M111的操作，第二误差放大器电路112控制第二输出晶体管M112的操作，第二输出晶体管M112在器件尺寸方面明显地比第一输出晶体管M111小。

第一误差放大器电路111和第二误差放大器电路112中的每一个响应于向其控制信号输入的控制信号输入而唯一地开始或停止操作。在图2中，参考数字113表示比较器电路，参考数字114表示参考电压生成器电路，参考数字115表示延迟电路，以及参考数字116表示OR电路。

在图2的电压调节器中，在具有大负载电流的重负载操作模式时，第一误差放大器电路111投入操作而第二误差放大器电路112的操作停止；在具有小负载电流的轻负载操作模式时，第一误差放大器电路111的操作停止而第二误差放大器电路112投入操作。也就是说，具有小器件尺寸的第二输出晶体管M112被用作轻负载操作模式下的输出晶体管。这减小输出晶体管的栅极电容，从而即使误差放大器电路的电流消耗被降低也可能以高速响应。

【专利文档1】日本未审公开专利申请第2002-312043号

【专利文件2】日本专利第3710468号

然而，在图2的情况下，输出晶体管M111和M112之一总是保持不操作，这导致低效率。此外，甚至是在小负载电流时操作的输出晶体管M112也比常用晶体管占据大得多的空间，这造成芯片尺寸的增加。此外，在图2的情况下，要求两个PMOS晶体管M113和M114作为用于检测负载电流的晶体管，这引起电路尺寸增加的问题。

发明内容

本发明的实施例可以解决或减少一个或多个上述问题。

根据本发明的一方面，提供一种电压调节器，在该电压调节器中可以解决或减少一个或多个上述问题。