[发明专利]电压转换器

说明书

本发明为一种电压转换器，包括：一主晶体管、一运算放大器、一第一电容器、一第二电容器、一第一电阻、一第二电阻以及一阻抗。主晶体管的源极端连接至第一供应电压，栅极端接收误差电压，漏极端产生第二供应电压。运算放大器的负输入端连接至参考电压，正输入端连接至一节点，输出端产生误差电压。第一电容器连接于主晶体管栅极端与接地端之间。第二电容器连接于主晶体管栅极端与漏极端之间。第一电阻连接于主晶体管漏极端与节点之间。第二电阻连接于节点与接地端之间。以及，阻抗连接于主晶体管的源极端与节点之间。

技术领域

本发明涉及一种电压转换器，且特别涉及一种利用共轭复数零点技术(complexconjugate zeros technique)设计的高(high)电源抑制(power supply rejection，简称PSR)低压差(low dropout，简称LDO)电压转换器(High-PSRR LDO voltage regulator)。

背景技术

请参照图1，其示出了电源系统示意图。电源系统10提供供应电压Vout至负载16。电源系统10包括一直流/直流切换电路(DC-DC switching converter)12与电压转换器14。其中，电压转换器14为低压差电压转换器(LDO voltage regulator)。

举例来说，直流/直流切换电路12接收3.3V的供应电压(supplying voltage)并产生直流1.6V(DC 1.6V)的供应电压至低压差电压转换器14。低压差电压转换器14再转换为直流1.3V(DC 1.3V)的供应电压至负载16。

电源抑制比(power supply rejection ratio，简称PSRR)是运用在电压转换器14的参数，用来代表电源转换器16对电源杂讯的抑制能力。

以图1的电压转换器14为例，电压转换器14接收直流1.6V的供应电压并产生直流1.3V的供应电压。其中，在接收直流1.6V的供应电压中，其涟波(ripple)变化量为ΔVin；在产生直流1.3V的供应电压中，其涟波变化量为ΔVout。因此，电源抑制比的定义即为PSRR＝ΔVout/ΔVin。

换言之，电压转换器14的电源抑制比PSRR的数值越低代表电压转换器14电源抑制(PSR)的能力越佳。另外，电压转换器14的电源抑制比PSRR会随着涟波的频率而改变。因此，电源抑制比PSRR会跟电压转换器14的开回路频宽(open loop bandwidth，开环带宽)成正比。

为了要维持低压差电压转换器的稳定度(stability)以及高增益(higher gain)，将无法设计出具备较宽的开回路频宽的电压转换器14，所以在百万赫兹等级的中频带(MHz)附近，电压转换器14的电源抑制比PSRR会比较差，亦即电源抑制比PSRR的数值会较高。

请参照图2A与图2B，其示出了现有电压转换器及其电源抑制比PSRR与频率的关系图。此电压转换器公开于期刊，“Analysis and design of monolithic,high PSR,linearregulators for SoC applications”IEEE Intl.SoC Conf.,pp.311-315,2004年9月。

在该电压转换器中，参考电压Vref为1.2V，电阻R为30K欧姆、电流源提供200μA的电流，电容器Cm为25pF，电容器Cout为100pF时，其电源抑制比PSRR与频率的关系图即如图2B所示。

明显地，当涟波的频率在几千赫兹等级(1E+03)时，电源抑制比PSRR的数值很低，约在-75dB。当涟波的频率在百万赫兹等级的中频带(1E+06)时，电源抑制比PSRR的数值变高，约在-20dB。也就是说，在涟波的频率在百万赫兹等级的中频带时，现有电压转换器的电源抑制(PSR)能力会比较差。

发明内容