CN116171415A

CN116171415A - 电压调节器

Info

Publication number: CN116171415A
Application number: CN202180061596.4A
Authority: CN
Inventors: J·梅兰森; J·莱索
Original assignee: Cirrus Logic International Semiconductor Ltd
Current assignee: Cirrus Logic International Semiconductor Ltd
Priority date: 2020-11-09
Filing date: 2021-10-21
Publication date: 2023-05-26
Also published as: WO2022096857A1; US11687107B2; US20220147082A1; US20230376063A1; GB202302213D0; GB2612742A

Abstract

本申请涉及电压调节器，特别是低压差电压调节器(LDO)。调节器(300)具有输出级(102)，所述输出级接收输入电压(Vin)并输出输出电压(Vout)并且包括至少一个晶体管(103)作为输出装置，所述输出装置被配置为基于驱动电压(V1)将输出电流传递到输出。差分放大器(101)被配置为接收从输出电压导出的反馈信号以及参考电压(REF)以生成放大器输出以控制驱动电压(V1)以将反馈信号与参考电压之间的任何差异最小化。控制器(301)能够操作以选择性地重新配置输出级以响应于负载活动信号(ACT)而提供输出电流变化，所述负载活动信号指示负载活动变化，所述负载活动变化导致在使用中连接到输出的负载的负载电流需求的变化。

Description

电压调节器

本公开的代表性实施方案的领域涉及有关或关于电压调节器的方法、设备和/或实施方式，并且具体地涉及低压差电压调节器及其操作方法。

有许多应用可能需要电压调节器，例如，作为一些电路的电源的一部分，并且在许多应用中，可以使用低压差电压调节器(LDO)。LDO可以用相对较小的电路面积来实施。

图1示出了用于接收输入电压Vin并输出经调节的输出电压Vout的通用LDO 100的一个示例。LDO 100包括差分放大器101，所述差分放大器基于从输出电压Vout导出的反馈信号Sfb与参考电压REF之间的差异来驱动输出级102，所述参考电压例如可以是带隙参考。输出级102包括输出装置103，所述输出装置通常包括至少一个FET以用于传递输出电流。图1示出了其中有单个晶体管103作为输出装置的示例，在该示例中所述单个晶体管是NMOS，但是应当理解，其他布置也是可能的。

在操作中，放大器101的输出控制输出级102的控制节点处的驱动电压V1，在该示例中所述控制节点是晶体管103的栅极端子，并且一些电容104可能耦合到该节点。电容104维持回路稳定性，并且可以例如耦合到接地，或者可以耦合为回路反馈。放大器101驱动输出级102以便将反馈信号Sfb与电压参考REF之间的任何差异最小化，因此将输出电压Vout调节到期望水平。图1示出了反馈信号Sfb是直接从输出中抽取的，但是应当理解，反馈信号可以经由分压器或其他电平移位器抽取，以提供参考电压与经调节的输出电压之间的期望缩放。

输出电容器105耦合到LDO输出以维持输出电压Vout。在至少一些应用中，LDO可以用于负载需求在使用中可能存在显著变化的应用。常规上，对于此类应用，LDO的输出电容器105的电容可能相对较大以应对变化的负载需求。

LDO通常将作为半导体管芯上(即，片上)的集成电路来实施。提供大值输出电容器作为这种集成电路的一部分可能需要大的电路面积，这可能不切实际。因此，常规上，输出电容器105可以被实施为单独的(即，片外)部件。使用单独的(即，非集成或片外)电容器需要连接外部部件，因此增加了集成电路管芯的引脚计数，特别是如果给定芯片包括多个LDO，这可能增加电路的大小和成本。

本公开的实施方案涉及用于至少缓解至少这些问题的电压调节的方法、设备和***，特别是LDO。

根据本公开的一个方面，提供了一种电压调节器，其包括：

输出级，所述输出级包括：输入节点，所述输入节点用于接收输入电压；输出节点，所述输出节点用于输出输出电压；以及输出装置，所述输出装置包括至少一个晶体管，所述至少一个晶体管被配置为基于控制节点处的驱动电压将输出电流传递到所述输出节点；

差分放大器，所述差分放大器被配置为在第一输入处接收从所述输出电压导出的反馈信号，并在第二输入处接收参考电压，并生成放大器输出以控制所述输出级的驱动电压以将所述反馈信号与所述参考电压之间的任何差异最小化；以及

控制器，所述控制器能够操作以选择性地重新配置所述输出级以响应于负载活动信号而提供输出电流变化，所述负载活动信号指示负载活动变化，所述负载活动变化导致在使用中连接到所述输出节点的负载的负载电流需求的变化。

在一些实施方式中，所述控制器能够操作以重新配置所述输出级以提供所述驱动电压的变化以便提供所述输出电流变化中的至少一些。

在一些实施方式中，所述电压调节器包括数模转换器(DAC)，所述DAC耦合到所述控制节点，使得DAC输出的变化导致所述驱动电压的变化，并且其中所述控制器被配置为控制所述DAC的输出。

在一些示例中，所述输出级可以包括回路电容器，所述回路电容器的第一端子耦合到所述控制节点并且所述DAC耦合到所述回路电容器的第二端子。

在一些示例中，所述DAC可以包括多个DAC电容器，每个DAC电容器具有耦合到所述控制节点的第一端子，并且其中所述DAC电容器中的每一者的第二端子能够选择性地连接到至少两个限定电压中的一者。

在一些示例中，所述输出级可以包括电压偏置源和回路电容器，所述回路电容器的第一端子耦合到所述差分放大器的输出。所述电压调节器可以被配置为使得所述回路电容器的第一端子可以经由绕过所述电压偏置源的第一路径或包括串联的所述电压偏置源的第二路径选择性地连接到所述控制节点。所述控制器可以被配置为控制经由所述第一路径或所述第二路径进行的连接。

在一些示例中，所述输出级可以包括回路电容器，所述回路电容器的第一端子耦合到所述控制节点和用于从所述控制节点拉出或灌入电流的一个或多个电流源。所述控制器可以被配置为控制所述一个或多个电流源以选择性地对所述回路电容器充电或放电以提供所述驱动电压的所述变化。

所述控制器可以操作以基于对操作条件的至少一个指示来选择性地控制响应于负载活动变化而施加的驱动电压的变化。所述操作条件可包括温度和输入电压中的至少一者。

所述控制器可以操作以基于针对负载活动变化类型而预定的一个或多个所存储的控制设置来针对该负载活动变化类型来控制所述驱动电压的变化。在一些示例中，所述控制器还可以包括监测器，所述监测器用于响应于负载活动变化而监测所述输出电压以确定任何的输出电压变化的程度。所述控制器可以被配置为在多个负载活动变化的过程中适配一个或多个所存储的控制设置以便将任何的输出电压变化的程度最小化。所述控制器可以包括处理模块，所述处理模块用于实施学习算法以适配所述一个或多个所存储的控制设置。

在一些实施方式中，所述控制器另外或替代地能够操作以重新配置所述输出装置的有效大小以便提供所述输出电流变化中的至少一些。所述输出装置可以包括第一晶体管和至少一个附加晶体管，所述至少一个附加晶体管能够选择性地与所述第一晶体管并联耦合以改变所述输出装置的大小。所述附加晶体管的栅极端子可以耦合到所述第一晶体管的栅极端子，所述附加晶体管的源极端子可以耦合到所述第一晶体管的源极端子和所述输出节点两者，并且所述附加晶体管的漏极端子可以被配置为选择性地耦合到所述第一晶体管的漏极端子和所述输入节点两者。

在一些实施方式中，所述控制器可以操作以重新配置所述输出级以提供施加到所述输出装置的至少一个晶体管的体端子的体偏置电压的变化以便提供所述输出电流变化中的至少一些。

所述电压调节器可以操作以选择性地将所述输出电压调节到多个不同电压幅度中的一者。所述控制器可以被配置为响应于输出电压幅度的变化而控制所述输出级以在转变周期内提供来自所述输出装置的输出电流的变化，以便对耦合到所述输出节点的输出电容器充电或放电。所述电压调节器可以被配置为选择性地改变所述输出电压幅度以为在使用中连接到所述输出节点的负载提供动态电压缩放。

所述电压调节器可以包括耦合到所述输出节点的输出电容器，并且所述输出电容器可以与所述电压调节器集成在半导体管芯中。

另一方面，提供了一种用于输出经调节的输出电压的电压调节器，其包括：

放大器，所述放大器被配置为接收指示所述输出电压的反馈信号和参考电压并生成放大器输出以控制作为控制回路的一部分的输出级以维持所述经调节的输出电压；以及

控制器，所述控制器能够独立于所述控制回路操作以选择性地控制所述输出级以响应于指示负载电流需求变化的负载活动信号而提供输出电流的变化。

另一方面，提供了一种用于提供经调节的输出电压的低压差电压调节器，其包括：

放大器，所述放大器响应于指示所述输出电压的反馈信号而控制输出级以提供维持所述经调节的输出电压的输出电流；

控制器，所述控制器响应于指示所需的负载电流的前馈信号而控制所述输出级以响应于负载电流需求变化而提供输出电流的变化。

应当注意，除非在本文有相反的明确指示或以其他方式明显不兼容，否则本文描述的任何特征都可以与任何一个或多个其他所描述的特征组合实施。

为了更好地理解本公开的示例并且为了更清楚地示出可以如何实施这些示例，现在将仅通过示例的方式参考以下附图，其中：

图1示出了常规LDO的示例；

图2示出了常规LDO对大幅负载电流变化的响应的示例性波形；

图3示出了根据实施方案的LDO的示例；

图4示出了带偏置源的LDO的示例，所述LDO可以选择性地连接以改变驱动电压；

图5示出了图4的LDO对大幅负载电流变化的响应的示例性波形；

图6示出了包括电压DAC的LDO可以选择性地连接以改变驱动电压的示例；

图7示出了其中回路电容器形成为电压DAC的一部分的LDO的示例；

图8示出了带用于可控地改变驱动电压的受控电流源的LDO的示例；

图9示出了包括用于可控地改变输出晶体管的控制电压的电压DAC的LDO的另一个示例；

图10示出了其中输出装置的有效宽度可以可控地变化的LDO的示例；

图11示出了其中输出装置的有效宽度可以可控地变化的另一个示例；以及

图12示出了合适控制器的一个示例。

以下描述陈述了根据本公开的示例性实施方案。进一步的示例性实施方案和实施方式对于本领域普通技术人员将是显而易见的。此外，本领域普通技术人员将认识到，可以代替或结合下文讨论的实施方案来应用各种等效技术，并且所有此类等同物应被视为由本公开所涵盖。

本公开的实施方案涉及电压调节器，具体地涉及LDO及其操作。

LDO可能出现的一个问题是对相对较大且相对较快的负载变化的响应。例如，在一些实施方式中，负载电流可能呈现高达100:1或更大比例的阶跃变化。

作为示例，图2示出了LDO(诸如图1中所示的LDO 100)响应于负载电流的大幅阶跃变化的一些示例性波形。图1示出了负载电流ILoad、驱动电压V1和输出电压Vout可以如何随时间变化。

图2示出了其中负载电流最初处于基本稳定的水平I1、然后在时间t1处负载电流显著增加到更高的水平I2的示例。负载电流的增加将使输出电容器105放电，直到LDO的回路作出响应以满足增加的电流需求。为了提供增加的电流需求，放大器101将需要对电容104(本文将被称为回路电容器)充电以增加驱动电压V1，即，栅极电压，使得晶体管103传递增加的电流。出于稳定性原因，回路动态学对输出处的瞬态的响应速度可能存在限制，并且在一些应用中，诸如对于在电池供电装置中的使用，可能需要将功耗保持尽可能低，这可能限制放大器101的驱动能力。因此，对于显著的负载电流变化，LDO将需要一些时间来响应和对回路电容器104充电以将驱动电压V1增加适当的量。在该时间期间，显著增加的负载电流可能导致输出电压Vout下降相对显著的量。

例如，仅作为示例，初始负载电流I1可以为约10μA，其在时间t2处增加到约为1mA的电流I2。假设FET 103在弱反转下操作，所需的驱动电压变化ΔV1可能约为140mV左右，并且如前所述，放大器101可能需要一些时间将驱动电压V1增加这样的量。在该时间期间，输出电压Vout可能下降大约140mV左右的量，这在许多应用中可能是不期望的。

图2还示出了在电流需求相对较大且快速降低(在该示例中被示为负载电流在时间t2从水平I2下降回I1)时，栅极驱动电压V1将被驱动到较低值，但是LDO的控制回路同样需要一些时间来响应，并且这可能导致输出电压Vout表现出高于标称输出电压的相对显著的过压。

由负载变化引起的输出电压的变化可以通过对输出电容器105使用大电容Cout来稍微缓解。然而，如上所述，将足够大的电容与LDO电路集成在同一半导体管芯中可能不切实际，并且使用单独的片外电容器需要附加的管芯连接，这增加了引脚计数并且也可能是不期望的。

另外，在一些实施方案中，可能期望电压调节器能够在使用中选择性地调节到不同的输出电压，例如，能够在使用中动态地从调节到第一输出电压幅度Voutl改变为调节到不同的输出电压幅度Vout2，例如以实施动态电压缩放。在此类情况下，就允许经调节的输出电压相对快速变化而言，大输出电容可能是不期望的。

本公开的实施方案涉及电压调节器，特别是LDO，其中可以选择性地控制电压调节器以独立于电压调节器的正常控制回路的操作提供输出电流变化。换言之，可以控制电压调节器以便在任何时间实施输出电流变化，而不需要等待控制回路响应负载电流需求的变化。输出电流变化可以是相对显著的输出电流变化并且可以被快速地实施，例如实施为输出电流的有效阶跃变化。输出电流变化可以基于已知的或预期的负载电流需求的变化来控制，例如，被定时使得输出电流变化与负载电流需求的变化基本上同时发生。

特定负载所需的负载电流通常取决于负载的活动或操作状态。例如，负载可以包括可能不连续使用的一个或多个部件，即，可能在部分时间被禁用或处于非活动或休眠状态的一个或多个部件。所需的负载电流然后可能取决于部件是否被启用。在许多情况下，该要求可能是电路可知的。仅作为示例，负载可以包括可以被选择性地启用的一个或多个数字处理块或模块。给定处理块的负载电流在不活动时可能相对较低，但是当处理块被启用时，动态功耗可能很大。作为另一个示例，无线电发射器可能至少在部分时间处于待机状态，但会被开启以便进行数据传输，从而导致电流需求增加。模拟电路同样可以仅在需要时启用。作为另一示例，负载可以包括当被启用时以已知电流被驱动的一个或多个LED。

在本公开的实施方案中，LDO因此可以独立于用于调节输出电压的正常控制回路被控制，使得输出电流可以在需要时基于对负载活动变化的了解而快速变化。鉴于负载活动变化，LDO的输出电流因此可以被控制在或被控制为相对接近适合于新负载电流需求的输出电流水平。由于负载电流需求的变化(即，基于负载活动变化)，因此这种快速的输出电流变化可以提供至少一些所需的输出电流变化。因此，对控制回路响应以满足负载电流需求变化的要求得以降低，或者在一些情况下甚至被消除，这可以减少输出电容器被放电或过度充电的量，因此降低任何不必要的输出电压变化的程度。另外或替代地，降低对控制回路响应以满足显著的负载电流需求变化的要求可以允许放大器101的功耗保持相对较低，因此改善***的功率需求同时维持操作条件范围内的稳定性。

图3总体上示出了实施方案的示例。图3示出了与图1中所示的LDO类似的LDO，并且类似部件由相同的附图标记示出。同样，应当理解，图3仅示出了LDO的一个示例，并且变体是可能的，例如具有作为反馈路径的一部分的分压器或一些其他电平移位器和/或具有用于输出装置的晶体管的替代布置。

图3的LDO 300包括控制器301，所述控制器用于控制LDO以独立于LDO的控制回路选择性地提供快速的输出电流变化。控制器301被配置为选择性地重新配置输出级102以提供输出电流变化，其可以是输出电流的有效阶跃变化。

输出级102可以被配置为提供这种输出电流变化的方式有多种，如下文将更详细地讨论的。例如，输出级可以被重新配置以独立于控制回路提供驱动电压V1的快速变化，和/或操作条件或配置或输出晶体管103可以被改变以改变给定驱动电压的输出电流。

控制器301响应于负载活动信号ACT，所述负载活动信号ACT指示由输出电压Vout提供的相关负载302的活动。在至少一些应用中，负载302的至少一部分可以由控制信号启用或禁用，并且相关控制信号因此可以提供负载活动信号ACT。然而，一般而言，指示负载活动变化(其导致负载电流需求变化)的任何信号都可以用作负载活动信号。

负载活动信号ACT因此可以提供对负载的活动状态或操作模式的指示并且可以在负载的电流需求将发生显著变化时向控制器301发信号。当控制器301确定负载电流需求将发生显著变化时，控制器301可以经由控制信号Scon选择性地重新配置输出级102，以提供适当的输出电流变化，其可以是输出电流的有效阶跃变化。

负载活动信号ACT因此可以被视为指示负载电流需求变化的前馈信号并且控制器301响应该信号。控制器301响应于负载活动信号而重新配置LDO的输出级的操作是独立于LDO的正常控制回路进行的，即，不取决于反馈信号Sfb或放大器101的输出。然而，应当理解，正常控制回路也将继续操作，并且控制回路的作用将是基于反馈信号Sfb与参考REF的比较来继续尝试将输出电压Vout维持在期望水平。

因此，LDO 300可以被视为可在不同的操作状态下操作，其中控制器301可操作以基于负载活动信号来控制LDO的操作状态。当在任何给定的操作状态下操作时，LDO的控制回路可以保持活动状态，因此反馈回路和放大器101的作用将是控制驱动电压V1以保持反馈信号Sfb等于参考电压REF，因此将输出电压维持在期望水平。

作为示例，考虑到负载302包括可以根据需要启用或禁用的处理模块，并且处理模块在被启用时显著增加负载电流需求。最初，负载可以在相关处理模块被禁用的情况下以第一操作模式操作，并且控制器301可以控制LDO 300以第一状态操作。处理模块可以由控制信号启用，使得负载开始以第二操作模式操作，具有增加的电流需求。该控制信号被控制器301接收为负载活动信号ACT，并且当控制信号启用处理模块时，控制器301控制LDO以第二状态操作，这提供了输出电流的显著增加以便满足至少一些增加的电流需求。

在LDO的第一或第二操作状态下，LDO 300的控制回路将继续操作并且因此将响应来自期望输出的任何输出电压变化。因此将明白，LDO 300的第一和第二状态各自是其中LDO被启用并处于活动状态以提供输出电压Vout并且因此可以提供非零输出电流的LDO操作状态。需要注意的是，对于一些常规的LDO，可能的情况是LDO可以被布置成如果其相关负载被禁用则被禁用或不活动，并且因此LDO可以被控制为仅在负载被激活时激活。然而，应当理解，本发明的实施方案包括控制器，所述控制器可操作以重新配置LDO以在LDO活动时提供输出电流变化。因此，控制器可以选择性地控制LDO以采用至少两种不同的活动操作状态中的选定操作状态。

如上所述，控制器301可以重新配置LDO 300的输出级102以通过各种不同的方式提供快速的输出电流变化，并且在一些实施方式中，可以重新配置输出级以提供驱动电压V1(即，晶体管103的栅极电压)的变化，以便提供至少一些输出电流变化。

图4示出了LDO电路300可以如何被重新配置以便提供快速的驱动电压变化的一个示例。图4示出了输出级包括电压偏置源401，所述电压偏置源可以被选择性地控制以对晶体管103的栅极处的控制电压V1做贡献。在图4的示例中，选择器开关402由控制器301控制以选择性地将电压偏置源401串联连接在回路电容器104与晶体管103的栅极端子之间，但是应当理解，其他布置是可能的。

控制器301例如经由开关控制信号S1控制选择器开关402以提供第一状态，如连接A所示，或第二状态，如连接B所示。在第一状态下，电容器104经由绕过偏置源401的第一路径连接到晶体管103的栅极端子。在该状态下，晶体管103的栅极处的驱动电压V1基本上等于由电容器104维持的电压V_C1。在第二状态中，回路电容器104经由包括串联的偏置源401的第二路径连接到晶体管103的栅极端子。在该状态下，晶体管103的栅极处的驱动电压V1基本上等于由回路电容器104维持的电压V_C1与偏压源401的电压Vb的组合。

由电压偏置源401提供的电压Vb可以基于满足预期的负载电流需求变化所需的驱动电压的变化。例如，返回参考参考图2所讨论的示例，可以预期负载电流需求基于负载的部分被启用而从水平I1改变为水平I2。在该示例中，在负载电流需求I1约为10μA并且负载电流需求I2约为1mA的情况下，用于提供所需的输出电流变化的驱动电压V1的所需电压变化ΔV1可以约为140mV左右。在这种情况下，偏置源401可以被实施以提供约140mV的偏置电压Vb。

图5示出了图4中所示的LDO 300响应于负载电流的大幅阶跃变化的一些示例性波形。

图5示出了负载活动信号ACT的示例，在这种情况下，所述负载活动信号ACT可以分别采用高值HI或低值LO来启用或禁用负载的模块。在该示例中，负载活动信号最初处于低值LO，而负载电流需求ILoad处于稳定的第一水平11。

控制器301接收负载活动信号并基于负载活动信号控制选择器开关402。在时间t1之前，控制器301因此例如经由控制信号Scon控制开关401，以提供连接A。在t1之前，LDO因此可以被视为在第一状态下操作，在所述第一状态中，回路电容器104直接连接到晶体管103的栅极端子并且驱动电压V1等于由回路电容器104维持的电压V_C1。由于LDO的控制回路的操作，驱动电压V1维持在使得输出晶体管103提供输出电流Iout的水平，所述输出电流与负载电流需求匹配并且将输出电压Vout维持在经调节水平。

在时间t1处，负载活动信号变高，并启用负载的相关模块。这导致负载电流需求显著增加到更高的水平I2。负载活动信号ACT变高还导致控制器301控制选择器开关401切换到连接B，这将LDO切换到第二状态，在所述第二状态中，偏置源401串联连接在回路电容器104与晶体管103的栅极端子之间。由电容器104维持的电压V_C1基本上保持不变，但是附加偏置电压Vb导致晶体管103的栅极端子处的驱动电压V1发生阶跃变化。这提供了输出电流Iout的后续阶跃变化。

如果偏置电压Vb与新电流需求所需的电压变化ΔV1正确匹配，则输出电流Iout将与新电流需求正确匹配并且输出电压Vout将维持没有显著变化。在这种情况下，反馈信号将基本上没有扰动。实际上，偏置电压可能与所需的电压变化不完全匹配，并且紧接在LDO改变状态之后，输出电流与电流需求之间可能会出现一些不匹配。另外或替代地，传播延迟等可能导致负载电流需求变化与输出电流之间的一些轻微的时序失配。

输出电流和负载电流需求中的任何此类失配都可能导致输出电压Vout发生某种变化，然而，与图2的示例相比，输出电流和负载电流需求的任何此类失配的幅度和/或持续时间可能会显著降低，并且反馈回路的操作可能因此能够将输出电压维持在期望输出电压的可接受限制内。

图5还示出了在时间t2处，负载活动信号ACT可能会变低，以禁用负载的相关部件，从而后续降低负载电流需求。控制器301然后将控制选择器开关402回到连接A，使得LDO切换回第一状态。偏置电压Vb的贡献将因此被去除并且驱动电压V1将返回电容器104的水平V_C1，从而随后减少输出电流。

图6示出了LDO电路300可以如何被重新配置以便提供驱动电压V1的快速变化的另一个示例。在该示例中，回路电容器104的第一端子耦合到驱动电压V1的控制节点并且回路电容器的第二端子耦合到可变电压，在这种情况下为由电压DAC(数模转换器)601提供的电压。

在使用中，控制器301控制DAC 601来控制回路电容104的第二端子处的电压。LDO300的输出级102的操作状态可以由控制器301通过选择性地改变DAC电压(例如，通过经由控制信号Scon向DAC提供合适的输入)来改变。

在使用中，对于相对稳定的负载电流需求，LDO可以在具有给定的选定DAC输出电压的一种状态下操作(在一些实施方式中，所述DAC输出电压在一种状态下可以被选择为零)。在稳态操作中，控制回路将操作以将驱动电压V1维持在提供合适输出电流的水平以将输出电压Vout维持在经调节水平。回路电容器104因此将被充电到电容器电压V_C1。当控制器301基于负载活动信号ACT来确定负载电流需求有显著变化时，控制器301可以控制DAC 601将DAC输出电压改变期望量。回路电容器104的第二端子处的DAC输出电压的这种变化将导致第一端子处的对应变化，因此将导致驱动电压V1的变化。DAC输出电压的变化可以被控制为对应于预期的负载电流需求所需的驱动电压V1的预期变化。

例如，参考参考图5讨论的示例，但是现在考虑图6的实施方案的操作，当负载活动信号ACT在时间t1处改变时，图6的实施方案的控制器301可以控制电压DAC 601使得输出电压增加足以提供预期负载电流的量ΔV1。对于上文讨论的特定示例，DAC 601的输出因此可以在时间t1处增加140mV左右。

因此，电压DAC 601的使用提供了一种改变驱动电压V1的简单方式，并且驱动电压的变化可以非常快速或立即有效地实施。另外，DAC 601的使用允许根据DAC 601的输出范围和分辨率来选择性地控制驱动电压V1的变化量。如果预期的负载电流需求可能在几个不同的需求水平之间变化，例如，如果负载包括可以独立启用或禁用的多个模块，则这可能是有利的，因为DAC 601输出电压可以被设置为适合预期的负载电流需求(例如，启用或禁用的模块的数量)的不同水平。

另外或替代地，DAC的使用可以允许调节驱动电压的变化量，例如校准到适合给定的负载活动变化的电压变化和/或计及操作条件的任何变化。因此，DAC的使用可以允许调节驱动电压的变化以计及PVT(工艺-电压-温度)变化等。给定的负载活动模式或操作条件所需的相关DAC控制设置可以在学习过程中确定，在一些情况下，这可以通过控制器301由机器学习或适当的学习算法来实施，如将在下文更详细地讨论的。

图6示出了DAC可以耦合到回路电容器。在一些实施方式中，回路电容器104可以有效地作为DAC的一部分提供，如图7所示。

图7示出了其中输出级包括DAC 701的LDO的示例，所述DAC包括多个DAC电容器702a-702d(其可以单独地或共同地由附图标记702指代)。DAC电容器702可以具有不同的电容值，并且在图7的示例中存在具有二进制加权电容的四个DAC电容器702，但是应当理解，其他示例可以使用不同数量的电容器和/或不同的加权。在该示例中，每个DAC电容器702的第一端子耦合到驱动电压的控制节点，并且每个电容器的第二端子可以选择性地连接到至少两个限定电压中的任一者，在这种情况下限定电压是接地和非零电压Va。在一些情况下，这两个电压可以是接地电压和固定电源电压。控制器301选择性地控制DAC电容器中的哪些DAC电容器连接到接地以及哪些DAC电容器连接到限定电压Va，并且可以通过切换连接到接地或偏置电压的电容器的配置来改变驱动电压V1。

例如，如果所有电容器702a-702d的第二端子最初都连接到接地，则在稳态操作中，所有电容器都将被充电到相同电压(其将等于驱动电压V1的当前值)。如果同时切换所有电容器以替代地将它们的第二端子连接到限定电压Va，则每个电容器两端的电压将保持相同，并且第一端子处的电压将增加等于限定电压的量，这将因此使驱动电压V1增加等于Va的量。然而，如果只有一些电容器702连接到限定电压Va，而其余的电容器维持连接到接地，这将导致电荷重新分配以均衡所有电容器的第一端子处的电压。结果将是驱动电压V1增加一定比例的限定电压Va，所述比例对应于切换为连接到限定电压Va的总电容的比例。

因此，DAC电容器702a-702d形成DAC 701的一部分，但是也提供回路电容器在任何给定状态下维持操作中的驱动电压方面的功能性。

图8示出了根据实施方案的LDO的另一示例，其中控制器301通过控制至少一个电流源801从控制节点拉出或灌入电流来控制驱动电压V1的变化。实际上，电流注入或去除电荷以便独立于控制回路对回路电容器104充电或放电，以便改变控制节点处的驱动电压V1。

因此，图8示出了LDO的输出级102在该示例中包括两个电流源：用于对回路电容器104充电的第一电流源801p和用于对回路电容器104放电的第二电流源801n。如果负载活动信号ACT指示负载电流需求将显著增加，则控制器301可以因此激活电流源801p以供应限定电流并增加驱动电压V1，而如果负载活动信号ACT指示负载电流需求将显著降低，则控制器301可以激活电流源801n以灌入限定电流并降低驱动电压V1。控制电压V1的变化将取决于限定电流的值和供应限定电流的持续时间。在一些实施方式中，限定电流的幅度可以是固定的并且控制器301可以控制施加限定电流的持续时间，即，相关电流源处于活动状态的周期，以控制电压变化的程度。然而，在一些实施方式中，每个电流源可以是可变电流源并且控制器301可以另外或替代地被布置成控制限定电流的幅度。

使用电流源将意味着驱动电压将在施加电流的时间段内斜升或斜降。限定电流的幅度可以相对较高，使得基于负载活动变化来改变驱动电压V1所需的时间相对较短。通常，施加电流的时间段应当短到足以避免任何不想要的干扰或对输出电压的显著干扰。可以基于回路电容器104的电容和使用中的驱动电压的预期最大变化来设置限定电流的幅度，以便能够在某个最大持续时间内提供最大电压变化。应当理解，在该实施方案中，电流源801p和801n仅在需要提供控制电压V1的快速变化时才被激活。因此，LDO 300可以在电流源停用的情况下在第一状态下操作，直到负载活动信号ACT指示显著的负载电流需求变化。在那时，控制器301可以切换到第二操作状态并在适当周期内激活相关电流源以提供期望的控制电压变化。在适当周期之后，电流源将被停用，并且LDO将返回到第一操作状态，但是驱动电压被设置为新的操作点。

在上面讨论的实施方案中，控制器301因此可以操作以重新配置LDO的输出级以提供驱动电压V1的快速变化。另外或替代地，在一些实施方式中，输出装置(即，输出晶体管)的配置或操作可以变化以改变针对给定的驱动电压的输出电流。

图9示出了包括可变电压源的LDO的实施方案，在这种情况下所述可变电压源是DAC 901，其由控制器301操作以响应于负载活动信号而选择性地控制控制电压Vblk。在图9的实施方案中，来自DAC901的电压Vblk不用于调制驱动电压V1，而是施加以改变输出装置的操作，并且在这种情况下作为偏置电压被施加到输出晶体管103的体端子以便改变导通，因此改变针对给定的驱动电压V1的输出电流。

图10示出了其中输出级可重新配置以提供可变大小的输出装置的实施方案。本领域技术人员将理解，由MOS晶体管传递的电流(即，漏极-源极电流)取决于晶体管的物理宽度(即，沟道区域的宽度)并且与其成比例。因此，改变输出晶体管的有效宽度可以改变给定驱动电压的输出电流。

在图10的示例中，输出级102包括第一晶体管103a和第二晶体管103b，两者都耦合到输入电压并且各自被配置为接收驱动电压V1作为栅极电压。第一晶体管103a和第二晶体管103b因此共同提供输出装置。第二晶体管103b可以选择性地与第一晶体管103a并联耦合，在该示例中通过晶体管103b的源极侧上的开关1001并联耦合。在使用中，在开关1001断开的情况下，第一晶体管103a提供所有输出电流并将输出针对给定驱动电压V1的特定电流。如果开关1001闭合，则第二晶体管103b也将对输出电流做贡献。晶体管103a和103b的大小可以被设计成给出期望的输出电流变化。例如，如果第一晶体管103a的宽度为W并且第二晶体管103b的宽度等于99*W，则对于给定的驱动电压V1，当第二晶体管103b已启用时，输出电流将增加100倍。

第一晶体管103a和第二晶体管103b因此可以被实施为具有针对特定应用的负载电流需求(例如当负载的模块分别被禁用/不活动或启用/活动时的预期负载电流需求)的预期变化选择的相应宽度。控制器301可以控制开关1001以响应于负载活动信号ACT指示显著的负载电流需求增加(例如，指示负载的模块被启用)而启用第二晶体管103b。启用第二晶体管103b将增加针对当前驱动电压V1的总输出电流。以与上述类似的方式，如果增加的输出电流与负载电流需求正确匹配，则输出电压Vout将维持不变，并且LDO的控制回路可能没有显著扰动。在输出电流与负载电流需求之间存在任何不匹配的情况下，控制回路将操作以维持输出电压Vout，并且将比其他情况(输出装置的宽度没有变化)更快地达到新的正确操作点。如果稍后负载活动信号ACT指示负载电流需求将显著降低，例如，负载模块被禁用，则控制器301可以控制开关901停止第二晶体管103b对输出电流做贡献，因此为给定的驱动电压V1提供输出电流减小。

图11示出了其中输出级可重新配置以提供可变大小的输出装置的另一个示例。图11的LDO同样具有接收相同的驱动电压V1的第一晶体管103a和第二晶体管103b，并且其中第二晶体管103b可以选择性地耦合以对输出电流做贡献。然而，在图11的示例中，第二晶体管103b通过例如凭借控制开关1101导通漏极侧来选择。

闭合开关1101会改变输出装置的有效大小，其中第二晶体管以与关于图10所讨论的类似方式对输出电流做贡献。

然而，另外，闭合开关1101会将第二晶体管103b的栅极-漏极电容添加到第一晶体管103a的栅极-漏极电容。如本领域技术人员将理解的，将存在与第一晶体管103a和第二晶体管103b中的每一者相关联的寄生栅极-漏极电容，如图11中的电容cpa和cpb所示。在开关1101断开的情况下，控制节点与输入电压之间的电容仅由第一晶体管的电容cpa引起。闭合开关1001增加了电容cpb，这增加了有效电容，并且所得电荷重新分布将倾向于拉高回路电容器104上的电压，并且因此也拉高驱动电压V1。对第二晶体管103b的漏极-栅极电容cpb的充电为共享栅极信号增加了电荷，从而使驱动电压升压。因此，选择性地在漏极侧上切换输出晶体管103b不仅可以提供输出装置的有效大小(即，输出晶体管的总宽度)的变化，这为给定的驱动电压提供更大的输出电流，而且切换也可以提供驱动电压V1的变化。

应当理解，图10和图11将第一晶体管103a和第二晶体管103b示为可选择以将输出装置的有效大小在两个值之间改变，但是在一些实施方式中，输出装置可以包括一个或多个附加的可选晶体管，以便提供多于两种不同的可选有效宽度。还应当理解，虽然被讨论为单独的晶体管，但是在一些实施方式中，第一和第二晶体管可以一起被实施为分段的可变宽度装置的一部分。

还应当理解，可以组合实施用于可控地改变输出电流的这些技术中的任何技术。因此，例如，输出装置的重新配置(以为给定驱动电压提供输出电流变化)可以与驱动电压的受控变化一起实施，以便为给定的负载活动变化提供期望的输出电流变化。例如，LDO可能具有诸如图10所示的可变大小输出装置以及可控DAC，所述可控DAC用于对驱动电压施加受控变化，诸如图6或7所示。控制器可以被配置为可控地改变输出装置的大小和由DAC输出的电压中的一者或两者以提供期望的输出电流变化。与单独使用DAC来改变驱动电压相比，也改变输出装置的大小可以减小DAC的所需输出范围，以提供所需的输出电流变化。类似地，使用DAC来改变驱动电压可以减少输出装置大小变化的需要，以提供输出电流的所有变化。在一些实施方式中，装置大小变化可以提供相对较大的输出电流变化，而DAC可以具有相对精细的输出分辨率以便允许将输出电流的变化控制到相对精细的程度。因此，装置大小变化可以允许对输出电流进行粗略控制，并且可以控制DAC以提供精细控制。

如上所述，使用DAC来提供可控可变电压变化以提供输出电流变化(诸如关于图6、图7和图9的示例所讨论的(无论是否以可变大小的输出装置来实施))在允许调节或校准以将输出电流变化与给定的负载活动变化正确匹配和/或计及诸如温度的操作条件方面可能是有利的。类似地，图8的示例的可变持续时间(和/或限定的电流幅度)也将允许调节所得电压变化，并因此调节输出电流变化。

控制器301因此可以基于针对给定的负载活动变化的一个或多个所存储的控制设置来控制LDO，其中所述设置先前已经被确定。例如，对于诸如参考图6或图7讨论的其中控制器301控制DAC的示例，相关的DAC代码(即，DAC的控制输入)可以被确定为初始学习过程的一部分。可以实施初始学习过程以作为负载活动变化的函数来学习DAC输出的正确波形。

在一些情况下，针对给定的负载活动变化的DAC代码或设置可以通过模拟或测试来确定。例如，对于给定的应用，可以执行一系列模拟的负载活动变化，从而改变诸如温度和电压等操作条件，并模拟各种过程变化，以及DAC元件的典型失配。通过分析模拟，可以确定将跨一系列装置的总体输出电压变化(例如，输出电压纹波)最小化的最佳DAC代码。在使用中，当负载活动信号指示相关的负载活动变化时，控制器然后可以根据预定DAC代码控制DAC。

在一些示例中，相关的DAC代码可以被确定为跨一系列不同的预期操作条件的最佳代码。然而，在一些示例中，如上所述，控制器可以被布置成考虑一个或多个操作条件并且因此可以选择性地改变控制设置，例如基于对诸如温度或电压等操作条件的指示而用于给定的负载活动变化的DAC代码。

图12示出了可操作以考虑操作条件的控制器301的一个示例。该示例中的控制器301包括被配置为接收负载活动信号ACT的处理模块1201。在一些应用中，负载活动信号ACT可能只是用于启用或禁用负载的部件的两级逻辑信号，这将导致显著的负载电流需求变化，在这种情况下，控制器301可以响应任何的负载活动信号变化。然而，在一些实施方案中，负载活动信号可能更复杂并且可以例如指示负载的多个不同部件的操作状态和/或指示多个不同的可能的负载电流需求变化。如果需要，处理模块1201可以对负载活动信号ACT应用一些分析，以便检测将导致显著的负载电流变化的任何的负载活动变化和/或识别负载活动变化的类型。

处理模块1201还可以接收对操作条件(诸如温度和/或电源电压，例如来自PVT模块(未示出)的信号PVT)的至少一种指示。在检测到负载活动发生任何变化的情况下，处理模块可以从可以被实施为查找表等的存储器1202中检索一些所存储的控制设置，例如DAC代码，并生成适当的控制信号Scon。另外或替代地，控制器301可以包括用于提供对诸如温度或电源电压等操作条件变化的指示的一些电路(未示出)。例如，可以提供环形振荡器，其中环形元件(例如，逆变器)的驱动强度是基于电源电压。振荡频率将取决于电源电压以及诸如温度的工艺因素和条件，因此可以例如使用计数器监测振荡器的频率，以提供对操作条件的指示。

另外或替代地，在一些实施方式中，控制器301可以被实施为能够自校准。在一些示例中，控制器因此可以可操作以应用学习技术(例如，机器学习)来控制LDO的操作，特别是针对给定的负载活动变化确定正确的控制设置变化，以将不想要的输出电压变化最小化。

因此，图12示出了控制器301包括监测器1203以用于监测负载活动变化后的输出电压。监测器1203因此可以被配置为接收输出电压的版本或反馈信号Sfb或对输出电压的一些其他信号指示。监测器可以被配置为监测负载活动变化后的任何不想要的输出电压变化的程度。监测器1203可以例如确定负载活动变化后的任何电压纹波的幅度。

处理模块1201可以从监测器1203接收对任何不想要的输出电压变化(例如，纹波)的程度的指示，并应用学习或优化过程来优化控制设置，例如所使用的DAC代码，以将不想要的输出电压变化最小化。

例如，针对给定事件(即，给定的负载活动变化)的DAC代码可以通过记录任何纹波的程度并在下一个相同类型的事件发生时调整DAC代码来优化。一种简单的方案(其可以被视为一种爬山算法)可以采用先前使用的DAC代码并改变DAC代码以便例如通过将DAC代码改变一个最低有效位(LSB)而少量增加或减少输出电压。将使用改变后的代码产生的纹波与之前的纹波进行比较。如果波纹得到改善，则代码可以以相同的方式逐渐改变，即，通过再次增加或减少而改变，直到没有获得进一步的改善。然而，应当理解，更复杂的算法是可能的和/或可以使用多种机器学习方法来作为负载活动变化的函数学习最佳控制设置，以及使用学习算法或机器学习来优化对LDO的控制表示本公开的新颖方面。

应当理解，任何过压周期(即，LDO输出电压的幅度高于经调节电压的标称幅度的情况)在功率效率方面可能是不期望的。然而，任何欠压周期(即，LDO输出电压的幅度低于经调节电压的标称幅度的情况)都可能是不期望的，因为它可能影响负载的正确操作，并且在一些情况下可能导致负载或更广泛的***的至少某些部分的重置。在一些情况下，最佳控制设置可以是将过压程度最小化但又没有欠压风险的设置。

因此，本公开的实施方案涉及电压调节器，特别是LDO，其监测负载活动以便确定负载电流需求何时将发生显著变化并且独立于正常的控制回路来响应对这种预期的负载电流需求变化的检测。因此，LDO可以具有独立于控制回路操作的控制器，以提供满足至少一些新负载电流需求的输出电流变化。

应当注意，控制器独立于控制回路操作，因为控制器的响应不由控制回路确定，或者作为控制回路的一部分操作。而是，控制器响应单独的负载活动信号。为了避免疑义，应当明白，控制回路将继续起作用，并且在一些实施方案中，控制器可以通过调制控制回路内的驱动电压来影响输出电流变化。还应当明白，控制回路本身也响应由变化的负载电流需求引起的任何的输出电压变化。

通过监测负载活动以检测或预测负载电流需求的变化并控制LDO以提供与新电流需求基本匹配的输出电流变化，可以显著减少输出处不想要的电压变化量。因此，可以降低对输出电容器的大值的需求，从而允许输出电容器与LDO轻松集成在同一管芯中且大小不会过大。

实施方案也可以有利地用于提供电压调节器，特别是LDO，其中经调节的输出电压的值可以在使用中可控地变化。在一些应用中，LDO能够输出可变电压可能是有利的，例如可操作以选择性地将输出电压调节到多个不同的可能电压幅度中的一者。例如，一种可能的应用是允许对包括数字处理电路(例如，计算元件)的负载进行动态电压缩放(DVS)。在DVS操作模式中，计算元件的电压供应响应于需要执行的计算量而进行调整，即，电压越高，操作就越快，并且可以执行更多的计算。

LDO的经调节的输出电压可以通过控制参考电压REF来控制。如果参考电压REF的幅值发生变化，则LDO的控制回路将操作以减小反馈信号Sfb与新参考电压之间的差异，因此将使输出电压驱动到与新参考电压相关的新水平。

按照惯例，这将需要控制回路增加或减少输出电流，直到输出电容器105已被充电或放电到新的经调节的输出电压水平。如果输出电容器105的值为大，例如，常规LDO缓解负载电流需求变化的影响的情况，则可能需要一些时间来将输出电压改变到新的经调节水平。本公开的实施方案可以允许使用比其他情况下更小的输出电容器，这意味着输出电压可以更快地改变到新的经调节的输出水平。

在一些实施方案中，控制器301可以另外可操作以提供输出电流变化以帮助改变经调节的输出电压。因此，如果经调节的输出电压增加，则通过增加参考电压REF的幅值，控制器可以被配置为控制LDO的输出级以提供增加的输出电流以便将输出电容器更快地充电到新的输出值。同样，如果经调节的输出电压降低，则控制器可以被配置为控制LDO的输出级以提供增加的输出电流以便将输出电容器更快地放电到新的输出值。

在一些情况下，LDO的经调节的输出电压值的变化可能会因为负载活动变化而被实施，因此可能在与负载电流需求的预期电流变化同时或大约同时发生。在这种情况下，控制器可以控制LDO的输出级以提供至少部分满足如上文所讨论的新电流需求的输出电流变化。这可以减少对输出电容器105充电或放电以达到新的经调节的电压水平所花费的时间。然而，在一些情况下，控制器301可以操作以控制输出电流使其随时间变化。

例如，考虑LDO最初在相对稳定的状态下操作，参考电压REF处于第一参考幅度，以便将输出电压调节到第一输出幅度，并且最初负载电流需求处于水平I1。然后负载的操作模式发生变化，这要求输出电压具有第二更高的输出幅度，并且其中负载电流需求将是更高的水平I2。响应于模式变化，参考电压的值可以改变为与所需的第二输出电压幅度相对应的第二更高的参考幅度。在一些情况下，控制器301可以被配置为响应于负载活动信号而控制相关的参考电压幅度，如图3所示。

控制器301还控制输出级以提供增加的输出电流并控制输出级以随时间改变输出电流。控制器因此可以在转变周期期间控制输出级以提供第一增加的输出电流以满足新的负载需求并且还对输出电容器充电，例如对于图6或图7的实施方案，控制器可以控制DAC在转变周期期间将DAC输出电压增加到第一增大水平。在这种转变期间的输出电流可以大于负载电流需求I2以便帮助对输出电容器105充电。在转变周期之后，控制器301然后控制LDO的输出级以减少输出电流，但是达到仍然增加到高于负载活动变化之前的原始输出电流的水平。在理想情况下，输出电流应当被设置为等于或接近负载电流需求I2的水平，使得LDO的输出电流满足新的负载电流需求。因此，控制器的操作提供了输出电压和负载电流的至少一些所需变化，并且与单独对控制回路的响应相比，可以显著减少LDO在新电压水平下操作所需的时间。

为了降低输出电压和负载电流需求，控制器可以以类似的方式操作，以将输出电流降低到低水平持续一段时间，以帮助输出电容器放电，然后控制LDO以提供与新的电流需求匹配的输出电流。

在转变周期期间和之后应用的各种控制设置和/或转变周期的持续时间可以被预定并存储在合适的存储器中和/或可以通过学习过程或机器学习以与上文讨论的类似方式进行调节或校准。

实施方案可以被实施为集成电路。实施方案可以在主机装置、尤其是便携式和/或电池供电的主机装置(诸如移动计算装置(例如膝上型计算机、笔记本或平板计算机)、游戏机、遥控装置、包括家庭温度或照明控制***的家庭自动化控制器或家用电器、玩具、诸如机器人的机器、音频播放器、视频播放器或移动电话(例如智能电话))中实施。所述装置可以是可穿戴装置，诸如智能手表。应当理解，实施方案可以被实施为在家用电器或车辆或交互式显示器中提供的***的一部分。电压调节器可以作为电源的一部分，所述电源可以是用于可以根据需要启用和禁用的至少一个处理或计算元件的电源，但是应当理解，电压调节器可以用于为其他电路供电。还提供了一种结合上述实施方案的主机装置。

技术人员将认识到，上述设备和方法(例如学习方法)的一些方面可以被体现为例如位于非易失性载体介质(诸如磁盘、CD-ROM或DVD-ROM、已编程存储器(诸如只读存储器(固件)))上或位于数据载体(诸如光学或电信号载体)上的处理器控制代码。对于许多应用，实施方案将实施于DSP(数字信号处理器)、ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)上。因此，代码可以包括常规的程序代码或微代码，或(例如)用于设置或控制ASIC或FPGA的代码。代码还可以包括用于动态地配置可再配置设备(诸如可再编程逻辑门阵列)的代码。类似地，代码可以包括用于硬件描述语言(诸如Verilog^TM或VHDL(超高速集成电路硬件描述语言))的代码。

技术人员应当理解，代码可以分布在彼此通信的多个耦合部件之间。在适当情况下，还可以使用在现场可(再)编程模拟阵列或类似装置上运行以便配置模拟硬件的代码来实施所述实施方案。

应当注意，上述实施方案示出而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计许多替代实施方案。词语“包括”不排除除了在权利要求中列出的要素或步骤之外的要素或步骤的存在，“一(a)”或“一(an)”不排除多个，并且单个特征或其他单元可以履行在权利要求中叙述的几个单元的功能。权利要求中的任何附图标记或标签都不应被解释为限制它们的范围。

Claims

1.一种电压调节器，其包括：

差分放大器，所述差分放大器被配置为在第一输入处接收从所述输出电压导出的反馈信号，并在第二输入处接收参考电压，并生成放大器输出以控制所述输出级的所述驱动电压以将所述反馈信号与所述参考电压之间的任何差异最小化；以及

2.根据权利要求1所述的电压调节器，其中所述控制器能够操作以重新配置所述输出级以提供所述驱动电压的变化以便提供所述输出电流变化中的至少一些。

3.根据权利要求2所述的电压调节器，其包括数模转换器(DAC)，所述DAC耦合到所述控制节点，使得DAC输出的变化导致所述驱动电压的变化，并且其中所述控制器被配置为控制所述DAC的输出。

4.根据权利要求3所述的电压调节器，其中所述输出级包括回路电容器，所述回路电容器的第一端子耦合到所述控制节点并且所述DAC耦合到所述回路电容器的第二端子。

5.根据权利要求3所述的电压调节器，其中所述DAC包括多个DAC电容器，每个DAC电容器具有耦合到所述控制节点的第一端子，并且其中所述DAC电容器中的每一者的第二端子能够选择性地连接到至少两个限定电压中的一者。

6.根据权利要求2所述的电压调节器，其中所述输出级包括回路电容器，所述回路电容器的第一端子耦合到所述差分放大器的输出和电压偏置源，并且所述电压调节器被配置为使得所述回路电容器的所述第一端子能够选择性地经由绕过所述电压偏置源的第一路径或包括串联的所述电压偏置源的第二路径连接到所述控制节点，并且其中所述控制器被配置为控制经由所述第一路径或所述第二路径进行的连接。

7.根据权利要求2所述的电压调节器，其中所述输出级包括回路电容器，所述回路电容器的第一端子耦合到所述控制节点和用于从所述控制节点拉出或灌入电流的一个或多个电流源，其中所述控制器被配置为控制所述一个或多个电流源以选择性地对所述回路电容器充电或放电以提供所述驱动电压的所述变化。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的电压调节器，其中所述控制器能够操作以基于对操作条件的至少一个指示来选择性地控制响应于负载活动变化而施加的所述驱动电压的所述变化。

9.根据权利要求8所述的电压调节器，其中所述操作条件包括温度和输入电压中的至少一者。

10.根据权利要求2至8中任一项所述的电压调节器，其中所述控制器能够操作以基于针对负载活动变化类型而预定的一个或多个所存储的控制设置来针对该负载活动变化类型来控制所述驱动电压的所述变化。

11.根据权利要求10所述的电压调节器，其中所述控制器还包括监测器，所述监测器用于响应于负载活动变化而监测所述输出电压以确定任何的输出电压变化的程度，并且其中所述控制器被配置为在多个负载活动变化过程中适配所述一个或多个所存储的控制设置，以便将任何的输出电压变化的程度最小化。

12.根据权利要求11所述的电压调节器，其中所述控制器包括处理模块，所述处理模块用于实施学习算法以适配所述一个或多个所存储的控制设置。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的电压调节器，其中所述控制器能够操作以重新配置所述输出装置的有效大小以便提供所述输出电流变化中的至少一些。

14.根据权利要求13所述的电压调节器，其中所述输出装置包括第一晶体管和至少一个附加晶体管，所述至少一个附加晶体管能够选择性地与所述第一晶体管并联耦合以改变所述输出装置的大小。

15.根据权利要求14所述的电压调节器，其中所述附加晶体管的栅极端子耦合到所述第一晶体管的栅极端子，所述附加晶体管的源极端子耦合到所述第一晶体管的源极端子和所述输出节点两者，并且其中所述附加晶体管的漏极端子被配置为选择性地耦合到所述第一晶体管的漏极端子和所述输入节点两者。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的电压调节器，其中所述控制器能够操作以重新配置所述输出级以提供施加到所述输出装置的所述至少一个晶体管的体端子的体偏置电压的变化以便提供所述输出电流变化中的至少一些。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的电压调节器，其中所述电压调节器能够操作以将所述输出电压选择性地调节到多个不同电压幅度中的一者，并且其中所述控制器被配置为响应于输出电压幅度的变化而控制所述输出级以在转变周期内提供来自所述输出装置的输出电流的变化，以便对耦合到所述输出节点的输出电容器充电或放电。

18.根据权利要求17所述的电压调节器，其中所述电压调节器被配置为选择性地改变所述输出电压幅度以为在使用中连接到所述输出节点的所述负载提供动态电压缩放。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的电压调节器，其包括耦合到所述输出节点的输出电容器，其中所述输出电容器与所述电压调节器集成在半导体管芯中。

20.一种用于输出经调节的输出电压的电压调节器，其包括：

21.一种用于提供经调节的输出电压的低压差电压调节器，其包括：