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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Schaltung eines Reglers mit geringem Spannungsabfall. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Energieverwaltung eines Reglers mit geringem Spannungsabfall.
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Mikrocontroller bzw. Mikroprozessoren bzw. jegliche andere zur Regelung integrierter Schaltungsanordnungen verwendete Vorrichtungen können in vielen verschiedenen Arten elektronischer Geräte angewendet werden. In vielen dieser Anwendungen haben sie ein typisches Nutzungsprofil mit einer äußerst kurzen Programmausführungszeit (z. B. einige Mikrosekunden), gefolgt von einem Übergang in eine Niedrigleistungsbetriebsart. Insbesondere dann, wenn integrierte Schaltungen in tragbaren elektronischen Geräten verwendet werden, besteht das Hauptziel immer in einer Stromeinsparung, da die zur Stromversorgung der Geräte, die derartige Schaltungen umfassen, verwendeten Batterien eine lange Lebensdauer haben müssen.
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In vielen Mikrocontrollern bzw. Mikroprozessoren werden der Digitalkern und ebenso andere Teile der Vorrichtung durch einen Spannungsregler mit geringem Spannungsabfall (LDO, engl. „low dropout”) gespeist. Ein LDO-Regler ist ein linearer Spannungsregler, der die als stabile Versorgungsspannung für einen Mikrocontroller zu verwendende Hauptversorgungsspannung mit geringem Spannungsabfall regelt. Der LDO selbst verbraucht jedoch fortwährend Strom, und es ist deshalb wünschenswert, den LDO auszuschalten oder ihn in einen Niedrigleistungszustand zu schalten, wenn der Mikrocontroller bzw. jedes beliebige andere mit dem LDO gekoppelte Bauteil nicht verwendet werden. Da der Mikrocontroller manchmal lediglich für eine relativ kurze Zeitspanne eingeschaltet wird, bedeutet dies, dass der LDO in diesem Fall extrem schnell ein- und ausgeschaltet werden muss. Leider verbraucht ein LDO, der auf das Erreichen einer schnellen Umschaltung ausgelegt ist (d. h. Ein- und Ausschalten bzw. Aktivierung und Deaktivierung des LDO), eine große Menge an Strom. Andernfalls haben die LDO-Schaltkreise lange Einschwingzeiten und brauchen deshalb nach ihrer Aktivierung lange für die Einschwingung – typischerweise viel länger als die Programmausführungszeit eines Mikrocontrollers o. ä. beträgt. Da der LDO die Ausgangsspannung während einer relativ kurzen Aktivzeit nicht einschwingen kann, kann dies zu unvorhersehbaren und inkorrekten Ausgangsspannungen an dem Ausgang des LDO führen. Es gibt allgemein einen Kompromiss zwischen der Schaltfähigkeit, d. h. der Einschwingzeit eines LDO, und seinem Stromverbrauch.
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Einige herkömmliche Lösungen verringern einen Fehler der Ausgangsspannung des LDO durch einen Fensterkomparator. Der Komparator ist mit dem Ausgang gekoppelt und überwacht ständig die Ausgangsspannung des LDO. Wenn die Ausgangsspannung des LDO einen bestimmten Toleranzbereich überschreitet, wird die Ausgangsspannung korrigiert, indem dem entsprechenden Knoten Strom zugeführt wird. Der Fensterkomparator erfordert jedoch zusätzliche Schaltkreise sowie einige Referenzspannungen. Des Weiteren kann der Fensterkomparator während inaktiver Zeitspannen nicht ausgeschaltet werden. Dementsprechend erhöht sich der Stromverbrauch, und die benötigte Chipfläche wird größer.
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Aus der Veröffentlichung von Weinfurtner et al., „Advanced Controlling Scheme for a DRAM Voltage Generator System”, IEEE J. of Solid-State Circuits, Vol. 35, No. 4, Seiten 552–563, April 2000, ist ein Verfahren zur Schaltung eines Reglers bekannt, bei dem eine tatsächliche Aktivzeit einer Stromanforderung von einer elektronischen Vorrichtung bestimmt wird. Entsprechend wird ein Regler in Reaktion auf die Stromanforderung zu einem Zeitpunkt aktiviert, der mit dem Beginn der tatsächlichen Aktivzeit der Stromanforderung übereinstimmt. Die Aktivierung erfolgt eine aktivierte Aktivzeit lang für eine Dauer, die zumindest gleich lang wie die tatsächliche Aktivzeit und lange genug ist, um die Ausgangsspannung des Reglers mit geringem Spannungsabfall einschwingen zu lassen. Anschließend wird der Regler mit geringem Spannungsabfall deaktiviert.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Schaltung zur Ansteuerung eines LDO bereitzustellen, der zur diskontinuierlichen Versorgung einer elektronischen Vorrichtung mit Strom verwendet werden kann und im Vergleich zu dem Stand der Technik weniger komplex ist und einen geringeren Stromverbrauch hat.
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Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Schaltung eines Reglers mit geringem Spannungsabfall bereit. Das Verfahren umfasst die Bestimmung einer tatsächlichen Aktivzeit einer Stromanforderung von einer elektronischen Vorrichtung und die Aktivierung des Reglers mit geringem Spannungsabfall als Reaktion auf die Stromanforderung zu einem Zeitpunkt, der mit dem Beginn der tatsächlichen Aktivzeit der Stromanforderung übereinstimmt, eine aktivierte Aktivzeit lang für eine Dauer, die zumindest gleich lang wie die tatsächliche Aktivzeit ist, jedoch lange genug, um die Ausgangsspannung des Reglers mit geringem Spannungsabfall einzuschwingen, und die Deaktivierung des Reglers mit geringem Spannungsabfall. Die Dauer der Leistungsanforderung wird bestimmt, so dass Strom lange genug zur Durchführung einer bestimmten Operation bereitgestellt wird. Zu Beginn der Zeit, in der der Mikrocontroller die Stromanfrage stellt, wird der Regler mit geringem Spannungsabfall aktiviert oder eingeschaltet. Der Regler mit geringem Spannungsabfall bleibt zumindest dieselbe Zeitspanne lang aktiviert wie die Dauer der Stromanforderung (d. h. die Zeitspanne, in der die elektronische Vorrichtung Strom von dem LDO anfordert) und kann dann deaktiviert oder ausgeschaltet werden. Auf diese Weise wird der von dem LDO verbrauchte Strom verringert, wodurch die Belastung der Stromversorgungsbatterie verringert wird. Dieses Verfahren kann durch eine kleine Erweiterung des digitalen Regelkreises lediglich zur Aktivierung des Reglers mit geringem Spannungsabfall leicht implementiert werden. Es ist keine zusätzliche Hardware wie Komparatoren oder Schalter notwendig. Die die Stromanforderung ausgebende elektronische Vorrichtung kann ein Mikrocontroller oder ein Mikroprozessor sein.
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Der Schritt der Aktivierung kann durch Senden eines Aktivierungssignals an den Regler mit geringem Spannungsabfall durch einen unabhängigen Digitalregler durchgeführt werden. Der Digitalregler kann die Stromanforderung von einer anderen elektronischen Vorrichtung (z. B. einem Mikrocontroller) empfangen und ein Aktivierungssignal erzeugen, das den LDO während der Dauer der Stromanforderung einschaltet. Durch die Verwendung eines separaten Digitalreglers kann eine lediglich geringe Modifizierung der digitalen Schaltung erzielt werden, ohne die elektronische Vorrichtung (z. B. den Mikrocontroller) zu beeinträchtigen.
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In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren ferner die Verlängerung der aktivierten Aktivzeit des Reglers mit geringem Spannungsabfall bezogen auf die tatsächliche Aktivzeit der Stromanforderung. Die aktivierte Aktivzeit des LDO (die Zeitspanne, in der der LDO eingeschaltet ist) wird unabhängig von der tatsächlichen Aktivzeit der Stromanforderung verlängert. Dies kann ebenso dadurch erreicht werden, indem der Digitalregler so konfiguriert wird, dass er ein Aktivierungssignal an den LDO sendet, um die aktivierte Aktivzeit des LDO bezogen auf die Aktivzeit der Stromanforderung zu verlängern. Ein angemessener LDO-Aufbau kann eine Regelungszeitkonstante (zur Einschwingung benötigte Zeit des Schaltkreises nach dem Einschalten) von zumindest einer Größenordnung größer als z. B. die Mindestaktivzeit eines Mikrocontrollers haben, die einige Mikrosekunden betragen kann. Als Folge dessen schwingt sich der LDO nicht ein, wenn er lediglich für ein paar Mikrosekunden aktiviert wird. Wenn eine Kette dieser kurzen Aktivzeitereignisse (Einschalten des LDO lediglich für die Zeitspanne jeder Stromanforderung des Mikrocontrollers und Ausschalten während der gesamten restlichen Zeit) auftritt, könnte es eine erhebliche Abweichung der Ausgangsspannung des LDO geben, die sich auf Grund einer Ladungsanhäufung entweder in einer zunehmenden oder einer abnehmenden Richtung in dem Ausgangskondensator des LDO ergeben kann, da die Ausgangsspannung des LDO vorwiegend ungeregelt ist. Das Ergebnis ist eine Ausgangsspannung des LDO, die von dem beabsichtigten Wert erheblich abweichen kann, was zu ernsthaften Problemen in den durch den LDO gespeisten Schaltkreisen führen kann. Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die gelegentliche Verlängerung der Zeitspanne, in der der LDO eingeschaltet ist, bezogen auf die Dauer der Stromanforderung einen bestimmten Umfang der Ausgangsspannungsschwankung des LDO kompensieren kann. Entsprechend wird eine gewisse Abweichung der Ausgangsspannung des LDO toleriert. Um zu vermeiden, dass die Ausgangsspannung des LDO um mehr als eine bestimmte Toleranz schwankt, wird eins der aktivierten Aktivzeitintervalle des LDO verlängert. Folglich driftet die Ausgangsspannung des LDO auf Grund einer Ladungsanhäufung in dem Ausgangskondensator des LDO, die durch das Einschalten des LDO für eine Dauer, die kürzer als die Zeitkonstante des LDO-Schaltkreises ist, verursacht wird, nicht über ihren vorbestimmten Toleranzbereich hinaus.
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Vorzugsweise kann die aktivierte Aktivzeit des Reglers mit geringem Spannungsabfall auch lediglich für jede n-te Stromanforderung verlängert werden. Die Zahl n kann empirisch als die Maximalanzahl von aktivierten Aktivzeiten des LDO mit normaler Länge plus Eins bestimmt werden. Somit ist n – 1 die Anzahl von aktivierten Aktivzeiten des LDO mit normaler Länge, die durchgeführt werden können, bevor die Ausgangsspannung des LDO den Toleranzbereich überschreitet. Hierdurch lässt sich eine relativ stabile Ausgangsspannung erreichen, während der Stromverbrauch des LDO verringert wird, da die Zeit, während der der LDO eingeschaltet ist, nicht für jede einzelne Stromanforderung des Mikrocontrollers verlängert wird. Des Weiteren ist die Realisierung dieses Verfahrens äußerst flexibel, da die Anzahl von wichtigen Aktivphasen mit Einschaltzeitverlängerung des LDO in der Digitalschaltung leicht konfiguriert werden kann. n kann zum Beispiel 2, 4, 8 oder 16 betragen.
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Vorzugsweise wird n basierend auf einer Maximalabweichung der Ausgangsspannung des LDO von der Zielausgangsspannung während einer aktivierten Aktivzeit des LDO bestimmt. Der Maximalwert von n kann basierend auf der maximal zulässigen Differenz der Ausgangsspannung des LDO im Vergleich zu der Zielausgangsspannung des LDO berechnet werden. Der Schritt der Bestimmung der Zahl n kann durch eine statistische oder empirische Auswertung der Schaltkreise durchgeführt werden. Bereits kleine Werte für n gestatten eine Einsparung von Strom. Der Stromverbrauch kann jedoch weiter verringert werden, indem n auf den maximal möglichen Wert erhöht wird, was gleichbedeutend mit einer Verringerung der Häufigkeit von verlängerten „Einschaltzeiten” des LDO ist.
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Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls eine elektronische Vorrichtung, einschließlich einer Schaltung zur Steuerung der Schaltung eines Reglers mit geringem Spannungsabfall bereit. Die Vorrichtung umfasst ein Mittel zur Bestimmung einer tatsächlichen Aktivzeit einer Stromanforderung von einer elektronischen Vorrichtung (z. B. einem Mikrocontroller), ein Schaltmittel zur Aktivierung und Deaktivierung des Reglers mit geringem Spannungsabfall und ein Steuermittel zur Steuerung des Schaltmittels derart, dass es den LDO zu einem Zeitpunkt aktiviert, der mit einem Beginn der tatsächlichen Aktivzeit der Stromanforderung übereinstimmt, eine aktivierte Aktivzeit lang für eine Dauer, die zumindest gleich ist wie die tatsächliche Aktivzeit und lang genug, um die Ausgangsspannung des LDO einzuschwingen, und den LDO nach der aktivierten Aktivzeit deaktiviert. Das Bestimmungsmittel kann so eingerichtet sein, dass es die Dauer der Leistungsanforderung bestimmt; d. h. die Zeitspanne, in der die elektronische Vorrichtung Strom zur Durchführung einer bestimmten Operation benötigt. Zu Beginn der Zeitspanne, in der die Stromanfrage gestellt wird, wird der Regler mit geringem Spannungsabfall durch das Schaltmittel aktiviert oder eingeschaltet. Das Schaltmittel stellt sicher, dass der Regler mit geringem Spannungsabfall zumindest dieselbe Zeitspanne lang aktiviert bleibt wie die Dauer der Stromanforderung (die Zeitspanne, in der die elektronische Vorrichtung Strom von dem LDO anfordert). Das Schaltmittel deaktiviert dann den LDO oder schaltet ihn aus, wenn die Stromanforderung beendet ist. Auf diese Weise wird der von dem LDO verbrauchte Strom verringert, wodurch die Belastung der Stromversorgungsbatterie verringert wird.
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Das Schaltmittel kann ein unabhängiger Digitalregler sein. Auf diese Weise kann ein derartiger Schaltkreis leicht implementiert werden, und die Strom anfordernde elektronische Vorrichtung muss überhaupt nicht modifiziert werden.
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Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ein Mittel zur Verlängerung der aktivierten Aktivzeit des Reglers mit geringem Spannungsabfall bezogen auf die tatsächliche Aktivzeit der Stromanforderung. Das Verlängerungsmittel verlängert die aktivierte Aktivzeit des LDO (die Zeitspanne, in der der LDO eingeschaltet ist) unabhängig von der tatsächlichen Aktivzeit der Leistungsanforderung. Dies kann ebenso dadurch erreicht werden, indem der Digitalregler so konfiguriert wird, dass er ein Aktivierungssignal an den LDO sendet, um die aktivierte Aktivzeit des LDO bezogen auf die Aktivzeit der Stromanforderung zu verlängern. Die Verlängerung der Zeitspanne, in der der LDO eingeschaltet ist bezogen auf die Zeit, die für die Stromanforderung des Mikrocontrollers benötigt wird, bedeutet, dass der LDO Zeit zur Einschwingung hat, und somit driftet die Ausgangsspannung des LDO auf Grund einer Ladungsanhäufung in dem Ausgangskondensator des LDO, die durch das Schalten des LDO für eine kürzere Zeitspanne als die Zeitkonstante des Ausgangskondensators verursacht wird, nicht über ihren vorbestimmten Toleranzbereich hinaus. Das Verlängerungsmittel kann die aktivierte Aktivzeit des Reglers mit geringem Spannungsabfall auch lediglich für jede n-te Stromanforderung verlängern. Hierdurch lässt sich eine stabile Ausgangsspannung erreichen, während der Stromverbrauch des LDO verringert wird, da die Zeitspanne, während der der LDO eingeschaltet ist, nicht für jede einzelne Stromanforderung des Mikrocontrollers verlängert wird. Wie oben beschrieben, kann die Zahl n empirisch, durch Messung oder durch Simulationen bestimmt werden, um ein Verhältnis von Perioden mit normaler aktivierter Aktivzeit und Perioden mit verlängerter aktivierter Aktivzeit des LDO festzulegen. Wenn ein Maximalwert von n für den Schaltkreis verwendet wird, wird der von dem Schaltkreis verbrauchte Strom minimiert, da die Gesamtschalt- bzw. -aktivierungszeit des LDO minimiert wird. Bereits kleine Werte für n sorgen jedoch für eine Einsparung von Strom im Vergleich zu dem Stand der Technik. Die ganze Zahl n kann zum Beispiel auf 2, 4, 8 oder 16 gesetzt werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der untenstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
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1 ein vereinfachtes schematisches Schaltbild eines LDO-Schaltkreises gemäß der Erfindung;
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2 einen Graphen der Ausgangsspannung des LDO in Abhängigkeit von Zeit für ein Verfahren zur Schaltung des LDO-Schaltkreises gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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3a) eine vereinfachte schematische Darstellung eines Stromanforderungssignals von dem Mikrocontroller und des entsprechenden LDO-Aktivierungssignals für ein Verfahren zur Schaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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3b) eine vereinfachte schematische Darstellung eines Stromanforderungssignals von dem Mikrocontroller und des entsprechenden LDO-Aktivierungssignals für ein Verfahren zur Schaltung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und
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4 einen Graphen eines LDO-Aktivierungssignals und der entsprechenden Ausgangsspannung des LDO in Abhängigkeit von Zeit für ein Verfahren zur Schaltung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt ein vereinfachtes schematisches Schaltbild eines LDO-Schaltkreises gemäß der Erfindung. Ein Mikrocontroller 1 wird als Teil einer integrierten Schaltung auf einem Chip 2 bereitgestellt. Der Chiprand 3 ist schematisch in 1 gezeigt. Der Mikrocontroller 1 ist über einen LDO-Signalgenerator 5 mit einem Aktivierungsanschluss eines Reglers mit geringem Spannungsabfall LDO verbunden. Der Regler mit geringem Spannungsabfall LDO kann so betrieben werden, dass er an seinem positiven Eingangsanschluss eine von einem Referenzspannungsgenerator 4 erzeugte Referenzspannung Vref und an seinem negativen Eingangsanschluss ein Rückkopplungssignal von dem Ausgang empfängt. Der Ausgang Vout des Reglers mit geringem Spannungsabfall LDO ist mit einem Ausgangskondensator Cout verbunden, um die Ausgangsspannung zu buffern. Der Mikrocontroller 1 wird durch die Ausgangsspannung Vout gespeist, wobei der LDO jedoch auch andere elektronische Vorrichtungen speisen kann. Für diese Ausführungsform wird der Mikrocontroller 1 lediglich beispielhaft als die Strom anfordernde elektronische Vorrichtung angesehen.
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Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung sendet der Mikrocontroller 1, wenn er aktiv ist, eine Stromanforderung an den LDO-Aktivierungssignalgenerator 5. Der LDO-Aktivierungssignalgenerator 5 erzeugt dann ein Aktivierungssignal, das an den Aktivierungssignalanschluss des Reglers mit geringem Spannungsabfall LDO angelegt wird und den Regler mit geringem Spannungsabfall LDO einschaltet. Der Regler mit geringem Spannungsabfall LDO erzeugt dann eine durch die Referenzspannung Vref an dem Kondensator Cout festgelegte Ausgangsspannung Vout. Wenn die Stromanforderung von dem Mikrocontroller 1 endet, beendet der LDO-Aktivierungssignalgenerator 5 das Anlegen des Aktivierungssignals an dem Aktivierungssignalanschluss des Reglers mit geringem Spannungsabfall LDO, wodurch der Regler mit geringem Spannungsabfall LDO ausgeschaltet wird. Dieses Verfahren wird jedes Mal dann, wenn der Mikrocontroller 1 Strom von dem Regler mit geringem Spannungsabfall LDO anfordert, wiederholt; d. h. der LDO-Aktivierungssignalgenerator erzeugt ein Aktivierungssignal, das den Regler mit geringem Spannungsabfall LDO genau so lange einschaltet, wie die Dauer der Stromanforderung von dem Mikrocontroller 1 beträgt, und den Regler mit geringem Spannungsabfall LDO zu allen übrigen Zeiten ausschaltet, wenn der Mikrocontroller 1 keinen Strom von dem Regler mit geringem Spannungsabfall LDO anfordert.
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Ein Graph der resultierenden Ausgangsspannung Vout des Reglers mit geringem Spannungsabfall LDO in Abhängigkeit von Zeit ist in 2 gezeigt. Die Spitzen in der Ausgangsspannung Vout entsprechen den Zeitpunkten, zu denen der Regler mit geringem Spannungsabfall LDO durch ein Aktivierungssignal von dem LDO-Aktivierungssignalgenerator 5 aktiviert wird; d. h. bei einer Stromanforderung von dem Mikrocontroller 1. Die Ausgangsspannung Vout ist für verschiedene Dauern der Stromanforderung und somit für verschiedene Zeiten von ton gleich 5, 10, 15, 25 und 50 μs gezeigt, in denen der Regler mit geringem Spannungsabfall LDO eingeschaltet ist. Wenn der Regler mit geringem Spannungsabfall LDO für eine Zeit von ton gleich 50 μs aktiviert wird, ist die Ausgangsspannung Vout während der Zeiten, in denen der Regler mit geringem Spannungsabfall LDO eingeschaltet ist, stabil und konstant. Mit kürzerer Zeit ton ist jedoch ersichtlich, dass die Ausgangsspannung Vout zwischen jeder der Einschaltzeiten des Reglers mit geringem Spannungsabfall LDO schrittweise ansteigt. Dies ergibt sich daraus, dass, wenn ton = 50 μs ist, dies der Zeit entspricht, die der Regelkreis mit geringem Spannungsabfall, einschließlich des Kondensators Cout, benötigt, um sich nach der Aktivierung einzuschwingen. Mit abnehmender Zeit ton, und wenn sich diese für Mikrocontroller realistischeren Mindestaktivzeiten annähert, wird sie kürzer als die für die Einschwingung des Schaltkreises benötigte Zeit. Jedes Mal, wenn der Regler mit geringem Spannungsabfall LDO aktiviert wird, sammelt sich Ladung in dem Kondensator Cout, da der Kondensator Cout keine Zeit hat, um sich vollständig zu entladen, bevor er durch den Ausgang des Reglers mit geringem Spannungsabfall LDO wieder geladen wird. Hieraus ergibt sich eine Drift der Ausgangsspannung Vout, die hier als eine Erhöhung der Ausgangsspannung Vout gezeigt ist. Eine derartige Drift der Ausgangsspannung Vout kann toleriert werden, wenn Vout innerhalb des Spannungstoleranzpegels der von dem Regler mit geringem Spannungsabfall LDO gespeisten Schaltkreise bleibt. Wenn jedoch eine stabile konstante Ausgangsspannung benötigt wird, oder wenn die Ausgangsspannung Vout außerhalb des Toleranzpegels des durch den Regler mit geringem Spannungsabfall LDO gespeisten Schaltkreises liegt, wäre das Verfahren zur Schaltung des Reglers mit geringem Spannungsabfall LDO gemäß dieser Ausführungsform nicht geeignet.
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3a) zeigt schematisch Signalimpulse in dem Zeitbereich, der die Stromanforderung von dem Mikrocontroller 1 darstellt, und ein entsprechendes, von dem LDO-Aktivierungssignalgenerator 5 erzeugtes LDO-Aktivierungssignal. Dies ist ein Verfahren zur Schaltung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. An Stelle der Aktivierung und Deaktivierung des Reglers mit geringem Spannungsabfall LDO genau zu den Zeitpunkten, zu denen der Mikrocontroller 1 ein- bzw. ausgeschaltet wird (lediglich während der Aktivzeit der Stromanforderung von dem Mikrocontroller 1), wie in der ersten Ausführungsform, erzeugt der LDO-Aktivierungssignalgenerator 5 ein LDO-Aktivierungssignal zu derselben Zeit zu der die Aktivzeit der Stromanforderung von dem Mikrocontroller 1 beginnt, aber der Aktivierungssignalgenerator 5 verlängert das LDO-Aktivierungssignal bezogen auf die Aktivzeit der Stromanforderung nach dem Ende der Aktivzeit der Stromanforderung von dem Mikrocontroller 1, so dass der Regler mit geringem Spannungsabfall LDO ausgeschaltet wird, nachdem die Stromanforderung von dem Mikrocontroller 1 beendet wurde. Dieses Verfahren wird für jede folgende Stromanforderung von dem Mikrocontroller 1 wiederholt, so dass das LDO-Aktivierungssignal so lange angelegt bleibt, wie es dauert, um dem Regler mit geringem Spannungsabfall LDO eine angemessene Zeit zur Einschwingung zu geben. Das Ergebnis besteht darin, dass sich keine Ladung in dem Ausgangskondensator Cout ansammelt, was bedeutet, dass die resultierende Ausgangsspannung Vout konstant und stabil ist.
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Ein Nachteil des Verfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass der Regler mit geringem Spannungsabfall LDO aktiv bleiben kann, selbst wenn die tatsächliche Stromanforderung von dem Mikrocontroller 1 bereits vorbei ist, was in einer Situation, in der Strom sehr gefragt ist, eine Stromverschwendung bedeutet. Da die für das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform in 2 gezeigte Anhäufung von Ladung sich in dem Kondensator Cout jedoch langsam über mehrere Aktivierungs-/Deaktivierungsereignisse des Reglers mit geringem Spannungsabfall LDO hinweg aufbaut, kann toleriert werden, dass etwas Ladung in dem Kondensator Cout aufgebaut wird.
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3b) und 4 zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung, in der lediglich jeder n-te Aktivierungssignalimpuls durch den LDO-Aktivierungssignalgenerator 5 gemäß dem Verfahren gemäß der zweiten Ausführungsform verlängert wird. In 3b) ist n = 2, was bedeutet, dass das Aktivierungssignal lediglich für jede zweite Stromanforderung verlängert wird. Eine entweder in dem Mikrocontroller 1 oder in dem LDO-Aktivierungssignalgenerator 5 bereitgestellte Digitalregelschaltung gestattet es, dass eine Verlängerung des Aktivierungssignals lediglich für jede n-te Stromanforderung wie zum Beispiel für jede 2., 4., 8. oder 16. Stromanforderung gewählt wird. Das bedeutet, dass lediglich jedes n-te Aktivierungssignal verlängert wird, damit sich der LDO-Schaltkreis stabilisieren kann, und dass eine Anhäufung von Ladung in dem Ausgangskondensator Cout auftreten kann, was aber toleriert wird, da die resultierende Ausgangsspannung Vout noch immer innerhalb des Toleranzbereichs des durch den Regler mit geringem Spannungsabfall LDO gespeisten Schaltkreises liegt. Somit wird ein guter Kompromiss zwischen niedrigem Stromverbrauch und Ausgangsspannungsstabilität erreicht.
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In 4 ist ein Graph des von dem LDO-Aktivierungssignalgenerator 5 erzeugten LDO-Aktivierungssignal und eine entsprechende Ausgangsspannung Vout des Reglers mit geringem Spannungsabfall LDO in Abhängigkeit von Zeit für n = 16 gezeigt. Es ist ersichtlich, dass der LDO-Aktivierungssignalgenerator 5 so konfiguriert ist, dass er ein Aktivierungssignal erzeugt, das den Regler mit geringem Spannungsabfall normalerweise alle 5 μs ein- und ausschaltet; d. h. ton = toff = 5 μs und dass lediglich jedes 16. Aktivierungssignal um über 150 μs verlängert wird. Die resultierende Ausgangsspannung Vout von dem Regler mit geringem Spannungsabfall LDO driftet etwas bezogen auf die Referenzspannung Vref, liegt aber noch immer innerhalb des für die durch den Regler mit geringem Spannungsabfall LDO gespeisten Schaltkreise akzeptablen Bereichs. Man kann einen entweder innerhalb des Mikrocontrollers 1 oder des LDO-Aktivierungssignalgenerators 5 bereitgestellten Digitalregler so konfigurieren, dass er die für die Einschwingung der Ausgangsspannung Vout des Reglers mit geringem Spannungsabfall LDO benötigte Zeit berechnet, und dann basierend auf der berechneten Zeit den für n möglichen Maximalwert berechnen, der es der Ausgangsspannung Vout noch gestattet, innerhalb der benötigten Toleranz zu bleiben.
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Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist diese nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, und dem Fachmann fallen zweifellos weitere Alternativen ein, die innerhalb des beanspruchten Schutzumfangs der Erfindung liegen.