DE60225124T2

DE60225124T2 - Regelungseinrichtung mit kleiner Verlustspannung, mit großem Lastbereich und schneller innerer Regelschleife

Info

Publication number: DE60225124T2
Application number: DE60225124T
Authority: DE
Inventors: Dave Malmesbury Dearn; John Malcolm; Axel Pannwitz
Original assignee: Dialog Semiconductor GmbH
Current assignee: Dialog Semiconductor GmbH
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2022-07-06
Also published as: ATE386969T1; DK1378808T3; EP1378808B1; DE60225124D1; US20040004468A1; EP1378808A1; US6856124B2

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft im allgemeinen Spannungsregler und insbesondere einen Spannungsregler mit geringer Verlustspannung (LDO) mit einem geringen Ruhestrom von Null- bis Volllast, ohne eine explizite Low-Power-Stufe und einem ausgezeichneten PSRR auf Grund eines belastungsabhängigen Ruhestroms.
Stand der Technik
Lineare Regler mit kleiner Verlustspannung (LDO) werden weit verbreitet benutzt, um digitale Niederspannungsschaltungen zur Verfügung zu stellen, in denen die Arbeitspunktregelung wichtig ist. Bei diesen Anwendungen ist es üblich, dass digitale Schaltkreise unterschiedliche Betriebsstufen haben. Wenn der digitale Schaltkreis von einer Betriebsstufe in eine andere schaltet, kann die Lastanforderung an den LDO sich schnell andern. Diese schnelle Änderung der Last resultiert in einer temporären Störung der LDO Ausgangsspannung. Die meisten digitalen Schaltkreise ragieren nicht vorteilhaft auf große Spannungsstörungen. Eine wichtige Aufgabe für Spannungsregler ist es, empfindliche Schaltkreis von den störenden Spannungsänderungen der Batterie zu isolieren.
Das PSRR des Spannungsreglers verringert wesentlich die Versorgungssprünge, die bei Telefonschaltungen auftreten. Anwendungen, die Energie von LDO Spannungsreglern erfordern, werden immer empfindlicher auf Rauschen, während Frequenz- und Anwendungsbandbreiten ständig erhöht werden. Deshalb werden die Energieversorgungs-Welligkeitsunterdrückungsverhältnis-(PSRR)-Charakteristiken äußerst wichtig in Zusammenhang mit LDO Spannungsreglern.
Herkömmliche LDO Regler sind problematisch im Bereich der Sprungantwort. Die Sprungantwort ist die maximal zulässige Änderung eines Ausgangs bei einer stufenförmigen Änderung des Ladestroms und muss frequenzkompensiert sein, um eine stabile Ausgangsspannung sicherzustellen. Herkömmliche Mittel zum Kompensieren von Frequenzabhängigkeiten begrenzen das Belastungsregelungsverhalten und die Genauigkeit des Ausgangs.
Eine geringer Ruhestrom oder Grundstrom ist für die Effizienz eines LDO Spannungsreglers wichtig. Der Stand der Technik von 1 zeigt die grundlegenden Ströme eines derartigen LDO Reglers 4, der die Batteriespannung Vbat 5 regelt. Der Ruhestrom Iq3 ist die Differenz zwischen dem Eingangsstrom Ii1 und dem Ausgangsstrom Io2: Iq = Ii – Io.
Der Ruhestrom besteht aus einem Vorspannungsstrom (wie einem Bandlücken-Referenz-, Abtastwiderstands- oder Fehlerverstärkerströmen) und dem Gatetreiberstrom des Serienpassglieds, welche nicht zur Ausgangsleistung beitragen. Der Betrag des Ruhestroms wird meistens durch das Serienpassglied, Topologien, Umgebungstemperatur usw. bestimmt.
Gemäß dem Stand der Technik wird eine sehr niedrige Energiestufe oft eingeführt, um einen großen Ausgangslastbereich abzudecken. Der Stand der Technik von 2 stellt ein typisches Beispiel der Treiberstufe einer derartigen Lösung bildlich dar. Es gibt eine High-Power-Treiberstufe 21, die einen Ausgangslastbereich z. B. von 10 mA bis 140 mA abdeckt. Zusätzlich gibt es eine andere, weitere Low-Power-Treiberstufe 22, die einen Ausgangslastbereich von 0 mA bis 10 mA abdeckt. Der Ruhe- oder Abfallstrom der Low-Power-Treiberstufe ist relativ gering, aber besagter Ruhestrom der High-Power-Teiberstufe liegt üblicherweise in der Größenordnung von 100 μA. Das heißt, dass bei Ausgangsströmen über 10 mA bis zu 1% des Ausgangsstroms verschwendet werden. Ein anderes Problem ist das Schalten, das für jeden Wechsel von einer Powerstufe in die andere erforderlich ist, was empfindliche Schaltkreise möglichen Fehlfunktionen aussetzt.
Das U.S. Patent 6,246,221 B1 (von Xi) beschreibt einen Spannungsregler mit Hochenergieversorgungs-Welligkeitsunterdrückungsverhältnis (PSRR), der intern kompensiert ist, mit geringer Verlustspannung (LDO), welcher eine Ausgangs-PMOS-Passvorrichtung verwendet. Der Spannungsregler verwendet eine nicht invertierende, variable verstärkende Verstärkerstufe, um ihre Verstärkung in Antwort auf einen Laststrom einzustellen, der durch die Ausgangs-PMOS-Vorrichtung fließt, so dass der Laststrom abnimmt, die Verstärkung zunimmt, wobei ein zweiter Pol, der dem Spannungsregler zugeordnet ist, über eine Einheits-Verstärkungsfrequenz geschoben wird, die dem Spannungsregler zugeordnet ist.
Das U.S. Patent 6,304,131 B1 (von Huggins et al.) offenbart einen Spannungsregler mit Hochenergieversorgungs-Welligkeitsunterdrückungsverhältnis, der intern kompensiert ist, mit geringer Verlustspannung (LDO), der eine Ausgangs-PMOS-Passvorrichtung verwendet. Der Spannungsregler verwendet eine Zwischenverstärkerstufe, die ausgebildet ist von einer Commonsource-, stromspiegelbelasteten PMOS Vorrichtung, um die herkömmlichen Sourcefolgerimpedanzpuffer zu ersetzen, welche herkömmlich Miller-Kompensations-Techniken zugeordnet sind. Die Kompensation wird durch die Verwendung eines kleinen inneren Kondensators erreicht, der einen sehr niederfrequenten, dominanten Pol am Ausgang der Eingangsstufe vorsieht.
Das U.S. Patent 6,340,918 B2 (von Taylor et al.) zeigt eine Frequenzkompensation von Mehrstufenverstärker-Schaltkreisen. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, stellt die Erfindung ein Schema zur Frequenzkompensation für negativ rückkoppelnde Verstärkerschaltkreise, wie Spannungsregler, und insbesondere für Regler mit geringer Verlustspannung (LDO), zur Verfügung. Ein Verstärkerschaltkreis weist eine erste Verstärkerstufe, die eine zweite Verstärkerstufe steuert, welche zwischen einem Spannungseingangsknoten und einem Ausgangsknoten eingebunden ist. Ein Frequenzkompensationsschaltkreis ist zwischen einem Kompensationsschaltkreisknoten der Verstärkerstufe und einem Regeleingang der Verstärkerstufe eingebunden.
Die US-A-5 631 598 (MIRANDA EVALDO M ET AL.) offenbart einen Spannungsregler mit geringer Verlustspannung, der kompensiert ist mittels Vorsehen eines Kompensationswiderstands über einem Ausgangsanschluss des Reglers und einer Ausgangsleitung von einer Eingangsstufe, die eine Vergleichsspannung und eine Spannung, die aus einem geregelten Ausgangssignal am Ausgangsanschluss hergeleitet wird, vergleicht.
Die US-B-6 225 8571 (BROKAW A PAUL) offenbart einen nicht invertierenden Treiberschaltkreis für einen Spannungsregler mit geringer Verlustspannung, der eine ebenenverschiebende Inverterstufe gefolgt von einer normalisierenden Inverterstufe verwendet.
Die US-A-6 046 577 (RINCON-MORA GABRIEL A ET AL) offenbart einen Spannungsregler mit geringer Verlustspannung, der einen Spannungsantwortverstärkungsschaltkreis beinhaltet, der zu dem änderungsratenbeschränkten Knoten am Steuerausgang des LDO Spannungsreglerausgangstransistors hinzugefügt wird und eine verbesserte Sprungantwortleistung vorsieht für die Anwendung verschiedener Laststromstufenanregungen, wobei kein Standby- oder Ruhestrom unter Nullausgabestromlastbedingungen erforderlich ist.
Die US-A-5 966 004 (KADANKA PETER) offenbart ein elektronisches System mit einem Regler, der seine Versorgungsvorrichtung mit einer Verbrauchervorrichtung über einen Reihenschalter koppelt und einen Ausgangsstrom Iout vorsieht. Ein Nebenstomkreisschalter (220) ist über dem Ausgang vorgesehen. Schnelle Wechsel von Iout auf Grund des An- und Ausschaltens der Verbrauchervorrichtung werden durch den Regler aufgenommen.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Spannungsregler mit geringer Verlustspannung (LDO), der einen breiten Bereich von Null bis Volllast mit einem geringen Ruhestrom hat.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schaltkreis für einen Spannungsregler mit geringer Verlustspannung zur Verfügung zu stellen ohne das Erfordernis des Schaltens auf Grund von Laständerungen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schaltkreis für einen Spannungsregler mit geringer Verlustspannung (LDO) ohne eine explizite Low-Power-Stufe zur Verfügung zu stellen.
Noch eine weitere Aufgabe ist es, ein ausgezeichnetes Energieversorgungs-Welligkeitsunterdrückungsverhältnis (PSRR) zu erzielen.
Gemäß den Aufgaben dieser Erfindung wird ein Schaltkreis für einen Spannungsregler mit geringer Verlustspannung mit einem breiten Ausgangslastbereich ohne eine explizite Low-Power-Stufe erreicht, wie in Anspruch 1 definiert. Besagter Schaltkreis weist erstens eine langsame Regelschleife auf, die eine die eine Differenzverstärkerstufe umfasst, in der der Ruhestrom durch die Größe des Ausgangslaststroms variiert wird, mit einem Eingangs- und einem Ausgangssignal, wobei das Eingangssignal eine Spannung aus einem Spannungsteiler und das Ausgangssignal ein Eingangssignal einer schnellen Regelschleife ist. Ferner weist der Schaltkreis einen Spannungsteiler, der zwischen Masse und dem Drain eines Ausgangstransistors hängt, und eine schnelle Regelschleife auf, die aufweist einen Kondensator, der zwischen dem Drain des Ausgangstransistors und dem Ausgang der Differenzverstärkerstufe der langsamen Regelschleife hängt, eine Verstärkerstufe mit einem Eingangssignal und einem Ausgangssignal, wobei das Eingangssignal das Ausgangssignal aus der Verstärkerstufe der langsamen Regelschleife und das Ausgangssignal das Eingangssignal einer Ausgangstreiberstufe ist, eine Ausgangstreiberstufe, bei der die Verstärkung der Ausgangstreiberstufe durch die Größe des Ausgangslaststroms variiert wird, mit einem Eingangssignal und einem Ausgangssignal, wobei das Eingangssignal das Ausgangssignal aus der Verstärkerstufe und das Ausgangssignal des Eingangssignal des Ausgangstransistors ist, und der Ausgangstransistor einen Eingang und einen Ausgang hat, wobei der Eingang aus dem Ausgang der Ausgangstreiberstufe und einer ungeregelten Batteriespannung besteht, und der Ausgang ein Laststrom ist, der an die langsame Regelschleife und die schnelle Regelschleife angeschlossen ist.
Gemäß den weiteren Aufgaben der Erfindung wird ein Verfahren, wie in Anspruch 6 definiert, um eine geregelte Spannung mit einem großen Ausgangslastbereich ohne eine explizite Low-Power-Stufe und mit einem ausgezeichneten PSRR zu erhalten, das eine langsame Regelschleife, die eine Differenzverstärkerstufe und einen Spannungsteiler umfasst, eine schnelle Regelschleife vorsieht, die einen Kondensator, eine Verstärkerstufe und eine Ausgangstreiberstufe und einen Ausgangstransistor vorsieht. Der erste Schritt ist es, die Größe des Ausgangslaststroms zu bestimmen und der zweite Schritt ist es, den Ruhestrom der verstärkenden Komponenten des Schaltkreises proportional zum Ausgangsstrom zu setzen.
Gemäß weiteren Aufgaben der Erfindung wird ein Verfahren erzielt, um eine geregelte Spannung mit einem großen Ausgangslastbereich ohne eine explizite Low-Power-Stufe und mit einer ausgezeichneten PSRR erzielt, das eine langsame Regelschleife, die eine Differenzverstärkerstufe und einen Spannungsteiler umfasst, eine schnelle Regelschleife, die einen Kondensator, eine Verstärkerstufe und eine Ausgangstreiberstufe umfasst, und einen Ausgangstransistor vorsieht.
Der erste Schritt ist es festzustelen, ob sich der Ausgangslaststrom ändert. Wenn keine Änderung des Ausgangslaststroms aufgetreten ist, wird die Feststellung wiederholt. Wenn der Ausgangsstrom sinkt, wird der Ausgangspol abgesenkt, der Pol des Ausgangstransistors wird abgesenkt, der Pol von Verstärker und Kondensator wird abgesenkt, der Ruhestrom von verstärkenden Komponenten des Schaltkreises wird proportional zum Ausgangsstrom eingestellt, und die Feststellung, ob der Ausgangsstrom sich geändert hat, wird wiederholt.
Wenn der Ausgangsstrom steigt, wird der Ausgangspol angehoben, der Pol des Ausgangstransistors wird angehoben, der Pol von Verstärker und Kondensator wird angehoben, der Ruhestrom von verstärkenden Komponenten des Schaltkreises wird proportional zum Ausgangsstrom eingestellt, und die Feststellung, ob der Ausgangsstrom sich geändert hat, wird nochmals wiederholt.
Beschreibung der Zeichnungen
In den begleitenden Zeichnungen, die einen wesentlichen Teil dieser Beschreibung bilden, ist gezeigt:
1 nach Stand der Technik stellt die Hauptströme eines LDO-Schaltkreises bildlich dar.
2 nach Stand der Technik zeigt ein typisches Beispiel der Ausgangstreiberstufe eines LDO mit einem großen Ausgangsbereich.
3 zeigt die grundlegende Architektur des erfundenen Schaltkreises.
4 zeigt, wie die Pole des Schaltkreises von dem Ausgangsstrom abhängen.
5 stellt bildlich dar, dass der erfundene Schaltkreis nur eine Ausgangstreiberstufe benötigt.
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Ausgangstransistortreiberstufe.
7 zeigt ein grundlegendes Verfahren, wie der Ruhestrom proportional zum Ausgangslaststrom eingestellt wird.
8 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens, welches bildlich darstellt, wie der Ruhestrom eingestellt wird.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele offenbaren einen Schaltkreis für einen Spannungsregler mit geringer Verlustspannung (LDO) mit einem großen Ausgangslastbereich und einer schnellen internen Regelschleife. Der Lastbereich von Null- bis Volllast wird mit einem niedrigen Ruhestrom und ohne explizite Low-Power-Stufe erreicht. Der Prozentsatz des Ruhestroms verglichen mit dem Ausgangsstrom ist über den gesamten Lastbereich konstant. Zusätzlich wird auf Grund des lastabhängigen Ruhestroms ein ausgezeichnetes Energieversorgungs-Welligkeitsunterdrückungsverhältnis (PSRR) erzielt.
3 zeigt die grundlegende Architektur des erfundenen Schaltkreises. Der LDO Schaltkreis hat eine schnelle interne Regelschleife 31, eine langsame Regelschleife 32, einen Verstärker 33 für die langsame Regelschleife, einen Verstärker 34 für die schnelle Regelschleife, eine Treiberstufe 35, einen Ausgangstransistor 36, eine Spannungsteiler, der die Widerstände 37 und 38 aufweist, eine Referenzspannung Vref 39, eine ungeregelte Batteriespannung Vbat 30, eine Ausgangsspannung 41 und einen Miller'schen Kondensator Cc 42. Der Ruhestrom besagten Verstärkers 33 für die langsame Regelschleife und der Ruhestrom besagter Treiberstufe 35 wird mit der Größe des Ausgangslaststroms variiert.
Der Schaltkreis ist intern kompensiert und verwendet den Miller'schen Kondensator Cc 42, um sicherzustellen, dass der interne Pol dominanter ist als der Ausgangspol, wie bei der üblichen Miller'schen Kompensation. Jedoch ist eine Hauptidee der Erfindung, die Verstärkung des Verstärkers 34 und der Treiberstufe 35 so weit als möglich zu erhöhen, was vorsieht, dass die schnelle Regelschleife 31 aus eigener Kraft stabil bleibt. Auf diese Weise können das Energieversorgungs-Welligkeitsunterdrückungsverhältnis (PSRR), das Last- und Leitungsverhalten weit über die herkömmliche Einheitsverstärkungsbandbreite der langsamen Regelschleife 32 erhöht werden.
Um besagte Steigerung der Verstärkung des Verstärkers 34 und der Treiberstufe 35 zu erreichen, muss der nächste dominante Pol (der des Gatewiderstands des Ausgangstransistors 36) über die gesamte Einheitsverstärkungsbandbreite der schnellen Regelschleife bewegt werden. Dies ist nur mit einem großen Ruhestrom in der Treiberstufe 35 möglich.
Üblicherweise werden ein großes PSRR und Last- und Übergangsleitungsverhalten nur bei großen Ausgangsströmen erfordert, während bei geringen Ausgangsströmen die gute Performance weniger wichtig ist.
4 zeigt im Prinzip, dass der Pol, der mit dem Ausgangstransistor ausgebildet ist, abnimmt, wenn der Ausgangslastpol abnimmt, wobei die schnelle Regelschleife stabil gehalten wird. In 4 gibt die gepunktete Linie 43 eine Situation mit verringertem Laststrom wieder, die durchgezogene Linie 44 zeigt eine Situation mit hohem Laststrom. Die Ecke 45 in der durchgezogenen Linie 44 gibt besagten Ausgangspol wieder, die andere Ecke 46 in der durchgezogenen Linie 44 gibt besagten Ausgangstransistorpol in einer Situation mit hohem Ausgangsstrom wieder. Die Ecken 47 und 48 geben die entsprechenden Ausgangspole in einer Situation mit verringertem Strom wieder.
Um den gesamten Regler stabil zu halten (nicht nur die schnelle Regelschleife), muss der Pol, der durch den Miller'schen Kondensator Cc gebildet ist, dominant sein. Die Einheitsverstärkungsbandbreite der langsamen Regelschleife, welche die g Einheitsverstärkungsbandbreite des gesamten Reglers ist, ist Gu = gm(gain1)/Ccwobei Gu besagte Einheitsverstärkungsbandbreite ist, gm(gain1) die Verstärkung oder das Spannungs-Strom Verhältnis des Verstärkers 33 von 3 ist.
Es ist möglich, besagte gesamte Gewinnbandbreite Gu sehr niedrig einstellen, so dass die langsame Regelschleife oder der gesamte Regler stabil bleibt, jedoch kann für eine bessere Performance besagter Gewinn gm(gain1) des Verstärkers 33, der in 3 gezeigt ist, auch variiert werden, wenn der Ausgangsstrom fällt. Dies heißt effektiv, dass, wenn der Ausgangsstrom fällt und daher der Ausgangspol fällt, dann nicht nur der Treiber/Ausgangstransistorpol fällt, und die schnelle Regelschleife stabil hält, sondern auch der gain1/Cc Pol fällt, wenn der Ausgangsstrom fällt, und den gesamten Regler stabil hält.
Die Tatsache, dass der niedrigere Ruhestrom verwendet wird, wenn der Ausgangsstrom fällt, heißt, dass eine spezielle Low-Power-Stufe nicht benötigt wird. Dies ist vorteilhaft, da es kein Erfordernis mehr dafür gibt, abzuschätzen, wann man in eine Low-Power-Stufe gehen soll, und da insgesamt weniger Ruhestrom benötigt wird und irgendein Schalten zwischen Powerstufen nicht mehr erforderlich ist.
5 zeigt, dass im Unterschied zum Stand der Technik von 2 die spezielle Low-Power-Treiberstufe nicht mehr benötigt wird. Der Ruhe- oder Abfallstrom ist variabel, abhängig von der Ausgangslast, und ist beständig in der Größenordnung von 0,5%. Dies heißt, dass bei einer höheren Last, in der mehr Ruhestrom benötigt wird, dieser zur Verfügung gestellt werden kann, aber bei einer geringeren Last, bei der er nicht erforderlich ist, er nicht verschwendet wird. Die Treiberstufe der Erfindung kann effizient z. B. einen Lastbereich von 0 bis 140 m als eine einzige Treiberstufe bewerkstelligen.
6 zeigt das Layout der Ausgangstransistortreiberstufe. Besagte Treiberstufe weist einen Eingangstransistor 61, einen MOS Transistor mit Kontakt zur Halbleitermasse als p-Stromspiegel 62, ein MOS Transistor mit Kontakt zur Halbleitermasse als p-Treiber 63, eine Batteriespannung 64 und ein Widerstand 65. Besagter Widerstand, der gemäß einem Ausführungsbeispiel z. B. einen Widerstand von 1 MΩ hat, verhindert, dass der Widerstand der Drain des P-Spiegels 65 unendlich wird. Um den Gatewiderstand des p-Treibertransistors 63 zu treiben, wird ein Stromspiegel verwendet. Besagter Stromspiegel hat sowohl einen niedrigen Treiberwiderstand als auch den Vorteil, dass der Treiberstrom, der verwendet wird, proportional zum Ausgangsstrom ist. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass an Stelle von p-Kanälen auch n-Kanäle verwendet werden können.
7 zeigt ein grundlegendes Verfahren, wie eine geregelte Spannung mit einem großen Ausgangslastbereich ohne eine explizite Low-Power-Stufe und mit einem im Mittel geringen Ruhestrom erreicht werden kann. Schritt 71 stellt bildlich die Größe des Ausgangslaststroms dar, der verwendet wird, um in Schritt 72 den Ruhestrom der Hauptverstärkerkomponenten des Schaltkreises proportional zum Ausgangsstrom einzustellen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wurden der Ruhestrom des Verstärkers der langsamen Regelschleife und der Ausgangstreiberstufe proportional zum Ausgangsstrom eingestellt.
8 stellt bildlich ein Verfahren dar, wie ein großer Ausgangslastbereich ohne eine explizite Low-Power-Treiberstufe bei geringem Ruhestrom erreicht werden kann. Der erste Schritt 81 weist die Feststellung auf, ob der Ausgangsstrom sich geändert hat. Wenn keine Änderung aufgetreten ist, wird die Feststellung einer Veränderung des Ausgangsstroms wiederholt. Schritt 82 kommt zu Geltung, wenn der Ausgangsstrom sich geändert hat. Im Falle, dass der Ausgangsstrom sich verringert hat, dann wird in Schritt 83 der Ausgangspol verringert, nachfolgend in Schritt 84 wird der Ausgangstransistorpol verringert, nachfolgend in Schritt 85 wird der gain1/Cc Pol verringert und im weiteren Schritt der Ruhestrom proportional zum Ausgangsstrom eingestellt. Mit dem abschließenden Schritt 87 wird die gesammte Reihe des Verfahrens wiederholt.
Im Falle eines steigenden Stroms in Schritt 82, wird in Schritt 87 der Ausgangspol erhöht, nachfolgend wird in Schritt 88 der Ausgangstransistorpol erhöht, nachfolgend in Schritt 89 wird der gain1/Cc Pol erhöht und abschließend ist der Strom proportional zum Ausgangsstrom in Schritt 86 eingestellt. Mit dem abschließenden Schritt 86 wird die gesamte Reihe des Verfahrens wiederholt.

Claims

Schaltkreis, um einen Spannungsregler mit geringer Verlustspannung mit einem großen Ausgangslastbereich ohne eine explizite Low-Power-Stufe zu erreichen, der aufweist: eine langsame Regelschleife (31), die eine Differenzverstärkerstufe (33) umfasst, in der der Ruhestrom durch die Größe des Ausgangslaststroms (41) variiert wird, mit einem Eingangs- und einem Ausgangssignal, wobei das Eingangssignal eine Spannung aus einem Spannungsteiler (37, 38) und das Ausgangssignal ein Eingangssignal einer schnellen Regelschleife ist; wobei der Spannungsteiler (37, 38) zwischen Masse und dem Drain eines Ausgangstransistors (36) hängt, und eine schnelle Regelschleife folgendes umfasst: einen Kondensator (42), der zwischen dem Drain des Ausgangstransistors (36) und dem Ausgang der Differenzverstärkerstufe (33) der langsamen Regelschleife hängt; dadurch gekennzeichnet, dass die schnelle Regelschleife weiter aufweist: eine Verstärkerstufe (34) mit einem Eingangssignal und einem Ausgangssignal, wobei das Eingangssignal das Ausgangssignal aus der Verstärkerstufe (33) der langsamen Regelschleife und das Ausgangssignal das Eingangssignal einer Ausgangstreiberstufe (35) ist; eine Ausgangstreiberstufe (35), bei der die Verstärkung der Ausgangstreiberstufe (35) durch die Größe des Ausgangslaststroms variiert wird, mit einem Eingangssignal und einem Ausgangssignal, wobei das Eingangssignal das Ausgangssignal aus der Verstärkerstufe (34) und das Ausgangssignal des Eingangssignal des Ausgangstransistors (36) ist, und wobei der Ausgang aus der Ausgangsstufe einen Drain eines ersten MOS Transistors (62) umfasst, und wobei der Drain weiter mit einer Source des ersten MOS Transistors über einen Widerstand (65) verbunden ist; und der Ausgangstransistor (36) einen Eingang und einen Ausgang hat, wobei der Eingang aus dem Ausgang der Ausgangstreiberstufe (35) und einer ungeregelten Batteriespannung (30) besteht, und der Ausgang ein Laststrom ist, der an die langsame Regelschleife und die schnelle Regelschleife angeschlossen ist.
Schaltkreis nach Anspruch 1, bei dem der Spannungsteiler (37, 38) eine Reihe aus zwei Widerständen ist.
Schaltkreis nach Anspruch 1, bei dem der Ausgangstransistor (36) entweder ein MOS-Transistor mit einem Kontakt zur Halbleitermasse oder ein bipolarer Transistor ist.
Schaltkreis nach Anspruch 1, bei dem der Stromspiegel (63, 64) einen MOS Transistor mit Kontakt zur Halbleitermasse umfasst.
Schaltkreis nach Anspruch 1, bei dem die Source des ersten MOS Transistors (62) der Ausgangstreiberstufe mit der Source des Ausgangstransistors (63) verbunden ist, wobei die Gates von beiden Transistoren miteinander verbunden sind, und der weiter einen Eingangstransistor umfasst, der mit einem Gate und mit dem Drain des ersten MOS-Transistors (62) der Ausgangstreiberstufe (35) und mit einem Gate des Ausgangstransistors (36) verbunden ist.
Verfahren, um eine geregelte Spannung mit einem großen Ausgangslastbereich ohne eine explizite Low-Power-Stufe und mit einem ausgezeichneten Energieversorgungs-Welligkeitsunterdrückungsverhältnis (PSRR) zu erhalten, aufweisend: Bereitstellen einer langsamen Regelschleife (32), die eine Differenzverstärkerstufe (31) und einen Spannungsteiler (37, 38) umfasst, mit einem Eingangssignal und einem Ausgangssignal, wobei das Eingangssignal eine Spannung aus dem Spannungsteiler, der zwischen Masse und dem Drain eines Ausgangstransistors (36) hängt, und das Ausgangssignal aus der Differenzverstärkerstufe (33) ein Eingangssignal einer schnellen Regelschleife ist; wobei die schnelle Regelschleife einen Kondensator (42), der zwischen dem Drain des Ausgangstransistors (36) und dem Ausgang der Differenzverstärkerstufe (33) der langsamen Regelschleife hängt; eine Verstärkerstufe (34) mit einem Eingangssignal und einem Ausgangssignal, wobei das Eingangssignal das Ausgangssignal aus der Differenzverstärkerstufe (33) langsamen Regelschleife und das Ausgangssignal das Eingangssignal einer Ausgangstreiberstufe (35) ist, wobei die Ausgangstreiberstufe ein Eingangssignal und ein Ausgangssignal hat, wobei das Eingangssignal das Ausgangssignal der Verstärkerstufe (34) ist, und das Ausgangssignal das Eingangssignal eines Ausgangstransistors (36) ist, und an dem Ausgangstransistor, wobei die Ausgangstreiberstufe (35) einen ersten MOS Transistor (62) umfasst, bei dem Drain und Source über einen Widerstand verbunden sind, und bei dem der Drain des ersten MOS Transistors den Ausgangstransistor (35) treibt, Feststellen (81), ob sich der Ausgangslaststrom ändert; wenn keine Änderung des Ausgangslaststroms aufgetreten ist, Wiederholen der Feststellung; wenn (82) der Ausgangsstrom sinkt, mit folgenden Schritten fortfahren: Absenken (83) des Ausgangspols; Absenken (84) des Pols des Ausgangstransistors; Absenken (85) des Pols aus dem Verstärker und dem Pol des Kondensators; Einstellen (86) des Ruhestroms von verstärkenden Komponenten des Schaltkreises proportional zum Ausgangsstrom; Zurückkehren zur Feststellung, ob sich der Ausgangsstrom geändert hat; wenn (82) der Ausgangsstrom steigt, mit folgenden Schritten fortfahren: Anheben (87) des Ausgangspols; Anheben (88) des Pols des Ausgangstransistors; Anheben (89) des Pols aus dem Verstärker und dem Pol des Kondensators; Einstellen (86) des Ruhestroms von verstärkenden Komponenten des Schaltkreises proportional zum Ausgangsstrom; Zurückkehren zur Feststellung, ob sich der Ausgangsstrom geändert hat.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Ruhestrom der Ausgangstreiberstufe proportional zum Ausgangslaststrom eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Ruhestrom des Differenzverstärkers (33) der langsamen Regelschleife proportional zum Ausgangsstrom eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Ruhestrom des Differenzverstärkers (33) der langsamen Regelschleife und der Ruhestrom der Ausgangstreiberstufe proportional zum Ausgangsstrom eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Ausgangstransistor aus einem MOS-Transistor mit Kontakt zur Halbleitermasse oder aus einem bipolaren Transistor besteht.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der erste MOS Transistor (62) Verbindung zur Halbleitermasse hat.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Source des MOS-Transistors (62), der als Stromspiegel verwendet wird, mit der Source des Ausgangstransistors (63) verbunden ist, wobei die Gates von beiden Transistoren miteinander verbunden sind und weiter einen Eingangstransistor (61) umfassen, der mit einem Gate und dem Drain des MOS-Transistors (62) der Ausgangstreiberstufe (35) und einem Gate des Ausgangstransistors (36) verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem ein Widerstand mit hoher Impedanz (65) die Source und den Drain des ersten MOS-Transistors (62) verbindet.