低压差电压调节器及电压转换方法.pdf

提出了一种低压差电压调节器、包含该电压调节器的电子电路及相关的将供电电压转换为输出电压的方法。根据本发明实施例的低压差电压调节器包括可控的传输器件以及控制器，该控制器用于接收输入信号并基于该输入信号提供驱动信号至该传输器件的控制端，所述驱动信号在所述输入信号位于设定的范围内时控制该传输器件导通，在所述输入信号超出该设定的范围时控制该传输器件关断。根据本发明实施例的低压差电压调节器可以直接由高压供电总线为其供电，并且根据输入信号调节其有效工作范围，因而发生散热问题的风险降低，功耗降低。

权利要求书一种低压差电压调节器，包括： 
输入端，用于接收供电电压； 
输出端，用于提供输出电压； 
传输器件，具有第一端、第二端和控制端，该第一端耦接所述输入端，该第二端耦接至所述输出端；和 
控制器，包括控制器输入端和控制器输出端，其中该控制器输入端用于接收输入信号，该控制器输出端基于该输入信号提供驱动信号至所述传输器件的控制端，该驱动信号在所述输入信号位于设定的范围内时，将所述传输器件导通，在所述输入信号超出所述设定的范围时，将所述传输器件关断。 
如权利要求1所述的低压差电压调节器，其中，所述传输器件包括可控高压半导体器件，其响应于施加在其控制端的驱动信号导通或者关断。 
如权利要求1所述的低压差电压调节器，其中，所述输入信号包括所述供电电压，所述设定的范围包括第一设定范围。 
如权利要求1所述的低压差电压调节器，其中，所述控制器包括： 
第一控制电路，具有第一控制输入端、第二控制输入端和第一控制输出端，该第一控制输入端用于接收所述供电电压，该第二控制输入端用于接收第一阈值，该第一控制输出端用于提供第一控制信号，其中所述第一控制信号在所述供电电压低于所述第一阈值时具有使能逻辑状态，在所述供电电压高于所述第一阈值时具有不使能逻辑状态；以及 
所述控制器基于所述第一控制信号提供所述驱动信号，使所述驱动信号在所述第一控制信号处于使能逻辑状态时将所述传输器件导通，并在所述第一控制信号处于不使能逻辑状态时将所述传输器件关断。 
如权利要求4所述的低压差电压调节器，其中，所述第一阈 值包括第三阈值和第四阈值；该第三阈值和该第四阈值之间具有设定的第一迟滞；所述第一控制信号，在所述供电电压低于所述第三阈值时具有使能逻辑状态，在所述供电电压高于所述第四阈值时具有不使能逻辑状态。 
如权利要求4所述的低压差电压调节器，其中，所述第一控制电路包括： 
第一检测电路，具有第一检测输入端和第一检测输出端，该第一检测输入端用于接收所述供电电压，该第一检测输出端用于提供表征所述供电电压的检测电压；以及 
第一比较电路，具有第一比较输入端、第二比较输入端和第一比较输出端，该第一比较输入端用于接收所述检测电压，该第二比较输入端用于接收表征所述第一阈值的第七阈值，该第一比较输出端用于基于所述检测电压和所述第七阈值提供所述第一控制信号；当所述检测电压低于所述第七阈值时，所述第一控制信号具有使能逻辑状态，当所述检测电压高于所述第七阈值时，所述第一控制信号具有不使能逻辑状态。 
如权利要求6所述的低压差电压调节器，其中，所述第七阈值包括第八阈值和第九阈值，并且该第八阈值和第九阈值之间具有设定的第三迟滞；所述第一控制信号在所述检测电压低于所述第八阈值时具有使能逻辑状态，在所述检测电压高于所述第九阈值时具有不使能逻辑状态。 
如权利要求1所述的低压差电压调节器，其中，所述输入信号包括所述输出电压，所述设定的范围包括设定的第二范围。 
如权利要求1所述的低压差电压调节器，其中，所述控制器包括： 
第二控制电路，具有第三控制输入端、第四控制输入端和第二控制输出端，该第三控制输入端用于接收所述输出电压，该第四控制输入端用于接收第二阈值，该第二控制输出端用于提供第二控制信号，所述第二控制信号在所述输出电压低于所述第二阈值时具有使能逻辑状态，在所述输出电压高于所述第二阈值时具有不使能逻辑状态；以 及 
所述控制器基于所述第二控制信号提供所述驱动信号，使所述驱动信号在所述第二控制信号处于使能逻辑状态时将所述传输器件导通，在所述第二控制信号处于不使能逻辑状态时将所述传输器件关断。 
如权利要求9所述的低压差电压调节器，其中，所述第二阈值包括第五阈值和第六阈值；该第五阈值和该第六阈值之间具有设定的第二迟滞；所述第二控制信号，在所述输出电压低于所述第五阈值时具有使能逻辑状态，在所述输出电压高于所述第六阈值时具有不使能逻辑状态。 
如权利要求9所述的低压差电压调节器，其中，所述第二控制电路包括： 
第二检测电路，具有第二检测输入端和第二检测输出端，该第一检测输入端用于接收所述输出电压，该第二检测输出端用于提供表征所述输出电压的反馈电压；以及 
第二比较电路，具有第三比较输入端、第四比较输入端和第二比较输出端，该第三比较输入端用于接收所述反馈电压，该第四比较输入端用于接收表征所述第二阈值的第十阈值，该第二比较输出端用于基于所述反馈电压和所述第十阈值提供所述第二控制信号；当所述反馈电压低于所述第十阈值时，所述第二控制信号具有使能逻辑状态，当所述反馈电压高于所述第十阈值时，所述第二控制信号具有不使能逻辑状态。 
如权利要求11所述的低压差电压调节器，其中，所述第十阈值包括第十一阈值和第十二阈值，并且该第十一阈值和该第十二阈值之间具有设定的第四迟滞；所述第二控制信号，在所述反馈电压低于所述第十一阈值时具有使能逻辑状态，在所述反馈电压高于所述第十二阈值时具有不使能逻辑状态。 
如权利要求1所述的低压差电压调节器，其中， 
所述输入信号包括所述供电电压和所述输出电压； 
所述控制器输入端包括第一输入端和第二输入端，该第一输入端用于接收所述供电电压，该第二输入端用于接收所述输出电压； 
所述设定的范围包括第一设定范围和第二设定范围； 
所述驱动信号，在所述供电电压位于所述第一设定的范围内并且所述输出电压位于所述第二设定的范围内时，控制所述传输器件导通，在所述供电电压超出所述第一设定的范围和/或者所述输出电压超出所述第二设定的范围时，控制所述传输器件关断。 
如权利要求1所述的低压差电压调节器，其中，所述控制器包括： 
第一控制电路，具有第一控制输入端、第二控制输入端和第一控制输出端，该第一控制输入端用于接收所述供电电压，该第二控制输入端用于接收第一阈值，该第一控制输出端用于提供第一控制信号，其中所述第一控制信号在所述供电电压低于所述第一阈值时具有使能逻辑状态，在所述供电电压高于所述第一阈值时具有不使能逻辑状态； 
第二控制电路，具有第三控制输入端、第四控制输入端和第二控制输出端，该第三控制输入端用于接收所述输出电压，该第四控制输入端用于接收第二阈值，该第二控制输出端用于提供第二控制信号，所述第二控制信号在所述输出电压低于所述第二阈值时具有使能逻辑状态，在所述输出电压高于所述第二阈值时具有不使能逻辑状态；以及 
逻辑电路，具有第一逻辑输入端、第二逻辑输入端和逻辑输出端，该第一逻辑输入端用于接收所述第一控制信号，该第二逻辑输入端用于接收所述第二控制信号，该逻辑输出端用于提供所述驱动信号；当所述第一控制信号具有使能逻辑状态并且所述第二控制信号具有使能逻辑状态时，所述驱动信号具有使能逻辑状态，将所述传输器件导通；当所述第一控制信号具有不使能逻辑状态和/或者所述第二控制信号具有不使能逻辑状态时，所述驱动信号具有不使能逻辑状态，将所述传输器件关断。 
如权利要求1所述的低压差电压调节器，进一步包括线性调节器，用于调整所述输出电压以提供第二输出电压，该线性调节器包括： 
晶体管，具有晶体管第一端、晶体管第二端、和晶体管控制端， 其中所述晶体管第一端用于接收所述输出电压，所述晶体管第二端用于提供所述第二输出电压； 
反馈电路，具有反馈输入端用于接收所述第二输出电压，以及反馈输出端用于提供表征所述第二输出电压的调节器反馈信号；以及 
运算放大器，具有放大器第一输入端、放大器第二输入端和放大器输出端，其中所述放大器第一输入端用于接收基准电压，所述放大器第二输入端用于接收所述调节器反馈信号，所述放大器输出端用于提供晶体管控制信号至所述晶体管控制端以驱动所述晶体管在其晶体管第二端输出所述第二输出电压，其中所述晶体管控制信号表征所述输出电压与所述第二输出电压之间的差值。 
一种电子电路，包括根据权利要求1‑15其中之一所述的低压差电压调节器，该电子电路进一步包括： 
负载电路，耦接所述低压差电压调节器，用于接收所述输出电压，该输出电压驱动所述负载电路工作。 
一种将供电电压转换为输出电压的方法，包括： 
提供供电电压至传输器件的第一端，其中所述传输器件进一步包括第二端和控制端； 
控制所述传输器件，以在该传输器件的第二端提供所述输出电压；其中，控制所述传输器件包括： 
将输入信号与设定的范围比较以产生驱动信号，所述驱动信号在所述输入信号位于所述设定的范围内时具有使能逻辑状态，在所述输入信号超出所述设定的范围时具有不使能逻辑状态； 
将所述驱动信号提供给所述传输器件的控制端；以及 
当所述驱动信号具有使能逻辑状态时，控制所述传输器件导通，当所述驱动信号具有不使能逻辑状态时，控制所述传输器件关断。 
如权利要求17所述的方法，其中，所述输入信号包括所述供电电压，所述设定的范围包括第一设定范围。 
如权利要求17所述的方法，其中，所述输入信号包括所述输出电压，所述设定的范围包括第二设定范围。 
如权利要求17所述的方法，其中，所述输入信号包括所述 供电电压和所述输出电压，所述设定的范围包括第一设定范围和第二设定范围，将所述输入信号与所述设定的范围比较包括： 
将所述供电电压和所述第一设定范围比较以产生第一控制信号，该第一控制信号在所述供电电压位于所述第一设定范围内时，具有使能逻辑状态，在所述供电电压超出所述第一设定范围时，具有不使能逻辑状态； 
将所述输出电压和所述第二设定范围比较以产生第二控制信号，该第二控制信号在所述输出电压位于所述第二设定范围内时，具有使能逻辑状态，在所述输出电压超出所述第二设定范围时，具有不使能逻辑状态；以及 
基于所述第一控制信号和所述第二控制信号产生所述驱动信号，其中，当所述第一控制信号和所述第二控制信号都具有使能逻辑状态时，所述驱动信号具有使能逻辑状态，当所述第一控制信号和所述第二控制信号中的任一个具有不使能逻辑状态时，所述驱动信号具有不使能逻辑状态。 
如权利要求18所述的方法，将所述供电电压与所述第一设定范围比较包括： 
将所述供电电压与第一阈值比较以产生所述第一控制信号，当所述供电电压低于所述第一阈值时，所述第一控制信号具有使能逻辑状态，当所述供电电压高于所述第一阈值时，所述第一控制信号具有不使能逻辑状态。 
如权利要求21所述的方法，所述第一阈值包括第三阈值和第四阈值，其中所述第三阈值和所述第四阈值之间具有设定的第一迟滞，当所述供电电压低于所述第三阈值时，所述第一控制信号具有使能逻辑状态，当所述供电电压高于所述第四阈值时，所述第一控制信号具有不使能逻辑状态。 
如权利要求19所述的方法，将所述输出电压与所述第二设定范围比较包括： 
将所述输出电压与第二阈值比较以产生所述第二控制信号，当所述输出电压低于所述第二阈值时，所述第二控制信号具有使能逻辑状 态，当所述输出电压高于所述第二阈值时，所述第二控制信号具有不使能逻辑状态。 
如权利要求23所述的方法，所述第二阈值包括第五阈值和第六阈值，其中所述第五阈值和所述第六阈值之间具有设定的第二迟滞，当所述输出电压低于所述第五阈值时，所述第二控制信号具有使能逻辑状态，当所述输出电压高于所述第六阈值时，所述第二控制信号具有不使能逻辑状态。

说明书低压差电压调节器及电压转换方法
相关引用
本发明要求2012年1月10日在美国提交的第13/347,378号专利申请的优先权和权益，并且在此包含了该申请的全部内容。
技术领域
本发明的实施例涉及功率管理电路，尤其涉及低压差电压调节电路。
背景技术
大多数电子产品都需要工作在合适的相对稳定的电压下。特别是对于绝大多数基于半导体制造的电子设备，通常需要工作在相对较低的直流电压下，例如低于12V的直流电压。然而，用于为各种电子产品供电的电能通常来源于具有较高电压的电源。例如，美国民用电源通常为额定值是120V的交流电压，中国民用电源通常为额定值是220V的交流电压。
通常，可以采用功率变换器将较高的电压转化为可以为电子产品供电的合适的供电电压。典型的功率变换器包括电压调节器。降压型电压调节器是电压调节器的一种，用于将相对较高的电压转换为经过调节的相对较低的电压，以为电子产品供电。通常使用的降压型电压调节器中包括低压差电压调节器(LDO)。低压差电压调节器将其输出电压与该输出电压的期望值之差反馈，用来控制流经传输器件(例如功率晶体管)的输出电流以为负载提供合适的供电电压。低压差电压调节器的压差即为其在负反馈调节过程中输入电压与输出电压之差的损耗。
低压差电压调节器可以单独用于为电子产品供电，也可以集成于集成电路(IC)，例如驱动器或者功率变换器等电路中，将来源于供电总线(例如高压交流电压总线)的相对较高的电压转换为该集成电路中其它电路单元所需的合适的工作电压。然而，由于来源于供电总线的该相对较高的电压通常在不同的条件下变化很大，传统的低压差调节器功耗会很大并且会引发散热问题。例如，在多数高压应用场合，来源于供电总线的高电压可能达到几百伏特，将传统的低压差调节器连接于该供电总线的可能性通常被其所在集成电路的散热能力所限制。
某些情况下，可以采用功率电阻和稳压二极管来代替低压差电压调节器连接于高压供电总线以达到为其它电路单元提供合适的相对较低电压的目的。然而，采用这种方式消耗在功率电阻上的能量将非常高。
因此，有必要提出一种能够解决或者至少缓减以上现有技术中存在问题的低压差电压调节器。
发明内容
针对现有技术中的一个或多个问题，本发明的实施例提供一种低压差电压调节电路、包含该低压差电压调节电路的电子电路及将供电电压转换为输出电压的方法。
在本发明的一个方面，提出了一种低压差电压调节器，包括：输入端，用于接收供电电压；输出端，用于提供输出电压；传输器件，具有第一端、第二端和控制端，该第一端耦接所述输入端，该第二端耦接至所述输出端；和控制器，包括控制器输入端和控制器输出端，其中该控制器输入端用于接收输入信号，该控制器输出端基于该输入信号提供驱动信号至所述传输器件的控制端，该驱动信号在所述输入信号位于设定的范围内时，将所述传输器件导通，在所述输入信号超出所述设定的范围时，将所述传输器件关断。
根据本发明的实施例，所述输入信号包括所述供电电压，所述设定的范围包括第一设定范围。
根据本发明的实施例，所述输入信号包括所述输出电压，所述设定的范围包括设定的第二范围。
根据本发明的实施例，所述输入信号包括所述供电电压和所述输出电压；
所述控制器输入端包括第一输入端和第二输入端，该第一输入端用于接收所述供电电压，该第二输入端用于接收所述输出电压；所述设定的范围包括第一设定范围和第二设定范围；所述驱动信号，在所述供电电压位于所述第一设定的范围内并且所述输出电压位于所述第二设定的范围内时，控制所述传输器件导通，在所述供电电压超出所述第一设定的范围和/或者所述输出电压超出所述第二设定的范围时，控制所述传输器件关断。
在本发明的另一方面，提出了一种包含所述低压差电压调节器的电子电路，该电子电路进一步包括负载电路，耦接所述低压差电压调节器，用于接收所述输出电压，该输出电压驱动所述负载电路工作。
在本发明的再一方面，提出了一种将供电电压转换为输出电压的方法，包括：提供供电电压至传输器件的第一端，其中所述传输器件进一步包括第二端和控制端；控制所述传输器件，以在该传输器件的第二端提供所述输出电压；其中，控制所述传输器件包括：将输入信号与设定的范围比较以产生驱动信号，所述驱动信号在所述输入信号位于所述设定的范围内时具有使能逻辑状态，在所述输入信号超出所述设定的范围时具有不使能逻辑状态；将所述驱动信号提供给所述传输器件的控制端；以及当所述驱动信号具有使能逻辑状态时，控制所述传输器件导通，当所述驱动信号具有不使能逻辑状态时，控制所述传输器件关断。
根据本发明实施例的将供电电压转换为输出电压的方法，所述输入信号包括所述供电电压，所述设定的范围包括第一设定范围。
根据本发明实施例的将供电电压转换为输出电压的方法，所述输入信号包括所述输出电压，所述设定的范围包括第二设定范围
根据本发明实施例的将供电电压转换为输出电压的方法，所述输入信号包括所述供电电压和所述输出电压，所述设定的范围包括第一设定范围和第二设定范围，将所述输入信号与所述设定的范围比较包括：将所述供电电压和所述第一设定范围比较以产生第一控制信号，该第一控制信号在所述供电电压位于所述第一设定范围内时，具有使能逻辑状态，在所述供电电压超出所述第一设定范围时，具有不使能逻辑状态；将所述输出电压和所述第二设定范围比较以产生第二控制信号，该第二控制信号在所述输出电压位于所述第二设定范围内时，具有使能逻辑状态，在所述输出电压超出所述第二设定范围时，具有不使能逻辑状态；以及基于所述第一控制信号和所述第二控制信号产生所述驱动信号，其中，当所述第一控制信号和所述第二控制信号都具有使能逻辑状态时，所述驱动信号具有使能逻辑状态，当所述第一控制信号和所述第二控制信号中的任一个具有不使能逻辑状态时，所述驱动信号具有不使能逻辑状态。
利用上述方案，根据本发明实施例的低压差电压调节器不仅可以根据输入信号选择有效工作范围，即若输入信号表征供电电压，则该低压差电压调节器可以仅在所述供电电压位于设定的第一范围内时工作；若输入信号表征输出电压，则该低压差电压调节器可以仅在所述输出电压位于设定的第二范围内时工作；若输入信号既包括表征供电电压的信号又包括表征输出电压的信号，则该低压差电压调节器可以仅在所述供电电压位于设定的第一范围内并且所述输出电压位于设定的第二范围内时工作。根据本发明实施例的低压差电压调节器还可以直接由高压供电总线供电，而引发散热问题的可能性较小，并且具有较高的转换效率。
附图说明
下面的附图有助于更好地理解接下来对本发明不同实施例的描述。这些附图并非按照实际的特征、尺寸及比例绘制，而是示意性地示出了本发明一些实施方式的主要特征。这些附图和实施方式以非限制性、非穷举性的方式提供了本发明的一些实施例。为简明起见，不同附图中具有相同功能的相同或类似的组件或结构采用相同的附图标记。
图1示出了根据本发明一个实施例的低压差电压调节器100的架构示意图；
图2示出了根据本发明另一实施例的低压差电压调节器200的架构示意图；
图3示出了根据本发明一个实施例的第一控制电路105的电路架构示意图；
图4示出了根据本发明一个实施例的第一比较电路202的电路架构示意图；
图5示出了根据本发明另一实施例的低压差电压调节器300的架构示意图；
图6示出了根据本发明一个实施例的第二控制电路106的电路架构示意图；
图7示出了根据本发明一个实施例的第二比较电路204的电路架构示意图；
图8A示出了根据本发明另一实施例的低压差电压调节器400的架构示意图
图8B示出了根据本发明又一实施例的低压差电压调节器400的架构示意图；
图9A示意出了根据本发明一个实施例的低压差电压调节器400的工作波形图；
图9B示意出了根据本发明另一个实施例的低压差电压调节器400的工作波形图；
图10示出了根据本发明再一实施例的低压差电压调节器500的架构示意图；
图11示出了根据本发明一个实施例的将传输器件103和控制器104封装在一起的封装700的平面布局示意图；
图12示出了根据本发明一个实施例的将传输器件103和控制器104封装在一起的封装800的平面俯视示意图；
图13示出了根据本发明一个实施例的电子电路600的电路架构示意图；
图14示出了根据本发明一个实施例的将供电电压转换为输出电压的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将详细说明本发明的一些实施例。在接下来的说明中，一些具体的细节，例如实施例中的具体电路结构和这些电路元件的具体参数，都用于对本发明的实施例提供更好的理解。本技术领域的技术人员可以理解，即使在缺少一些细节或者其他方法、元件、材料等结合的情况下，本发明的实施例也可以被实现。
在本发明的说明书及权利要求书中，“耦接”一词意味着以直接或者间接的电气的或者非电气的方式连接。
图1示出了根据本发明一个实施例的低压差电压调节器100的架构示意图。该低压差电压调节器100包括：输入端101、输出端102、传输器件103和控制器104。输入端101用于接收供电电压Vin；输出端102用于提供输出电压Vout；传输器件103具有第一端D、第二端S和控制端G，其中其第一端D耦接输入端101，其第二端S耦接至输出端102；控制器104包括控制器输入端IN和控制器输出端，其中该控制器输入端IN用于接收输入信号INPUT，该控制器输出端基于该输入信号INPUT提供驱动信号DR至所述传输器件103的控制端G，该驱动信号DR控制所述传输器件103的导通和关断，以便在该传输器件103的第二端S产生所述的输出电压Vout，当所述输入信号INPUT在设定的范围内时，所述驱动信号DR将所述传输器件103导通，当所述输入信号INPUT超出所述设定的范围时，所述驱动信号DR将所述传输器件103关断。
根据本发明的一个实施例，驱动信号DR可以包括使能逻辑状态和不使能逻辑状态。当输入信号INPUT在所述设定的范围内时，驱动信号DR具有所述使能逻辑状态，当输入信号INPUT超出所述设定的范围时，驱动信号DR具有所述不使能逻辑状态。当驱动信号DR具有所述使能逻辑状态时，其将所述传输器件103导通，当驱动信号DR具有所述不使能逻辑状态时，其将所述传输器件103关断。
根据本发明的一个实施例，传输器件103可以包括可控高压半导体器件，其响应于施加在其控制端G的控制信号导通或者关断。作为一个示例性的实施例，传输器件103可以包括高压晶体管，诸如：高压金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)、高压双极型结型晶体管(BJT)、高压双扩散金属氧化物半导体场效应管(DMOS)、高压结型场效应管(JFET)等，以及/或者它们的组合。
图2示出了根据本发明另一实施例的低压差电压调节器200的架构示意图。为了简明且便于理解，低压差电压调节器200中的那些功能上与在低压差电压调节器100中相同的同样或类似的组件或结构沿用了相同的附图标记。如图2所示，输入信号INPUT可以包括供电电压Vin，所述设定的范围可以包括第一设定范围Δin。
根据本发明的一个实施例，仍参考图2，控制器104可以包括第一控制电路105，具有第一控制输入端、第二控制输入端和第一控制输出端。该第一控制输入端用于接收所述供电电压Vin，该第二控制输入端用于接收第一阈值Vth1，该第一控制输出端用于提供第一控制信号S1。所述第一控制信号S1具有使能逻辑状态和不使能逻辑状态，其在所述供电电压Vin低于所述第一阈值Vth1时具有使能逻辑状态，在所述供电电压Vin高于所述第一阈值Vth1时具有不使能逻辑状态。根据本发明的一个实施例，所述第一控制信号S1可以用作所述驱动信号DR，当所述第一控制信号S1处于使能逻辑状态时，所述驱动信号DR将所述传输器件103导通，当所述第一控制信号S1处于所述不使能逻辑状态时，所述驱动信号DR将所述传输器件103关断。在这种情况下，所述第一设定范围Δin基本被控制在实质上等于参考地电位到所述第一阈值Vth1的范围。
根据本发明的一个实施例，控制器104可以进一步包括逻辑驱动电路，例如驱动器(图2中未示出)，用于接收所述第一控制信号S1，并将该第一控制信号S1转换为所述驱动信号DR。在这种情况下，所述逻辑驱动电路通常用于改善所述驱动信号DR的驱动能力。
根据本发明的一个实施例，所述第一阈值Vth1可以包括第三阈值Vth3和第四阈值Vth4。所述第三阈值Vth3和所述第四阈值Vth4之间具有设定的第一迟滞。所述第一控制信号S1，在所述供电电压Vin低于所述第三阈值Vth3时具有使能逻辑状态，在所述供电电压Vin高于所述第四阈值Vth4时具有不使能逻辑状态。
根据本发明的一个实施例，所述第四阈值Vth4高于所述第三阈值Vth3，从而使得所述第一控制信号S1由使能逻辑状态向不使能逻辑状态的转变具有迟滞。这样，当所述供电电压Vin有较小的波动时，可以降低所述第一控制信号在使能逻辑状态和不使能逻辑状态之间来回转变的可能性，从而提高低压差电压调节器100的工作稳定性。这种情况下，所述第一设定范围Δin(即所述供电电压Vin的有效范围)基本被控制在实质上等于参考地电位到所述第三阈值Vth3的范围。然而，在某些应用场合下，希望所述供电电压Vin的有效范围(即，第一设定范围Δin)从高于参考地电位的电压值开始，也就是说，希望所述供电电压Vin的有效范围(即，第一设定范围Δin)的最低值为高于参考地电位的电压值。根据本发明的一个实施例，这可以通过将所述第四阈值Vth4设定为所述供电电压Vin的有效起始电压值来实现。因而，根据本发明的一个示例性实施例，所述第四阈值Vth4低于所述第三阈值Vth3，所述第一设定范围Δin基本被控制在实质上等于所述第四阈值Vth4到所述第三阈值Vth3的范围。
根据本发明的一个实施例，如图3所示，所述第一控制电路105可以包括：第一检测电路201和第一比较电路202。该第一检测电路201具有输入端，用于接收所述供电电压Vin；以及输出端，用于提供检测电压VS，该检测电压VS与所述供电电压Vin相关联(例如，该检测电压VS可以是所述供电电压Vin的按比例缩小值)。第一比较电路202具有第一比较输入端、第二比较输入端和第一比较输出端；该第一比较输入端用于接收所述检测电压VS；该第二比较输入端用于接收第七阈值Vth7，所述第七阈值Vth7与所述第一阈值Vth1相关联(例如，该第七阈值Vth7可以是所述第一阈值Vth1的按比例缩小值)；该第一比较输出端用于基于所述检测电压VS和所述第七阈值Vth7提供所述第一控制信号S1，当所述检测电压VS低于所述第七阈值Vth7时，所述第一控制信号S1具有使能逻辑状态，当所述检测电压VS高于所述第七阈值Vth7时，所述第一控制信号S1具有不使能逻辑状态。
根据本发明的一个实施例，所述第七阈值Vth7可以包括第八阈值Vth8和第九阈值Vth9，该第八阈值Vth8和第九阈值Vth9分别与所述第三阈值Vth3和所述第四阈值Vth4相关联，并且该第八阈值Vth8和第九阈值Vth9之间具有设定的第三迟滞。根据本发明的一个实施例，所述第九阈值Vth9高于所述第八阈值Vth8，所述第一控制信号S1在所述检测电压VS低于所述第八阈值Vth8时具有使能逻辑状态，在所述检测电压VS高于所述第九阈值Vth9时具有不使能逻辑状态。
根据本发明的一个实施例，所述第一检测电路201可以包括第一分压电路。该第一分压电路可以包括第一阻性器件2011和第二阻性器件2012，所述第一阻性器件2011耦接于所述第一检测电路201的输入端和输出端之间，所述第二阻性器件2012耦接于所述第一检测电路201的输出端和参考地之间。根据本发明的一个实施例，所述第一阻性器件2011可以包括高压电阻。根据本发明另外的实施例，所述第一阻性器件2011可以包括其它高压阻性器件，例如高压结型场效应晶体管(JFET)、高压金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、高压双极型结型晶体管(BJT)等等。根据本发明另外的实施例，所述第一阻性器件2011可以包括高压晶体管和电阻的组合。例如，在图3所示的示例性实施例中，所述第一阻性器件2011包括高压JFET和电阻，它们串联耦接于所述第一检测电路201的输入端和输出端之间。根据本发明的一个实施例，所述第二阻性器件2012可以包括电阻。根据本发明另外的实施例，所述第二阻性器件2012可以包括其它阻性器件，例如JFET、MOSFET、BJT等等。根据本发明另外的实施例，所述第二阻性器件2012可以包括JFET、MOSFET、BJT等晶体管和电阻的组合。
根据本发明的一个实施例，所述第一比较电路202可以包括迟滞比较器，该迟滞比较器具有所述第八阈值Vth8和所述第九阈值Vth9。迟滞比较器的结构是本领域技术人员所熟知的，因而在此不再赘述。
根据本发明另外的实施例，如图4所示，所述第一比较电路202可以包括第一比较器2021、第二比较器2022和第一或逻辑电路2023。第一比较器2021具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端用于接收检测电压VS，第二输入端用于接收第八阈值Vth8，输出端用于基于该检测电压VS和该第八阈值Vth8提供第一比较信号C1。该第一比较信号C1具有使能逻辑状态和不使能逻辑状态，并且该第一比较信号C1在所述检测电压VS低于所述第八阈值Vth8时具有所述使能逻辑状态，在所述检测电压VS高于所述第八阈值Vth8时具有所述不使能逻辑状态。第二比较器2022具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端用于接收所述检测电压VS，第二输入端用于接收第九阈值Vth9，输出端用于基于该检测电压VS和该第九阈值Vth9提供第二比较信号C2。该第二比较信号C2具有使能逻辑状态和不使能逻辑状态，并且该第二比较信号C2在所述检测电压VS低于所述第九阈值Vth9时具有所述使能逻辑状态，在所述检测电压VS高于所述第九阈值Vth9时具有所述不使能逻辑状态。第一或逻辑电路2023具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端用于接收所述第一比较信号C1，第二输入端用于接收所述第二比较信号C2，输出端用于提供所述第一比较信号C1和所述第二比较信号C2的逻辑或信号作为所述第一控制信号S1。
图5示出了根据本发明另一实施例的低压差电压调节器300的架构示意图。为了简明且便于理解，低压差电压调节器300中的那些功能上与在低压差电压调节器100及200中相同的同样或类似的组件或结构沿用了相同的附图标记。如图5所示，所述输入信号INPUT可以包括所述输出电压Vout，所述设定的范围可以包括第二设定范围Δout。
根据本发明的一个实施例，仍参考图5，控制器104可以包括第二控制电路106，具有第三控制输入端、第四控制输入端和第二控制输出端。该第三控制输入端用于接收所述输出电压Vout，该第四控制输入端用于接收第二阈值Vth2，该第二控制输出端用于提供第二控制信号S2。所述第二控制信号S2具有使能逻辑状态和不使能逻辑状态，其在所述输出电压Vout低于所述第二阈值Vth2时具有使能逻辑状态，在所述输出电压Vout高于所述第二阈值Vth2时具有不使能逻辑状态。根据本发明的一个实施例，所述第二控制信号S2可以用作所述驱动信号DR，当所述第二控制信号S2处于使能逻辑状态时，所述驱动信号DR将所述传输器件103导通，当所述第二控制信号S2处于所述不使能逻辑状态时，所述驱动信号DR将所述传输器件103关断。在这种情况下，所述第二设定范围Δout基本被控制在实质上等于所述第二阈值Vth2的范围。
根据本发明的一个实施例，控制器104可以进一步包括逻辑驱动电路，例如驱动器(图5中未示出)，用于接收所述第二控制信号S2，并将该第一控制信号S2转换为所述驱动信号DR。在这种情况下，所述逻辑驱动电路通常用于改善所述驱动信号DR的驱动能力。
根据本发明的一个实施例，所述第二阈值Vth2可以包括第五阈值Vth5和第六阈值Vth6。所述第五阈值Vth5和所述第六阈值Vth6之间具有设定的第二迟滞。所述第二控制信号S2，在所述输出电压Vout低于所述第五阈值Vth5时具有使能逻辑状态，在所述输出电压Vout高于所述第六阈值Vth6时具有不使能逻辑状态。
根据本发明的一个实施例，如图6所示，所述第二控制电路106可以包括：第二检测电路203和第二比较电路204。该第二检测电路203具有输入端，用于接收所述输出电压Vout；以及输出端，用于提供反馈电压Vf，该反馈电压Vf与所述输出电压Vout相关联(例如，该反馈电压Vf可以是所述输出电压Vout的按比例缩小值)。第二比较电路204具有第三比较输入端、第四比较输入端和第二比较输出端；该第三比较输入端用于接收所述反馈电压Vf；该第四比较输入端用于接收第十阈值Vth10，所述第十阈值Vth10与所述第二阈值Vth2相关联(例如，该第十阈值Vth10可以是所述第二阈值Vth2的按比例缩小值)；该第二比较输出端用于基于所述反馈电压Vf和所述第十阈值Vth10提供所述第二控制信号S2，当所述反馈电压Vf低于所述第十阈值Vth10时，所述第二控制信号S2具有使能逻辑状态，当所述反馈电压Vf高于所述第十阈值Vth10时，所述第二控制信号S2具有不使能逻辑状态。
根据本发明的一个实施例，所述第十阈值Vth10可以包括第十一阈值Vth11和第十二阈值Vth12，该第十一阈值Vth11和第十二阈值Vth12分别与所述第五阈值Vth5和所述第六阈值Vth6相关联，并且该第十一阈值Vth11和第十二阈值Vth12之间具有设定的第四迟滞。根据本发明的一个实施例，所述第十二阈值Vth12高于所述第十一阈值Vth11，所述第二控制信号S2在所述反馈电压Vf低于所述第十一阈值Vth11时具有使能逻辑状态，在所述反馈电压Vf高于所述第十二阈值Vth12时具有不使能逻辑状态。
根据本发明的一个实施例，所述第二检测电路203可以包括第二分压电路。该第二分压电路可以包括第三阻性器件2031和第四阻性器件2032，所述第三阻性器件2031耦接于所述第二检测电路203的输入端和输出端之间，所述第四阻性器件2032耦接于所述第二检测电路203的输出端和参考地之间。根据本发明的一个实施例，所述第三阻性器件2031可以包括第一电阻，所述第四阻性器件2032可以包括第二电阻。根据本发明另外的实施例，所述第三阻性器件2031可以包括其它阻性器件，例如JFET、MOSFET、BJT等等。根据本发明另外的实施例，所述第四阻性器件2032也可以包括其它阻性器件，例如JFET、MOSFET、BJT等等。
根据本发明的一个实施例，所述第二比较电路204可以包括迟滞比较器，该迟滞比较器具有所述第十一阈值Vth11和所述第十二阈值Vth12。迟滞比较器的结构是本领域技术人员所熟知的，因而在此不再赘述。
根据本发明另外的实施例，如图7所示，所述第二比较电路204可以包括第三比较器2041、第四比较器2042和第二与逻辑电路2043。第三比较器2041具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端用于接收反馈电压Vf，第二输入端用于接收第十一阈值Vth11，输出端用于基于该反馈电压Vf和该第十一阈值Vth11提供第三比较信号C3。该第三比较信号C3具有使能逻辑状态和不使能逻辑状态，并且该第三比较信号C3在所述反馈电压Vf低于所述第十一阈值Vth11时具有所述使能逻辑状态，在所述反馈电压Vf高于所述第十一阈值Vth11时具有所述不使能逻辑状态。第四比较器2042具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端用于接收所述反馈电压Vf，第二输入端用于接收所述第十二阈值Vth12，输出端用于基于该反馈电压Vf和该第十二阈值Vth12提供第四比较信号C4。该第四比较信号C4具有使能逻辑状态和不使能逻辑状态，并且该第四比较信号C4在所述反馈电压Vf低于所述第十二阈值Vth12时具有所述使能逻辑状态，在所述反馈电压Vf高于所述第十二阈值Vth12时具有所述不使能逻辑状态。第二或逻辑电路2043具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端用于接收所述第三比较信号C3，第二输入端用于接收所述第四比较信号C4，输出端用于提供所述第三比较信号C3和所述第四比较信号C4的逻辑或信号作为所述第二控制信号S2。
图8A示出了根据本发明另一实施例的低压差电压调节器400的架构示意图。为了简明且便于理解，低压差电压调节器400中的那些功能上与在低压差电压调节器100、200及300中相同的同样或类似的组件或结构沿用了相同的附图标记。如图8A所示，所述控制器104的控制器输入端IN可以包括第一输入端IN1和第二输入端IN2，所述输入信号INPUT可以包括所述供电电压Vin和所述输出电压Vout，所述设定的范围可以包括第一设定范围Δin和第二设定范围Δout。所述第一输入端IN1接收所述供电电压Vin，所述第二输入端IN2接收所述输出电压Vout。在这种情况下，当所述供电电压Vin在所述第一设定范围Δin内并且所述输出电压Vout在所述第二设定范围Δout内时，控制器104提供的所述驱动信号DR将所述传输器件103导通；当所述供电电压Vin超出所述第一设定范围Δin和/或者所述输出电压Vout超出所述第二设定范围Δout时，所述驱动信号DR将所述传输器件103关断。
根据本发明的一个实施例，仍参考图8A，控制器104可以包括第一控制电路105(例如，前文中参考图2所描述的)、第二控制电路106(例如，前文中参考图5所描述的)以及逻辑电路107。逻辑电路107可以具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端用于接收第一控制电路105提供的所述第一控制信号S1，第二输入端用于接收第二控制电路106提供的所述第二控制信号S2，输出端用于提供所述驱动信号DR至所述传输器件103的控制端G。当所述第一控制信号S1具有使能逻辑状态并且所述第二控制信号具有使能逻辑状态时，所述驱动信号DR具有使能逻辑状态。当所述第一控制信号S1具有不使能逻辑状态和/或者所述第二控制信号S2具有不使能逻辑状态时，所述驱动信号DR具有不使能逻辑状态。当驱动信号DR具有使能逻辑状态时，其将所述传输器件103导通，当驱动信号DR具有不使能逻辑状态时，其将所述传输器件103关断。
根据本发明的一个实施例，逻辑电路107可以包括与逻辑(AND)电路。根据本发明的另外实施例，逻辑电路107可以包括与逻辑门1071和驱动器1072。与逻辑门1071用于接收所述第一控制信号S1和所述第二控制信号S2，并输出所述第一控制信号S1和所述第二控制信号S2的与逻辑信号S1∩S2。驱动器1072用于接收所述与逻辑信号S1∩S2，并且增强所述与逻辑信号S1∩S2的驱动能力以输出所述驱动信号DR。根据本发明另外的实施例，所述逻辑电路107还可以包括其它逻辑元件。
根据本发明的一个实施例，如图8B所示，所述控制器104可以包括参考图3至图4描述的所述第一控制电路105，参考图4至图7描述的所述第二控制电路106，和如上描述的逻辑电路107。
根据本发明的各实施例及其变形实施方式的低压差电压调节器，例如参考图1至图8B描述的低压差电压调节器100、200、300和400，可以将供电电压Vin转换为输出电压Vout。所述供电电压Vin可以包括直流电压，也可以包括交流电压，而且可能在不同的应用情况下变化比较大。在某些应用场合下，供电电压Vin可能高至几百伏特，例如400V。所述第一设定范围Δin和所述和第二设定范围Δout可以根据实际应用需求合适地选择，可以通过可编程设置，也可以由用户自主设置。因此，所述第一阈值Vth1和所述第二阈值Vth2可以分别相应于所述第一设定范围Δin和所述和第二设定范围Δout的实际应用需求而被预先设定。例如：所述第一阈值Vth1可以为几伏至几十伏，比如20V；所述第二阈值Vth2可以为几伏至几十伏，比如10V。与此类似，所述第三阈值Vth3、所述第四阈值Vth4、所述第五阈值Vth5以及所述第六阈值Vth6均可以根据实际应用需求预先设定。
为帮助更好地理解根据本发明各实施例的低压差电压调节器，接下来将结合图9A和图9B示例性地解释低压差电压调节器400的工作原理。
图9A示意出了根据本发明一个实施例的低压差电压调节器400的工作波形图。在这个示意性的实施例中，所述第四阈值Vth4被设置高于所述第三阈值Vth3以便削减由于供电电压Vin的小幅度波动而对电压调节器400造成的影响。如图9A示意，供电电压Vin可以包括调整后的交流(AC)电压。
从t0至t1时刻，供电电压Vin低于所述第三阈值Vth3，并且所述输出电压Vout低于所述第五阈值Vth5。因此，所述第一控制信号S1和第二控制信号S2分别处于各自的使能逻辑状态，从而所述驱动信号DR具有使能逻辑状态，将所述传输器件103导通。传输器件103导通后所述供电电压Vin便可以通过传输器件103传输至输出端以对输出电压Vout充电。在t1时刻，输出电压Vout被充电而增大到高于所述第六阈值Vth6，则所述第二控制信号S2由使能逻辑状态转换到不使能逻辑状态，使所述驱动信号DR由使能逻辑状态变为不使能逻辑状态，从而将所述传输器件103关断。传输器件103关断后，所述输出电压Vout开始下降。
从t1至t2时刻，要么第一控制信号S1为不使能逻辑状态(当Vin高于所述第三阈值Vth3时)，要么第二控制信号S2为不使能逻辑状态(当Vout高于所述第五阈值Vth5时)。因此在t1至t2时间段内，所述驱动信号DR具有不使能逻辑状态，使得所述传输器件103保持关断。在t2时刻，供电电压Vin回落/降低至低于所述第三阈值Vth3，并且输出电压Vout降至低于所述第五阈值Vth5，则第一控制信号S1和第二控制信号S2均变化至使能逻辑状态，使得驱动信号DR从不使能逻辑状态转变成使能逻辑状态，将传输器件103导通。
从t2时刻至t3时刻，传输器件103保持导通，供电电压Vin可以向输出端102传输能量，使输出电压Vout增大，直至t3时刻，Vout大于所述第六阈值Vth6。那么，在t3时刻，第二控制信号S2从使能逻辑状态转变为不使能逻辑状态，从而使驱动信号DR从使能逻辑状态转变为不使能逻辑状态。因此，在t3时刻，驱动信号DR再次将传输器件103关断，从而输出电压Vout开始下降。
从t3时刻至t4时刻，所述驱动信号DR保持在不使能逻辑状态，使得传输器件103保持关断，输出电压Vout持续下降，直至t4时刻，输出电压Vout降至低于所述第五阈值Vth5，则第二控制信号S2变为使能逻辑状态。同时，在t4时刻，供电电压Vin降到低于所述第三阈值Vth3，使第一控制信号S1变为使能逻辑状态。因而，在t4时刻，驱动信号DR从不使能逻辑状态转变为使能逻辑状态，再次将传输器件103导通，从而使所述供电电压Vin向输出端102传输能量，则输出电压Vout又开始上升。接下来，所述低压差电压调节器400周期性地重复上述t1至t4时刻的工作过程。
图9B示意出了根据本发明另一个实施例的低压差电压调节器400的工作波形图。在这个示意性的实施例中，所述第四阈值Vth4被设置为低于所述第三阈值Vth3。在本实施例中，低压差电压调节器400的工作过程与参考图9A所描述的实施例中低压差电压调节器400的工作过程类似，因此不作赘述。由图9B可见，在本实施例中，只有供电电压Vin高于所述第四阈值Vth4且低于所述第三阈值Vth3(使所述第一控制信号S1处于使能逻辑状态)，并且输出电压Vout高于所述第五阈值Vth5且低于所述第六阈值Vth6(使所述第二控制信号S2处于使能逻辑状态)时，驱动信号DR才具有使能逻辑状态将传输器件103导通，以便使供电电压Vin向输出端102传输能量使Vout上升。
基于如上参考图9A和9B对低压差电压调节器400的工作原理的描述，本领域技术人员很容易理解低压差电压调节器100、200和300的工作原理，因而不再赘述。
对于图1示意出的实施例中的低压差电压调节器100，只有当输入信号INPUT在设定的范围内时，所述传输器件103才会导通，从而使输出电压Vout被充电。这样，用户可以根据实际应用需求，通过提供合适的输入信号INPUT并适当的选择该输入信号应当所在的设定范围，来灵活控制低压差电压调节器100的工作范围。由于只有当输入信号INPUT在所述设定范围内时，低压差电压调节器100才工作，因而低压差电压调节器100的功耗降低并且转换效率得到了提升，其中所述设定范围表征输入信号INPUT的期望有效范围(即，输入信号INPUT在该期望的设定范围内时，低压差电压调节器100才工作)。另外，由于低压差电压调节器100针对输入信号INPUT的有效工作范围可控，并且功耗降低，因而可以直接由高压供电总线为其供电，同时发生散热问题的风险降低。
对于图2至图4示意出的各示例性实施例，输入信号INPUT包括供电电压Vin，因此可以通过检测供电电压Vin来控制这些实施例中低压差电压调节器200的工作。例如，可以通过选择所述设定范围为所述第一设定范围Δin，从而控制低压差电压调节器200仅在所述供电电压Vin位于所述第一设定范围Δin中时才工作，即，使传输器件103导通，从而允许供电电压Vin向输出端102传输能量，为输出电压Vout充电，使Vout上升。在一个实施例中，所述第一设定范围Δin被设定为实质上等于参考地电位到所述第一阈值Vth1的范围。在一个实施例中，所述第一设定范围Δin被设定为实质上等于所述第四阈值Vth4到所述第三阈值Vth3的范围。因此，低压差电压调节器200功耗降低、转换效率提高，并且可以直接连接至AC或DC高压供电总线而不必担心散热问题。
对于图5至图7示意出的各示例性实施例，输入信号INPUT包括输出电压Vout，因此可以通过检测输出电压Vout来控制这些实施例中低压差电压调节器200的工作。例如，可以通过选择所述设定范围为所述第二设定范围Δout，从而控制低压差电压调节器300仅在所述输出电压Vout位于所述第二设定范围Δout中时才工作。在图5示意的实施例中，所述电压调节器300可以将输出电压Vout调节在位于所述第二设定范围Δout内。在一个实施例中，所述第二设定范围Δout基本设定在实质上等于所述第二阈值Vth2的范围，因而所述输出电压Vout可以被控制在基本上等于所述第二阈值Vth2。在一个实施例中，所述第二设定范围Δout被设定为实质上等于所述第五阈值Vth5到所述第六阈值Vth6的范围，因而所述输出电压Vout可以被控制在基本上位于所述第五阈值Vth5到所述第六阈值Vth6之间。在一个实施例中，所述第五阈值Vth5到所述第六阈值Vth6之间的所述第二迟滞可以被设定为足够小以保证输出电压Vout的稳定性。一般，可以根据实际应用需求来选择合适的第二设定范围Δout(或者所述第二阈值Vth2，或者所述第五阈值Vth5和所述第六阈值Vth6)同时保证所述电压调节器300的安全运行。例如，由于所述传输器件103仅在所述输出电压Vout位于所述第二设定范围Δout内时才导通，从而允许所述供电电压Vin向所述输出端102提供能量以使输出电压Vout增大，因而可以通过设定合适的所述第二设定范围Δout间接控制供电电压Vin仅在合适的范围内为所述电压调节器300供电。另外，低压差电压调节器300也具有功耗低、转换效率高，并且可以直接连接至AC或DC高压供电总线而不必担心散热问题的优点。
对于参考图8A至图8B描述的各示例性实施例，输入信号INPUT包括供电电压Vin和输出电压Vout，因此可以通过检测输入电压Vin和输出电压Vout来控制这些实施例中低压差电压调节器400的工作。例如，所述传输器件103可以被控制仅在所述供电电压Vin位于所述第一设定范围Δin内并且所述输出电压Vout位于所述第二设定范围Δout内时才导通，从而允许所述供电电压Vin向所述输出端102提供能量以使输出电压Vout增大。因此，低压差电压调节器400可以集上述电压调节器100、200和300的优点于一体。
以上参考图1至图9B所描述的根据本公开各示例性实施例的电压调节器通过所述控制器104来控制所述传输器件103的导通与关断来实现供电电压Vin向输出电压Vout的转换。在一个实施例中，所述第二设定范围Δout基本被控制在实质上等于所述第二阈值Vth2的范围。在一个实施例中，所述第二设定范围Δout被控制在为实质上等于所述第五阈值Vth5到所述第六阈值Vth6的范围，其中所述第五阈值Vth5到所述第六阈值Vth6之间具有设定的第二迟滞。在这些实施例中，所述输出电压Vout可能有一些较小的纹波。然而，在某些应用中，希望所述输出电压Vout可以更平滑。
图10示出了根据本发明另一实施例的低压差电压调节器500的架构示意图。为了简明且便于理解，低压差电压调节器500中的那些功能上与在低压差电压调节器100、200、300及400中相同的同样或类似的组件或结构沿用了相同的附图标记。如图10所示，低压差电压调节器500可以进一步包括线性调节器501，用于调整所述输出电压Vout以提供第二输出电压Vout2，经过调整的第二输出电压Vout2比所述输出电压Vout更加平滑平稳(例如，所述第二输出电压Vout2的纹波比所述输出电压Vout的纹波小很多)。
根据本发明的一个实施例，所述线性调节器501可以包括晶体管5011、反馈电路5012、和运算放大器5013。所述晶体管5011具有晶体管第一端、晶体管第二端、和晶体管控制端，其中所述晶体管第一端用于接收所述输出电压Vout，所述晶体管第二端用于提供所述第二输出电压Vout2。所述反馈电路5012具有反馈输入端用于接收所述第二输出电压Vout2，以及反馈输出端用于提供表征所述第二输出电压Vout2的调节器反馈信号Vf2(例如，所述调节器反馈信号Vf2可以是所述第二输出电压Vout2的按比例缩小)。所述运算放大器5013具有放大器第一输入端、放大器第二输入端和放大器输出端，其中所述放大器第一输入端用于接收基准电压Vref，所述放大器第二输入端用于接收所述调节器反馈信号Vf2，所述放大器输出端用于提供晶体管控制信号Vo至所述晶体管5011的晶体管控制端以驱动所述晶体管5011在其晶体管第二端输出所述第二输出电压Vout2，该晶体管控制信号Vo表征所述输出电压Vout与所述第二输出电压Vout2之间的差值。这样的线性调节器501可以通过负反馈调节将所述第二输出电压Vout2调整在期望的值。所述基准电压Vref可以根据第二输出电压Vout2的期望值来合适选择。
根据本发明的一个实施例，线性调节器501可以进一步包括补偿电路。该补偿电路可以包括补偿电容CC耦接于所述放大器第二输入端和放大器输出端之间；以及补偿电阻RC耦接于所述放大器第二输入端和反馈输出端之间。所述补偿电路可以进一步改善线性调节器501的负反馈调节的稳定性。在另外的实施例中，可以采用其它补偿电路。
根据本发明的一个实施例，所述反馈电路5012可以包括第三分压电路。该第三分压电路包括：第五阻性器件Rf1耦接于所述反馈电路5012的输入端和输出端之间；以及第六阻性器件Rf2耦接于所述反馈电路5012的输出端和参考地之间。在一个实施例中，所述第五阻性器件Rf2可以包括第三电阻；所述第六阻性器件Rf2可以包括第四电阻。在另外的实施例中，所述第五阻性器件Rf1可以包括其它阻性器件，例如结型场效应晶体管(JFET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极型晶体管(BJT)等；所述第六阻性器件Rf2也可以包括其它阻性器件，例如结型场效应晶体管(JFET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极型晶体管(BJT)等。
在图10示意的示例性实施例中，所述线性调节器501集成于所述控制器104中。在另外的实施例中，所述线性调节器501可以不与所述控制器104集成。例如，所述线性调节器501可以由用户根据实际应用需求选择并添加至根据本公开的低压差电压调节器。
图11示出了根据本发明一个实施例的将传输器件103和控制器104封装在一起的封装700的平面布局示意图。如图11示意，所述传输器件103制作在一块独立的晶片上，所述控制器104制作在另一块独立的晶片上。该传输器件103的晶片和该控制器104的晶片排布在同一平面上并被封装在封装700内。这种双晶片封装相比单晶片封装可以缩减低压差电压调节器系统的封装尺寸。
图12示出了根据本发明一个实施例的将传输器件103和控制器104封装在一起的封装800的平面俯视示意图。如图12示意，所述传输器件103和所述控制器104同样分别制作在两块相互独立的晶片上。在封装800中，所述控制器104的晶片堆叠在所述传输器件103的晶片上，这种双晶片堆叠封装相比图11所示封装700的封装方式可以进一步缩减低压差电压调节器系统的封装尺寸。
在另外的实施例中，所述传输器件103和所述控制器104可以采用其它封装方式。
另外，应该理解，根据本公开各实施例的低压差电压调节器，可以单独应用，也可以与其它集成电路结合使用以为各类电子设备提供能量。
图13示出了根据本发明一个实施例的电子电路600的电路架构示意图。该电子电路600包括低压差电压调节器601和负载602。其中，低压差电压调节器601用于将供电电压Vin转化为输出电压Vout以为所述负载602供电，该低压差电压调节器601可以包括根据本公开各实施例的各低压差电压调节器中的任一种，例如可以为低压差电压调节器100、或200、或300、或400、或500。电子电路600还可以包括其它可以由低压差电压调节器601供电的负载电路。所述供电电压Vin可以包括直流或者交流电压。负载602可以包括任何电子设备，例如通信设备、以及诸如笔记本电脑、移动电话和个人数字辅助设备等可移动设备。
根据本发明各实施例及其变形实施方式的低压差电压调节器的有益效果不应该被认为仅仅局限于以上所述的。根据本发明各实施例的这些及其它有益效果可以通过阅读本发明的详细说明及研究各实施例的附图被更好地理解。
图14示出了根据本发明一个实施例的将供电电压转换为输出电压的方法的流程示意图。该方法包括：步骤701，提供供电电压至传输器件的第一端，其中所述传输器件进一步包括第二端和控制端；步骤702，控制所述传输器件，以在该传输器件的第二端提供所述输出电压；其中，在步骤702控制所述传输器件包括：步骤7021，将与所述供电电压和/或所述输出电压相关的输入信号与设定的范围比较以产生驱动信号，该驱动信号在所述输入信号位于所述设定的范围内时具有使能逻辑状态，在所述输入信号超出所述设定的范围时具有不使能逻辑状态；步骤7022，将所述驱动信号提供给所述传输器件的控制端；以及步骤7023，当所述驱动信号具有使能逻辑状态时，控制所述传输器件导通，当所述驱动信号具有不使能逻辑状态时，控制所述传输器件关断。
根据本发明的一个实施例，所述输入信号可以包括所述供电电压，所述设定的范围可以包括第一设定范围。
根据本发明的一个实施例，所述输入信号可以包括所述输出电压，所述设定的范围可以包括第二设定范围。
根据本发明的一个实施例，所述输入信号可以包括所述供电电压和所述输出电压，所述设定的范围可以包括所述第一设定范围和所述第二设定范围，其中在步骤7021将所述输入信号与所述设定的范围比较可以包括：将所述供电电压和所述第一设定范围比较以产生第一控制信号，该第一控制信号在所述供电电压处于所述第一设定范围内时，具有使能逻辑状态，在所述供电电压超出所述第一设定范围时，具有不使能逻辑状态；将所述输出电压和所述第二设定范围比较以产生第二控制信号，该第二控制信号在所述输出电压处于所述第二设定范围内时，具有使能逻辑状态，在所述输出电压超出所述第二设定范围时，具有不使能逻辑状态；以及基于所述第一控制信号和所述第二控制信号产生所述驱动信号，其中，当所述第一控制信号和所述第二控制信号都具有使能逻辑状态时，所述驱动信号具有使能逻辑状态，当所述第一控制信号和所述第二控制信号中的任一个具有不使能逻辑状态时(即，所述第一控制信号具有不使能逻辑状态，或者所述第二控制信号具有不使能逻辑状态，或者所述第二控制信号和所述第二控制信号均具有不使能逻辑状态时)，所述驱动信号具有不使能逻辑状态。
根据本发明的一个实施例，将所述供电电压与所述第一设定范围比较可以包括：将所述供电电压与第一阈值比较以产生所述第一控制信号，当所述供电电压低于所述第一阈值时，所述第一控制信号具有使能逻辑状态，当所述供电电压高于所述第一阈值时，所述第一控制信号具有不使能逻辑状态。这种情况下，所述第一设定范围被控制在实质上等于参考地到所述第一阈值的范围。
根据本发明的一个实施例，所述第一阈值可以包括第三阈值和第四阈值，其中所述第三阈值和所述第四阈值之间具有设定的第一迟滞，当所述供电电压低于所述第三阈值时，所述第一控制信号具有使能逻辑状态，当所述供电电压高于所述第四阈值时，所述第一控制信号具有不使能逻辑状态。这种情况下，所述第一设定范围被控制在实质上等于参考地到所述第三阈值的范围。
根据本发明的一个实施例，将所述输出电压与所述第二设定范围比较可以包括：将所述输出电压与第二阈值比较以产生所述第二控制信号，当所述输出电压低于所述第二阈值时，所述第二控制信号具有使能逻辑状态，当所述输出电压高于所述第二阈值时，所述第二控制信号具有不使能逻辑状态。这种情况下，所述第二设定范围被控制在实质上等于所述第二阈值的范围。
根据本发明的一个实施例，所述第二阈值可以包括第五阈值和第六阈值，其中所述第五阈值和所述第六阈值之间具有设定的第二迟滞，当所述输出电压低于所述第五阈值时，所述第二控制信号具有使能逻辑状态，当所述输出电压高于所述第六阈值时，所述第二控制信号具有不使能逻辑状态。这种情况下，所述第二设定范围被控制在实质上等于所述第五阈值至所述第六阈值的范围。
根据本发明的一个实施例，将所述供电电压与所述第一设定范围比较可以包括：检测所述供电电压以产生表征该供电电压的检测电压；以及将所述检测电压与表征所述第一阈值的第七阈值比较以产生所述第一控制信号，所述第一控制信号在所述检测电压低于所述第七阈值时具有使能逻辑状态，在所述检测电压高于所述第七阈值时具有不使能逻辑状态。在一个实施例中，所述第七阈值可以包括第八阈值和第九阈值，该第八阈值和第九阈值之间具有设定的第三迟滞，所述第一控制信号在所述检测电压低于所述第八阈值时具有使能逻辑状态，在所述检测电压高于所述第九阈值时具有不使能逻辑状态。
根据本发明的一个实施例，将所述输出电压与所述第二设定范围比较可以包括：检测所述输出电压以产生反馈电压；以及将所述反馈电压与表征所述第二阈值的第十阈值相比较以产生所述第二控制信号，所述第二控制信号在所述反馈电压低于所述第十阈值时具有使能逻辑状态，在所述反馈电压高于所述第十阈值时具有不使能逻辑状态。在一个实施例中，所述第十阈值可以包括第十一阈值和第十二阈，该第十一阈值和第十二阈值之间具有设定的第四迟滞，所述第二控制信号在所述反馈电压低于所述第十一阈值时具有使能逻辑状态，在所述反馈电压高于所述第十二阈值时具有不使能逻辑状态。
上述本发明的说明书和实施方式仅仅以示例性的方式对本发明实施例的低压差电压调节器及相关的将供电电压转换为输出电压的方法进行了说明，并不用于限定本发明的范围。对于公开的实施例进行变化和修改都是可能的，其他可行的选择性实施例和对实施例中元件的等同变化可以被本技术领域的普通技术人员所了解。本发明所公开的实施例的其他变化和修改并不超出本发明的精神和保护范围。