[go: up one dir, main page]

DE69511930T2 - Method and device for controlling the power consumption of an electronic device - Google Patents

Method and device for controlling the power consumption of an electronic device

Info

Publication number
DE69511930T2
DE69511930T2 DE69511930T DE69511930T DE69511930T2 DE 69511930 T2 DE69511930 T2 DE 69511930T2 DE 69511930 T DE69511930 T DE 69511930T DE 69511930 T DE69511930 T DE 69511930T DE 69511930 T2 DE69511930 T2 DE 69511930T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage regulator
controlling
voltage
feedback loop
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69511930T
Other languages
German (de)
Other versions
DE69511930D1 (en
Inventor
Markku Lehikoinen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nokia Oyj
Original Assignee
Nokia Mobile Phones Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nokia Mobile Phones Ltd filed Critical Nokia Mobile Phones Ltd
Application granted granted Critical
Publication of DE69511930D1 publication Critical patent/DE69511930D1/en
Publication of DE69511930T2 publication Critical patent/DE69511930T2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current 
    • G05F1/46Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
    • G05F1/56Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for reducing power consumption of an electronic device comprising at least one voltage regulator. The regulating loop of at least one voltage regulator of the electronic device is controlled into a slower mode during periods when normal voltage regulator accuracy is not required, this period being known by the electronic device. The voltage regulator loop is controlled into a slower mode by switching the slew rate into a slower mode with the aid of an auxiliary input (SLEEP) arranged in the voltage regulator's differential amplifier (2) and by decreasing the current flowing through the differential amplifier. The invention is applicable in different electronic devices, particularly in battery powered devices in order to increase the operational time of the battery. For instance, in order to reduce the power consumption the voltage regulator of a mobile telephone can be switched into a slower mode between the control channel messages received from a base station. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Leistungsaufnahme eines elektronischen Geräts mit verbessertem Spannungsregler.The invention relates to a method and a device for controlling the power consumption of an electronic device with an improved voltage regulator.

Derzeit ist dem Verbraucher eine Vielzahl verschiedener batteriebetriebener Geräte verfügbar. Zu diesen Geräten gehören z. B. Mobiltelefone, tragbare Computer, tragbare Telefaxgeräte, tragbare Kopiergeräte, tragbare Oszilloskope, tragbare Krankenhausausrüstungen usw. Hierbei wird mit Batterie jede Komponente bezeichnet, die elektrische Energie speichert, z. B. eine wiederaufladbare Batterie, eine Wegwerfbatterie oder ein Akkumulator.A wide variety of battery-powered devices are currently available to consumers. Examples of these devices include mobile phones, portable computers, portable fax machines, portable copiers, portable oscilloscopes, portable hospital equipment, etc. Battery refers to any component that stores electrical energy, such as a rechargeable battery, a disposable battery, or an accumulator.

Um das Anwendungsgebiet und die Vorteile der Erfindung in Bezug auf den Stand der Technik zu veranschaulichen, wird nun ein Mobiltelefon als Beispiel eines elektronischen Geräts betrachtet.In order to illustrate the field of application and the advantages of the invention with respect to the state of the art, a mobile phone is now considered as an example of an electronic device.

Ein Kleinzonen-Telefonsystem, wie das GSM(Groupe Speciale Mobile)-System umfasst im Allgemeinen eine Anzahl von Basisstationen, von denen jede Dienste in einem vorbestimmten geographischen Gebiet oder einer Zelle liefert. Jede Basisstation überträgt Meldungen an die innerhalb des Zellengebiets befindlichen Mobiltelefone. Die Mobiltelefone enthalten einen Mikroprozessor, einen Sendeempfänger und einen vom Mikroprozessor gesteuerten Decodierer. In batteriebetriebenen Mobiltelefonen reicht die Batterie im Allgemeinen, zwischen Ladevorgängen, ungefähr acht Stunden, wenn sich das Telefon im Leerlaufbetrieb befindet, und ungefähr eine bis zwei Stunden im Gesprächsmodus, in dem das Telefon Daten und/oder Sprache sendet und empfängt.A small-zone telephone system, such as the GSM (Groupe Speciale Mobile) system, generally comprises a number of base stations, each of which provides service in a predetermined geographic area or cell. Each base station transmits messages to the mobile phones located within the cell area. The mobile phones contain a microprocessor, a transceiver and a decoder controlled by the microprocessor. In battery-operated mobile phones, the battery generally lasts, between charges, for about eight hours when the phone is in idle mode and about one to two hours in talk mode, where the phone is sending and receiving data and/or voice.

Das Mobiltelefon und die Basisstation kommunizieren über einen dem Mobiltelefonnetz zugewiesenen Funkpfad. Der Funkpfad transportiert sowohl Sprache als auch Signalgabeinformation, die dazu verwendet wird, den Betrieb der Mobiltelefone und ihre Zuordnung zum Funkpfad zu steuern. Im GSM-System sind z. B. zwei Frequenzbänder von jeweils 25 MHz für den Funkpfad im 900- MHz-Band reserviert; das Band 890-915 MHz ist für Aufwärtskommunikation in der Richtung vom Mobiltelefon zur Basisstation (Sendefrequenzband) reserviert, und 935-960 MHz ist für die Abwärtsrichtung von der Basisstation zum Telefon (Empfangsfrequenzband) reserviert. Diese Frequenzbänder sind in 124 Frequenzkanäle mit einem Intervall von 200 kHz unterteilt. Jeder Frequenzkanal ist weiter in acht Zeitschlitze unterteilt, d. h., dass das GSM-System Zeitmultiplex-Vielfachzugriff (TDMA) verwendet, indem jedem Mobiltelefon ein Zeitschlitz für Senden und Empfangen zugeordnet ist, so dass jeder Frequenzkanal von 200 kHz gleichzeitig acht Telefone bedienen kann. So verfügt das GSM-System über insgesamt 992 Kanäle.The mobile phone and the base station communicate via a radio path assigned to the mobile phone network. The radio path carries both voice and signaling information, which is used to control the operation of the mobile phones and their assignment to the radio path. In the GSM system, for example, two frequency bands of 25 MHz each are reserved for the radio path in the 900 MHz band; the 890-915 MHz band is for uplink communication. in the direction from the mobile phone to the base station (transmitting frequency band), and 935-960 MHz is reserved for the downlink direction from the base station to the phone (receiving frequency band). These frequency bands are divided into 124 frequency channels with an interval of 200 kHz. Each frequency channel is further divided into eight time slots, meaning that the GSM system uses Time Division Multiple Access (TDMA) by allocating a time slot for transmission and reception to each mobile phone, so that each frequency channel of 200 kHz can serve eight phones simultaneously. Thus, the GSM system has a total of 992 channels.

Das auf Zeitmultiplex-Vielfachzugriff (TDMA) beruhende GSM-System wird hier nicht detaillierter beschrieben, da es dem Fachmann wohlbekannt ist, und das System ist in den GSM-Spezifikationen genau spezifiziert und z. B. im Artikel von M. R. L. Hodges: "The GSM radio interface", British Telecom Technological Journal, Vol. 8, No. 1, 1990, S. 31-43, dessen Inhalt hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird, angegeben.The GSM system based on time division multiple access (TDMA) is not described in more detail here, since it is well known to those skilled in the art, and the system is well specified in the GSM specifications and given, for example, in the article by M. R. L. Hodges: "The GSM radio interface", British Telecom Technological Journal, Vol. 8, No. 1, 1990, pp. 31-43, the contents of which are incorporated herein by reference.

Beim GSM-Mobilsystem ist das Konzept eines Leerlaufmodus spezifiziert, in dem ein Mobiltelefon auf durch die Basisstation gesendete Systeminformationsmeldungen hört und diese rekonstruiert und es auch auf Funkrufmeldungen hört, die dem Telefon angeben, dass ein Ruf wartet. Die Funkrufmeldung ist ein gemeinsames Konzept bei mobilen Kleinzonen-Telefonsystemen, und sie wird von der Basisstation als Impuls übertragen, der dem Mobiltelefon anzeigt, dass ein Ruf wartet. Daraufhin antwortet das Mobiltelefon der Basisstation, um zwischen dem Mobiltelefon und der Basisstation eine Kommunikationsverbindung zu errichten.The GSM mobile system specifies the concept of an idle mode in which a mobile phone listens for and reconstructs system information messages sent by the base station and also listens for paging messages that indicate to the phone that a call is waiting. The paging message is a common concept in small-area mobile telephone systems and is transmitted by the base station as a pulse that indicates to the mobile phone that a call is waiting. The mobile phone then responds to the base station to establish a communication link between the mobile phone and the base station.

Bei Mobiltelefonen ist ein Energiesparmodus bekannt, in dem bestimmte Schaltkreise, wie die den Betrieb des Mobiltelefons steuernden Mikroprozessorschaltungen in einen Modus geschaltet sind, in dem ihr Energieverbrauch verringert ist. In diesem Energiesparmodus sind die Taktfrequenzen gesenkt und einige der Taktsignale sind sogar angehalten. Die europäische Patentveröffentlichung EP 473 465 gibt einen Weg zum Realisieren eines derartigen Energiesparmodus an.In mobile phones, a power saving mode is known in which certain circuits, such as the microprocessor circuits controlling the operation of the mobile phone, are switched to a mode in which their energy consumption is reduced. In this power saving mode, the clock frequencies are reduced and some of the clock signals are even stopped. The European patent publication EP 473 465 indicates a way of realizing such a power saving mode.

Da in Kleinzonen-Mobilsystemen die meisten von einer Basisstation an eine Mobilstation übertragenen Meldungen für eine einzelne Mobilstation vorgesehen sind, ist nur eine kleine Anzahl aller von der Basisstation übertragenen Meldungen für eine spezielle Mobilstation vorgesehen. Damit die Mobilstationen nicht dauernd alle durch die Basisstation übertragenen Meldungen empfangen und decodieren, schlägt die europäische Patentanmeldung EP 473 465 vor, um Energie zu sparen, dass die von der Mobilstation empfangenen Meldungen erfasst werden, um herauszufinden, ob eine empfangene Meldung für eine andere Mobilstation vorgesehen ist, und in diesem Fall wird die Batteriespannung gesenkt (es wird der Energiesparzustand aktiviert), bis erwartet wird, dass die nächste von der Basisstation übertragene Meldung eintrifft. Batterieenergieeinsparung gemäß der Veröffentlichung EP 473 465 beruht auf dem Empfang einer zweiteiligen Meldung, wobei der erste Teil anzeigt, dass diese Meldung für eine andere Mobilstation vorgesehen ist, und die Meldung für diese andere Mobilstation einen zweiten Teil enthält, der, gemäß der Veröffentlichung EP 473 465, nicht empfangen werden muss, wenn die Meldung an eine andere Mobilstation gerichtet ist. So kann die Mobilstation einen beträchtlichen Teil ihrer Empfangsschaltkreise in den Energiesparmodus schalten, bis zu erwarten ist, dass die nächste, möglicherweise an diese Mobilstation gerichtete Meldung eintrifft. Dieser Energiesparmodus wird durch eine Ablaufschaltung gesteuert, die so programmiert werden kann, dass sie den Startzeitpunkt für die erwartete nächste Meldung enthält.Since in small-zone mobile systems most of the messages transmitted from a base station to a mobile station are intended for a single mobile station, only a small number of all the messages transmitted by the base station are intended for a specific mobile station. In order to prevent the mobile stations from constantly receiving all the messages transmitted by the base station receive and decode, European patent application EP 473 465 proposes, in order to save energy, that the messages received by the mobile station are sensed to find out whether a received message is intended for another mobile station, and in that case the battery voltage is reduced (the power saving mode is activated) until the next message transmitted by the base station is expected to arrive. Battery energy saving according to publication EP 473 465 is based on the reception of a two-part message, the first part indicating that this message is intended for another mobile station, and the message for this other mobile station containing a second part which, according to publication EP 473 465, does not need to be received if the message is addressed to another mobile station. The mobile station can thus switch a considerable part of its receiving circuitry to the power saving mode until the next message, possibly addressed to this mobile station, is expected to arrive. This energy saving mode is controlled by a scheduling circuit that can be programmed to contain the start time for the expected next message.

Die meisten elektronischen Geräte benötigen verschiedene Versorgungsspannungen für verschiedene Abschnitte der Schaltungsanordnung, und im Ergebnis werden im Allgemeinen Spannungsregler dazu verwendet, diese verschiedenen Versorgungsspannungen zu erzeugen. Ein Spannungsregler arbeitet im Allgemeinen unter Verwendung einer Versorgungsspannung von einer Spannungsquelle, wie einer Batterie. Der Spannungsregler umfasst typischerweise drei Abschnitte: (i) eine Bezugsspannungsquelle, die eine Bezugsspannung erzeugt, (ii) einen Differenz- oder Abweichungsverstärker und (iii) ein Freigabe- oder Ausgangselement, im Allgemeinen einen Transistor. In Fig. 1 ist ein vereinfachtes Diagramm eines Spannungsreglers dargestellt, wobei die durch die Bezugsspannungsquelle 1 erzeugte Bezugsspannung VRef auf den ersten Eingang 6 (nicht invertierender Eingang) des Abweichungsverstärkers 2 gegeben ist. Der Ausgang 8 des Abweichungsverstärkers ist mit der Basis des Ausgangstransistors 3 verbunden, und der Emitter des Ausgangstransistors 3 ist als Rückkopplung mit dem zweiten Eingang 7 (invertierender Eingang) des Abweichungsverstärkers 2 verbunden. Der Emitter des Ausgangstransistors ist mit der Versorgungsspannung VBat verbunden, die z. B. von einer Batterie geliefert wird, und der Ausgang Vout des Spannungsreglers wird an einem Knoten 4 eines Teils der Rückkopplungsschleife zwischen dem Transistorkollektor und der Rückkopplung des Abweichungsverstärkers abgegriffen, wobei eine Last 5, die in Fig. 1 durch einen Kondensator 5 repräsentiert ist, zwischen diesem Knoten 4 und Masse (GND) geschaltet ist.Most electronic devices require different supply voltages for different sections of the circuitry and, as a result, voltage regulators are generally used to generate these different supply voltages. A voltage regulator generally operates by using a supply voltage from a voltage source such as a battery. The voltage regulator typically comprises three sections: (i) a reference voltage source which generates a reference voltage, (ii) a differential or error amplifier and (iii) an enable or output element, generally a transistor. A simplified diagram of a voltage regulator is shown in Fig. 1, wherein the reference voltage VRef generated by the reference voltage source 1 is applied to the first input 6 (non-inverting input) of the error amplifier 2. The output 8 of the error amplifier is connected to the base of the output transistor 3 and the emitter of the output transistor 3 is connected as feedback to the second input 7 (inverting input) of the error amplifier 2. The emitter of the output transistor is connected to the supply voltage VBat, which is supplied, for example, by a battery, and the output Vout of the voltage regulator is tapped at a node 4 of a part of the feedback loop between the transistor collector and the feedback of the deviation amplifier, a load 5, which is represented in Fig. 1 by a capacitor 5 is connected between this node 4 and ground (GND).

Der Energieverbrauch eines Spannungsregler entspricht der Summe der durch jeden Spannungsreglerabschnitt verbrauchten Leistung:The energy consumption of a voltage regulator corresponds to the sum of the power consumed by each voltage regulator section:

- Der Energieverbrauch der Bezugsspannungsquelle beträgt im Allgemeinen 10-500 pA. Wenn mehr als ein Spannungsregler vorhanden ist, nutzen alle Spannungsregler im Allgemeinen eine gemeinsame Bezugsspannungsquelle.- The power consumption of the reference voltage source is generally 10-500 pA. If there is more than one voltage regulator, all voltage regulators generally share a common reference voltage source.

- Der Basisstrom des Ausgangstransistors, der im Allgemeinen von der Größenordnung des Ausgangsstroms des Spannungsreglers, geteilt durch die Transistorverstärkung, ist. So hängt dieser Strom hauptsächlich vom Strom ab, wie er von der mit dem Spannungsreglerausgang verbundenen Last verbraucht wird.- The base current of the output transistor, which is generally of the order of magnitude of the voltage regulator output current divided by the transistor gain. Thus, this current depends mainly on the current consumed by the load connected to the voltage regulator output.

- Der Energieverbrauch des Abweichungsverstärkers.- The energy consumption of the deviation amplifier.

Der Ausgangsstrom in der Ausgangsleitung Vout hängt auch vom Energieverbrauch der Pufferstufe des Abweichungsverstärkers ab.The output current in the output line Vout also depends on the energy consumption of the buffer stage of the error amplifier.

Ein einzelner Spannungsregler kann einen wesentlichen Anteil der Energie während des Betriebs verbrauchen. Da elektronische Geräte jedoch im Allgemeinen mehrere Spannungsregler aufweisen, um mehrere, verschiedene Spannungen zu erzeugen, bildet der kombinierte Energieverbrauch dieser Spannungsregler einen zunehmend wesentlichen Beitrag zum gesamten Energieverbrauch des elektronischen Geräts. Dies zeigt sich besonders bei im Leerlaufbetrieb arbeitenden Mobiltelefonen, bei denen der Rest der Schaltungen innerhalb des Telefons in einem Energiesparmodus arbeitet. Während die Mehrzahl der Schaltkreise innerhalb des Telefons effizienter wird, existiert das Erfordernis hinsichtlich Energieeinsparmodi bei zunehmend verschiedenen Komponenten.A single voltage regulator can consume a significant portion of the power during operation. However, since electronic devices generally have multiple voltage regulators to produce multiple, different voltages, the combined power consumption of these voltage regulators is becoming an increasingly significant contributor to the overall power consumption of the electronic device. This is particularly evident in idle mobile phones, where the rest of the circuitry within the phone operates in a power saving mode. As the majority of the circuitry within the phone becomes more efficient, the need for power saving modes exists in increasingly diverse components.

Gemäß einer ersten Erscheinungsform der Erfindung ist Folgendes geschaffen: ein Spannungsregler zum Liefern einer geregelten Ausgangsspannung von einer Spannungsquelle, mit einem Eingang für die Spannungsquelle, einem Ausgang zum Liefern der geregelten Ausgangsspannung und einer Rückkopplungsschleife zum Steuern der Eingangsspannung auf die geregelte Ausgangsspannung hin, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsregler ferner einen Hilfseingang und eine Einrichtung zum Steuern der Ansprechzeit der Rückkopplungsschleife entsprechend einem am Hilfseingang eingegebenen Signal aufweist, und gemäß einer zweiten Erscheinungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Spannungsreglers mit einer Rückkopplungsschleife durch Steuern der Ansprechzeit der Rückkopplungsschleife entsprechend einem an einem Hilfs eingang der Rückkopplungsschleife eingegebenen Signal geschaffen.According to a first aspect of the invention there is provided: a voltage regulator for providing a regulated output voltage from a voltage source, having an input for the voltage source, an output for providing the regulated output voltage and a feedback loop for controlling the input voltage to the regulated output voltage, characterized in that the voltage regulator further comprises an auxiliary input and means for controlling the response time of the feedback loop in accordance with a signal input to the auxiliary input, and according to a second aspect of the invention there is provided a method for controlling a voltage regulator having a feedback loop by controlling the response time of the feedback loop in accordance with a signal input to an auxiliary input of the feedback loop.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigen den Vorteil, dass größere Kontrolle über den Spannungsregler erreicht wird, so dass der Energieverbrauch eines elektronischen Geräts, vorzugsweise eines batteriebetriebenen Geräts, verringert werden kann, um die Betriebsdauer der Batterie zu erhöhen. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung beruhen auf der Idee einer Verringerung des Energieverbrauchs des Spannungsreglers durch Umschalten der Spannungsregler-Rückkopplungsschleife in einen langsameren oder weniger genauen Modus, wenn das den Spannungsregler enthaltende Gerät eingeschaltet ist und in einem passiven Modus arbeitet. Der Vorteil, dass es möglich ist, mit niedrigerer Genauigkeit zu arbeiten, anstatt den Schaltvorgang des Spannungsreglers abzuschalten, besteht darin, dass es möglich ist, den aktiven Betriebszustand der Schaltkreise, an die der Spannungsregler Spannungen liefert, schnell wiederherzustellen. Wenn die Versorgungsspannung von diesen Schaltkreisen weggenommen würde, wäre es erforderlich, sie vor der Benutzung zurückzusetzen, und RAM-Speicher würden ihre gespeicherten Daten verlieren.A method and device according to the invention show the advantage that greater control over the voltage regulator is achieved so that the power consumption of an electronic device, preferably a battery-operated device, can be reduced to increase the operating time of the battery. The method and device according to the invention are based on the idea of reducing the power consumption of the voltage regulator by switching the voltage regulator feedback loop to a slower or less accurate mode when the device containing the voltage regulator is switched on and operating in a passive mode. The advantage of being able to operate with lower accuracy instead of switching off the switching action of the voltage regulator is that it is possible to quickly restore the active operating state of the circuits to which the voltage regulator supplies voltages. If the supply voltage were removed from these circuits, it would be necessary to reset them before use and RAM memories would lose their stored data.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird für die Rückkopplungsschleife ein Betriebsstrom geliefert, und die Einrichtung zum Steuern der Ansprechzeit umfasst eine Einrichtung zum Steuern des Betriebsstroms.In a preferred embodiment, an operating current is provided for the feedback loop and the means for controlling the response time comprises means for controlling the operating current.

Ein Vorteil dieser Ausführungsform und des zugehörigen Verfahrens besteht darin, dass durch Verringern des Betriebsstroms zu bestimmten Zeiten vom den Spannungsregler enthaltenden Gerät weniger Energie verbraucht wird. Geeigneterweise führt eine Verringerung des Betriebsstroms zu einer Verringerung der Ansprechzeit der Rückkopplungsschleife, und eine Erhöhung des Betriebsstroms führt zu einer Erhöhung der Ansprechzeit der Rückkopplungsschleife.An advantage of this embodiment and the associated method is that by reducing the operating current at certain times, less power is consumed by the device containing the voltage regulator. Suitably, reducing the operating current results in reducing the response time of the feedback loop and increasing the operating current results in increasing the response time of the feedback loop.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Rückkopplungsschleife einen Differenzverstärker, und der Betriebsstrom ist der Betriebsstrom dieses Differenzverstärkers.In a preferred embodiment, the feedback loop comprises a differential amplifier and the operating current is the operating current of this differential amplifier.

Geeigneterweise hängt die Kippgeschwindigkeit in Zusammenhang mit dem Differenzverstärker von der Stärke des Betriebsstroms ab, und demgemäß zeigt die Ansprechzeit der Rückkopplungsschleife entsprechende Abhängigkeit.Suitably, the tilting speed associated with the differential amplifier depends on the magnitude of the operating current, and accordingly the response time of the feedback loop shows a corresponding dependence.

Die Kippgeschwindigkeit des Differenzverstärkers hängt vom Versorgungsstrom der Differenzstufe ab, wodurch die Kippgeschwindigkeit abnimmt, wenn dieser Strom verringert wird. Die Geschwindigkeit der Regelungsschleife des Spannungsreglers hängt entsprechend von der Kippgeschwindigkeit des Abweichungsverstärkers ab, so dass dann, wenn der Strom des Differenzverstärkers in der Spannungsversorgungs-Differenzstufe verringert wird, die Geschwindigkeit der Regelungsschleife des Spannungsreglers verringert wird, so dass die Genauigkeit der Ausgangsspannung des Spannungsregler herabgesetzt wird.The pull-down speed of the differential amplifier depends on the supply current of the differential stage, so that the pull-down speed decreases when this current is reduced. The speed of the control loop of the voltage regulator correspondingly depends on the pull-down speed of the deviation amplifier, so that when the current of the differential amplifier in the voltage supply differential stage is reduced, the speed of the control loop of the voltage regulator is reduced, so that the accuracy of the output voltage of the voltage regulator is reduced.

Der inaktive Zustand, der Schlafmodus, ist ein Beispiel für einen Modus, in dem das elektronische Gerät eingeschaltet ist, sich aber funktionsmäßig in einem passiven Zustand befindet. Der oben angegebene Energiesparmodus ist ein Beispiel eines inaktiven Zustands, bei dem das Ziel besteht, den Energieverbrauch zu verringern, ohne die Schaltkreise abzuschalten. Ein Mobiltelefon kann z. B. zwischen dem Empfang von Steuerkanalmeldungen im GSM- System in den inaktiven Zustand geschaltet werden. Diese Meldungen von der Basisstation treffen mit bestimmten Intervallen (ungefähr 2 bis 10 Sekunden) am Mobiltelefon ein, wodurch es dem Mobiltelefon bekannt ist, dass es dazwischen in den inaktiven Zustand geschaltet werden kann, bzw. erregt werden kann, um eine Steuerkanalmeldung (auf einem Steuerkanal BCCH, Broadcast Control Channel, der zu diesem Zweck reserviert ist) zu empfangen. Eine andere, entsprechende Situation tritt dann auf, wenn das Mobiltelefon in ein schlechtes Gebiet gelangt und die Basistation nicht kontaktieren kann. Dann wird das Mobiltelefon zeitweilig in den inaktiven Zustand geschaltet, um Energie einzusparen, und das Mobiltelefon wird in Intervallen erregt, um zu testen, ob eine Verbindung zur Basisstation errichtet werden kann. Beim analogen NMT-Mobiltelefonsystem ist der entsprechende Zustand der Batteriesparmodus, in dem es dem Mobiltelefon entsprechend Information, wie sie von der Basisstation empfangen wird, bekannt ist, dass es für eine bestimmte Periode in den inaktiven Zustand schalten kann.The inactive state, sleep mode, is an example of a mode in which the electronic device is switched on but functionally in a passive state. The power saving mode given above is an example of an inactive state where the aim is to reduce energy consumption without turning off the circuits. For example, a mobile phone can be switched to the inactive state between receiving control channel messages in the GSM system. These messages from the base station arrive at the mobile phone at certain intervals (approximately 2 to 10 seconds), which makes it known to the mobile phone that it can be switched to the inactive state between them, or can be excited to receive a control channel message (on a control channel BCCH, Broadcast Control Channel, reserved for this purpose). Another similar situation occurs when the mobile phone enters a bad area and cannot contact the base station. Then the mobile phone is temporarily switched to the idle state to save power and the mobile phone is energized at intervals to test whether a connection to the base station can be established. In the analog NMT mobile phone system, the corresponding state is the battery saver mode in which the mobile phone, according to information received from the base station, knows that it can switch to the idle state for a certain period.

Allgemein kann der Spannungsregler dann in einen langsameren Modus (d. h. auf geringere Genauigkeit) geschaltet werden, wenn das Gerät (das Mobiltelefon, der Computer, die Messausrüstung usw.) eingeschaltet ist, sich jedoch funktionsmäßig in einem passiven Zustand befindet (oder die tatsächlichen Funktionen des Geräts nicht ausführt), wobei es jedoch nicht erwünscht ist, die Versorgungsspannungen der Schaltungen abzuschalten.In general, the voltage regulator can be switched to a slower mode (i.e. lower accuracy) when the device (the mobile phone, the computer, the measuring equipment, etc.) is switched on but is functionally in a passive state (or not performing the actual functions of the device), but it is not desirable to switch off the supply voltages of the circuits.

Nun werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.Embodiments of the invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines bekannten Spannungsreglers;Fig. 1 is a block diagram of a known voltage regulator;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Spannungsreglers;Fig. 2 is a block diagram of a voltage regulator according to the invention;

Fig. 3 ist ein Schaltbild eines in Spannungsreglern verwendeten Differenzverstärkers;Fig. 3 is a circuit diagram of a differential amplifier used in voltage regulators;

Fig. 4 ist eine Steuerschaltung zur Verwendung beim Differenzverstärker der Fig. 3 gemäß der Erfindung;Fig. 4 is a control circuit for use with the differential amplifier of Fig. 3 according to the invention;

Fig. 5 ist eine modifizierte Version der Steuerschaltung von Fig. 4 gemäß der Erfindung;Fig. 5 is a modified version of the control circuit of Fig. 4 according to the invention;

Fig. 6 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spannungsregler-Steuerschaltung;Fig. 6 is another embodiment of the voltage regulator control circuit according to the invention;

Fig. 7a ist ein Blockdiagramm einer ersten Anordnung, die dazu verwendet wird, ein Steuersignal gemäß der Erfindung zu erzeugen;Fig. 7a is a block diagram of a first arrangement used to generate a control signal according to the invention;

Fig. 7b ist ein Blockdiagramm einer zweiten Anordnung, die dazu verwendet wird, ein Steuersignal gemäß der Erfindung zu erzeugen; undFig. 7b is a block diagram of a second arrangement used to generate a control signal according to the invention; and

Fig. 7c ist ein Blockdiagramm einer dritten Anordnung, die dazu verwendet wird, ein Steuersignal gemäß der Erfindung zu erzeugen.Fig. 7c is a block diagram of a third arrangement used to generate a control signal according to the invention.

Die Fig. 1 wurde bereits in Zusammenhang mit der Beschreibung des Stands der Technik beschrieben.Fig. 1 has already been described in connection with the description of the prior art.

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Spannungsreglers. Eine von der Bezugsspannungsquelle 1 erzeugte Bezugsspannung VRef wird an den ersten Eingang 6 (nicht invertierender Eingang) des Abweichungsverstärkers 2 gegeben. Der Ausgang 8 des Abweichungsverstärkers ist mit der Basis des Ausgangstransistors 3 (hier ein pnp-Transistor) verbunden, und der Kollektor des Ausgangstransistors 3 ist als Teil einer Rückkopplungsschleife mit dem zweiten Eingang 7 (invertierender Eingang) des Abweichungsverstärkers 2 verbunden. Die zu regelnde Versorgungsspannung VBat wird durch eine Batterie an den Emitter des Ausgangstransistors geliefert. Das Ausgangssignal Vout des Spannungsreglers wird am Knoten 4 des Ausgangs vom Transistorkollektor und der Rückkopplung des Abweichungsverstärkers erhal ten, wobei im Allgemeinen eine Last 5, die in Fig. 2 durch den Kondensator 5 repräsentiert ist, zwischen den Knoten 4 und Masse GND geschaltet ist, um die Ausgangskopplung so zu stabilisieren, dass sie nicht schwingt. Bei einem erfindungsgemäßen Spannungsregler wird der Abweichungsverstärker 2 mit einem Hilfs-Zwischeneingangssignal SLEEP versorgt, um ein Steuersignal zu empfangen, durch das die Spannungsregler-Rückkopplungsschleife so gesteuert werden kann, dass sie eine langsamere Ansprechzeit aufweist, was zu einer Verringerung ihres Energieverbrauchs führt. Die Ansprechzeit betrifft die maximale Geschwindigkeit, mit der das System auf ein Eingangssignal reagieren kann. Durch ein am Hilfs-Zwischeneingang SLEEP empfangenes gesondertes Steuersignal kann der Spannungsregler auf die ursprüngliche Geschwindigkeit zurückgeschaltet werden, in der er normalen Energieverbrauch aufweist.Fig. 2 shows a block diagram of a voltage regulator according to the invention. A reference voltage VRef generated by the reference voltage source 1 is applied to the first input 6 (non-inverting input) of the deviation amplifier 2. The output 8 of the deviation amplifier is connected to the base of the output transistor 3 (here a pnp transistor) and the collector of the output transistor 3 is connected as part of a feedback loop to the second input 7 (inverting input) of the deviation amplifier 2. The supply voltage VBat to be regulated is supplied by a battery to the emitter of the output transistor. The output signal Vout of the voltage regulator is obtained at node 4 of the output from the transistor collector and the feedback of the deviation amplifier. ten, generally a load 5, represented by capacitor 5 in Fig. 2, is connected between node 4 and ground GND to stabilize the output coupling so that it does not oscillate. In a voltage regulator according to the invention, the error amplifier 2 is supplied with an auxiliary intermediate input signal SLEEP to receive a control signal by which the voltage regulator feedback loop can be controlled to have a slower response time, resulting in a reduction in its power consumption. The response time relates to the maximum speed with which the system can respond to an input signal. By a separate control signal received at the auxiliary intermediate input SLEEP, the voltage regulator can be switched back to the original speed at which it has normal power consumption.

In Fig. 2 ist der Abweichungsverstärker (Differenzverstärker) ein Operationsverstärker, der einen externen bipolaren Transistor, z. B. einen pnp- Transistor, ansteuert, der in Fig. 2 als Ausgangstransistor 2 des Spannungsreglers wirkt. Demgemäß liefert die Spannungsquelle über den Ausgangstransistor 3 einen Strom, der durch den Ausgang des Operationsverstärkers geregelt ist, wodurch eine geregelte Spannung geliefert wird.In Fig. 2, the deviation amplifier (differential amplifier) is an operational amplifier that drives an external bipolar transistor, e.g. a pnp transistor, which acts as the output transistor 2 of the voltage regulator in Fig. 2. Accordingly, the voltage source supplies a current via the output transistor 3 that is regulated by the output of the operational amplifier, thereby providing a regulated voltage.

Fig. 3 ist ein Schaltbild eines Differenzverstärkers, normalerweise eines Operationsverstärkers. Er umfasst eine Differenzverstärkerstufe, in der MOS-Transistoren ein Differenzpaar M1, M2 und einen Stromspiegel M3, M4 bilden, mit einem Stromquellentransistor M5. Eine Stromquelle IBIAS ist durch einen Transistor M6 erzeugt, der in Kombination mit dem Transistor M5 einen Stromspiegel bildet, der den durch die Vorstromversorgung gelieferten Vorstrom Ibias an die Differenzstufe spiegelt, und es ist ein Kompensationskondensator Cc vorhanden. Die in Fig. 3 dargestellte Operationsverstärkerschaltung ist dem Fachmann bekannt. Der Operationsverstärker kann als Ausgangsstufe ferner auf bekannte Weise z. B. einen Inverter vom Gegentakttyp aufweisen.Fig. 3 is a circuit diagram of a differential amplifier, normally an operational amplifier. It comprises a differential amplifier stage in which MOS transistors form a differential pair M1, M2 and a current mirror M3, M4, with a current source transistor M5. A current source IBIAS is created by a transistor M6 which, in combination with the transistor M5, forms a current mirror which mirrors the bias current Ibias supplied by the bias supply to the differential stage, and there is a compensation capacitor Cc. The operational amplifier circuit shown in Fig. 3 is known to those skilled in the art. The operational amplifier may further comprise as an output stage, for example, an inverter of the push-pull type in a known manner.

Die Kippgeschwindigkeit (SR) des Differenzverstärkers hängt vom in den Stromquellentransistor M5 fließenden Strom ISS und der Kapazität % des Kompensationskondensators entsprechend der Gleichung SR = ISS/CC ab, wobei die Einheit von SR im Allgemeinen mit V/us angegeben wird. Die Kippgeschwindigkeit (SR) des Differenzverstärkers bestimmt die Geschwindigkeit der Rückkopplungsschleife des Spannungsreglers und demgemäß die Genauigkeit der Spannungsregler-Ausgangsspannung Vout. Wie es aus der obigen Formel erkennbar ist, fällt die Kippgeschwindigkeit (SR) des Differenzverstärkers, wenn der im Stromquellentransistor M5 fließende Strom ISS abnimmt, und demgemäß ist die Geschwindigkeit der Rückkopplungsschleife des Stromreglers geringer, wenn der Strom ISS kleiner ist.The rollover speed (SR) of the differential amplifier depends on the current ISS flowing in the current source transistor M5 and the capacitance % of the compensation capacitor according to the equation SR = ISS/CC, where the unit of SR is generally given as V/us. The rollover speed (SR) of the differential amplifier determines the speed of the voltage regulator feedback loop and, accordingly, the accuracy of the voltage regulator output voltage Vout. As can be seen from the above formula As can be seen, the switchover speed (SR) of the differential amplifier falls as the current ISS flowing in the current source transistor M5 decreases, and accordingly the speed of the feedback loop of the current regulator is lower when the current ISS is smaller.

Die Kippgeschwindigkeit SR oder der Strom ISS kann gemäß der Erfindung auf mindestens zwei verschiedene Weisen kontrolliert werden, erstens durch Kontrollieren des Vorstroms Ibias, wie in Fig. 3 dargestellt, oder zweitens durch Verändern der Ströme Ibias und ISS- Ein Beispiel für eine Ausführungsform des ersten Steuerungsverfahrens ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt, und ein Beispiel für eine Ausführungsform des zweiten Steuerungsverfahrens ist in Fig. 6 dargestellt.The tilt speed SR or the current ISS can be controlled according to the invention in at least two different ways, firstly by controlling the bias current Ibias as shown in Fig. 3, or secondly by varying the currents Ibias and ISS. An example of an embodiment of the first control method is shown in Figs. 4 and 5, and an example of an embodiment of the second control method is shown in Fig. 6.

Fig. 4 zeigt ein Schaltbild einer Spannungsregler-Steuerschaltung gemäß der Erfindung, wobei der Vorstrom (Ibias, wie in Fig. 3 dargestellt) des Differenzverstärkers des Spannungsreglers gesteuert wird. (Das Verhältnis Breite/Länge (oder das W/L-Verhältnis) der in Fig. 3 dargestellten Transistoren M5 und M6 ist unverändert.) Der Vorstrom Ibias des Operationsverstärkers steuert, über den durch die Transistoren M5 und M6 gebildeten Stromspiegel, den in die Differenzverstärkerstufe fließenden Strom ISS. Der Stromgenerator von Fig. 4 liegt an der Stelle der in Fig. 3 dargestellten Stromquelle IBIAS, d. h., dass der Stromgenerator gemäß Fig. 4 mit dem Punkt 9 in Fig. 3 verbunden ist. Der Stromgenerator in Fig. 4 besteht aus einem als gesteuerter Schalter arbeitenden Transistor M7 und zwei Widerständen R1 und RIS, die, wie dargestellt, mit der Versorgungsspannung VDD verbunden sind (z. B. +5 V, was unmittelbar die Batteriespannung sein kann). Abhängig davon, ob der Transistor M7 leitet oder nicht, ist entweder der eine Widerstand R1 oder die Parallelschaltung der Widerstände R1 und RIS in Reihe mit dem Transistor M6 geschaltet. Die Schaltung der Fig. 4 kann durch eine integrierte Schaltung unter Verwendung der MOS-Technologie (wie in Fig. 5 dargestellt) unter Verwendung zweier MOS-Transistoren MR1 und MRIS, die als die zwei Widerstände R1 und RlS wirken, realisiert werden. In den Fig. 4 und 5 ist der Steuerungseingang SLEEP mit dem Gate des Transistors M7 verbunden. Wenn sich das elektronische Gerät im Normalbetrieb befindet, empfängt der Eingang SLEEP die Versorgungsspannung VDD, wodurch der NMOS-Transistor M7 in den leitenden Modus geschaltet wird und der Vorstrom 1bias dann durch die Parallelschaltung der Widerstände R1 (MR1) und RIS (MRIS) bestimmt ist, was das folgende Ergebnis liefert: Ibias = (VDD/RIS) + (VDD/R1) = {(1/RIS) + (1/R1)} VDD. Wenn es erwünscht ist, den Spannungsregler in einen langsameren Zustand zu steuern, wird eine Versorgungsspannung unter VDD, oder in diesem Fall das Massepotential GND, mit dem Eingang SLEEP verbunden, so dass der NMOS-Transistor M7 in den ausgeschalteten Zustand geschaltet wird und der Vorstrom Ibias nur durch den Widerstand R1 (MR1) bestimmt ist, d. h., es wird der Vorstrom Ibias = VDD/R1 = (1/R1)VDD erhalten, der niedriger als im Normalbetrieb ist.Fig. 4 shows a circuit diagram of a voltage regulator control circuit according to the invention, wherein the bias current (Ibias, as shown in Fig. 3) of the differential amplifier of the voltage regulator is controlled. (The width/length ratio (or W/L ratio) of the transistors M5 and M6 shown in Fig. 3 is unchanged.) The bias current Ibias of the operational amplifier controls, via the current mirror formed by the transistors M5 and M6, the current ISS flowing into the differential amplifier stage. The current generator of Fig. 4 is located in the place of the current source IBIAS shown in Fig. 3, that is, the current generator according to Fig. 4 is connected to the point 9 in Fig. 3. The current generator in Fig. 4 consists of a transistor M7 operating as a controlled switch and two resistors R1 and RIS which, as shown, are connected to the supply voltage VDD (e.g. +5 V, which can be directly the battery voltage). Depending on whether the transistor M7 is conducting or not, either the one resistor R1 or the parallel connection of the resistors R1 and RIS is connected in series with the transistor M6. The circuit of Fig. 4 can be realized by an integrated circuit using MOS technology (as shown in Fig. 5) using two MOS transistors MR1 and MRIS acting as the two resistors R1 and RlS. In Figs. 4 and 5, the control input SLEEP is connected to the gate of the transistor M7. When the electronic device is in normal operation, the input SLEEP receives the supply voltage VDD, which switches the NMOS transistor M7 into the conducting mode and the bias current 1bias is then determined by the parallel connection of the resistors R1 (MR1) and RIS (MRIS), giving the following result: Ibias = (VDD/RIS) + (VDD/R1) = {(1/RIS) + (1/R1)} VDD. If it is desired to drive the voltage regulator to a slower state, a supply voltage below VDD, or in this case the ground potential GND, is connected to the SLEEP input, so that the NMOS transistor M7 is switched to the off state and the bias current Ibias is determined only by the resistor R1 (MR1), that is, the bias current Ibias = VDD/R1 = (1/R1)VDD is obtained, which is lower than in normal operation.

Fig. 6 zeigt das Schaltbild der zweiten Spannungsregler-Steuerschaltung gemäß der Erfindung, bei der das Verhältnis des Vorstroms = bias des Differenzverstärkers des Spannungsreglers und des in der Differenzstufe fließenden Stroms ISS gesteuert wird. Der durch die in Fig. 3 dargestellten Transistoren M5 und M6 gebildete Stromspiegel liefert entsprechend dem W/L- Verhältnis (Breite/Länge-Verhältnis) der Transistoren M5 und M6 den Differenzstufenstrom ISS als Spiegelbild des Vorstroms Ibias auf die folgende Weise: IS5/Ibias = (WM5/LM5)/(WM6/LM6) = (LM6WM5)/(WM6LMB), oder der Strom der Differenzstufe hat den Wert ISS = {(LM6WM5)/(WM6LM5)}Ibias. Hier ist erkennbar, dass eine Verringerung des W/L-Verhältnisses für das Gate des Transistors M5 den Strom ISS in der Differenzstufe verringert. Das W/L- Verhältnis kann dadurch geändert werden, dass ein anderer Transistor M5S parallel zum Transistor M5 geschaltet wird, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Die in Fig. 6 eingezeichneten Punkte 10 und 11 entsprechen den in Fig. 3 eingezeichneten Punkten 10 und 11. Wenn der Transistor M5S parallel zum Transistor M5 geschaltet ist, entspricht ihre Kombination einem einzelnen Transistor M5' mit Gateabmessungen, die durch die Summe der Gateabmessungen der Transistoren M5 und M5S gebildet sind, mit (WMBI/LM5') = (WM5/LM5) (WM5S/LM5S)· Ein Transistor, wie der NMOS-Transistor in den Fig. 4 und 5, kann als Schalter 51 in Fig. 6 verwendet werden, und wenn sich das elektronische Gerät im Normalbetrieb befindet, empfängt der Eingang SLEEP die Versorgungsspannung VDD, was dazu führt, dass der Schalter 51 geschlossen ist oder leitet. Hierbei existiert eine Parallelverbindung der Widerstände M5 und MSS, wodurch sich ein höheres W/L-Verhältnis ergibt. Wenn der Spannungsregler in einen langsameren Zustand oder einen Zustand mit geringerem Energieverbrauch gesteuert wird, wird eine Versorgungsspannung unter VDD, oder in diesem Fall das Massepotential GND, an den Eingang SLEEP gegeben, wodurch der Schalter 51 geöffnet wird, und der Strom ISS nur durch den Transistor M5 fließt. Es wird ein niedrigeres W/L-Verhältnis erhalten, und so fließt ein kleinerer Strom ISS als im Normalbetrieb durch die Differenzstufe.Fig. 6 shows the circuit diagram of the second voltage regulator control circuit according to the invention, in which the ratio of the bias current = bias of the differential amplifier of the voltage regulator and the current ISS flowing in the differential stage is controlled. The current mirror formed by the transistors M5 and M6 shown in Fig. 3 provides the differential stage current ISS as a mirror image of the bias current Ibias in accordance with the W/L ratio (width/length ratio) of the transistors M5 and M6 in the following way: IS5/Ibias = (WM5/LM5)/(WM6/LM6) = (LM6WM5)/(WM6LMB), or the current of the differential stage has the value ISS = {(LM6WM5)/(WM6LM5)}Ibias. Here it can be seen that a reduction in the W/L ratio for the gate of the transistor M5 reduces the current ISS in the differential stage. The W/L ratio can be changed by connecting another transistor M5S in parallel with transistor M5, as shown in Fig. 6. Points 10 and 11 plotted in Fig. 6 correspond to points 10 and 11 plotted in Fig. 3. When transistor M5S is connected in parallel with transistor M5, their combination corresponds to a single transistor M5' with gate dimensions formed by the sum of the gate dimensions of transistors M5 and M5S, with (WMBI/LM5') = (WM5/LM5) (WM5S/LM5S) A transistor such as the NMOS transistor in Figs. 4 and 5 can be used as switch 51 in Fig. 6, and when the electronic device is in normal operation, the SLEEP input receives the supply voltage VDD, causing switch 51 to be closed or conducting. Here, there is a parallel connection of the resistors M5 and MSS, which results in a higher W/L ratio. When the voltage regulator is controlled to a slower or lower power consumption state, a supply voltage below VDD, or in this case the ground potential GND, is applied to the SLEEP input, which opens the switch 51 and the current ISS flows only through the transistor M5. A lower W/L ratio is obtained, and so a smaller current ISS flows through the differential stage than in normal operation.

Wenn das elektronische Gerät über mehrere Spannungsregler verfügt, kann ein gemeinsamer Stromgenerator, z. B. der Stromgenerator in Fig. 4 oder 5, für alle Spannungsregler angeordnet sein, insbesondere für ihre Differenzstufen. Alle Spannungsregler können dann dadurch entweder in den Normalbetrieb oder den Zustand mit geringerer Geschwindigkeit gesteuert werden, dass einfach eine einzelne gemeinsame Steuerung und ein einzelner gemeinsamer Widerstand RIS oder Transistor MRIS bei der Lösung in den Fig. 4 und 5 verwendet wird. Wenn die Lösung in Fig. 6 verwendet wird, muss ein Transistor M5S parallel zum Stromquellentransistor M5 in der Differenzstufe jedes Spannungsreglers geschaltet werden. Wenn jedoch alle Transistoren M5S vom selben Typ sind, kann ihre Steuerung als einzelne gemeinsame Eingangsleitung SLEEP kombiniert werden. Ein Vorteil der Lösung in den Fig. 4 und 5 besteht darin, dass, da der Vorstrom Ibias gesteuert wird, zusätzlich zu einem niedrigeren Differenzstufenstrom ISS ein niedrigerer Vorstrom Ibias vom Stromgenerator geliefert wird.If the electronic device has several voltage regulators, a common current generator, such as the current generator in Fig. 4 or 5, can be used for all voltage regulators, particularly for their differential stages. All voltage regulators can then be controlled into either the normal operation or the lower speed state simply by using a single common control and a single common resistor RIS or transistor MRIS in the solution in Figs. 4 and 5. When the solution in Fig. 6 is used, a transistor M5S must be connected in parallel with the current source transistor M5 in the differential stage of each voltage regulator. However, if all transistors M5S are of the same type, their control can be combined as a single common input line SLEEP. An advantage of the solution in Figs. 4 and 5 is that since the bias current Ibias is controlled, a lower bias current Ibias is supplied by the current generator in addition to a lower differential stage current ISS.

Das Signal SLEEP kann dem Spannungsregler auf zwei verschiedene Arten zugeführt werden. Bei der ersten Alternative kann das Signal SLEEP als digitales Signal von einer externen Quelle an die den Spannungsregler enthaltende Schaltung geliefert werden. Das Signal kann z. B. vom Mikrocontroller 12 des elektronischen Geräts oder von einer beliebigen entsprechenden Schaltung 13 geliefert werden, die die Funktionen des Geräts steuert, wie es in den Fig. 7a und 7b dargestellt ist. Andere Schaltungen (19) des elektronischen Geräts (das ein Mobiltelefon sein kann), an die der Spannungsregler die geregelten Versorgungsspannungen liefert, können ebenfalls durch den Mikrocontroller 12 oder die Schaltung 13 gesteuert werden. Innerhalb der den Spannungsregler enthaltenden integrierten Schaltung kann das Signal SLEEP bei Bedarf in einem Puffer 14 gepuffert werden, so dass es mit geeignetem Pegel für den Schalter M7 oder Sl geliefert wird.The SLEEP signal can be supplied to the voltage regulator in two different ways. In the first alternative, the SLEEP signal can be supplied as a digital signal from an external source to the circuit containing the voltage regulator. The signal can be supplied, for example, by the microcontroller 12 of the electronic device or by any corresponding circuit 13 controlling the functions of the device, as shown in Figs. 7a and 7b. Other circuits (19) of the electronic device (which can be a mobile phone) to which the voltage regulator supplies the regulated supply voltages can also be controlled by the microcontroller 12 or the circuit 13. Within the integrated circuit containing the voltage regulator, the SLEEP signal can be buffered in a buffer 14 if necessary so that it is supplied at a suitable level for the switch M7 or Sl.

Als zweite Alternative kann das Signal SLEEP innerhalb der den Spannungsregler enthaltenden Schaltung IC erzeugt werden. Wenn der Spannungsregler einen Strom entsprechend einem regelmäßigen Ereignis liefern muss, z. B. bei einem digitalen Mobiltelefon synchron mit der Senderimpulsfolge 16 (die z. B. 50 Hz oder 200 Hz sein kann), oder synchron mit der Batterieladeimpulsfolge 15 während eines Pufferladevorgangs (mit z. B. einer Frequenz von 1 Hz), kann das Signal SLEEP durch die Zustandsmaschine 17 mit Hilfe der oben genannten Impulse oder irgendwelcher entsprechender Impulse erzeugt werden. Eine derartige Zustandsmaschine 17 benötigt Information z. B. zum Sendestartpunkt 18, woraufhin sie selbst das Signal SLEEP mittels der Impulsfolgen oder beliebiger entsprechender Signale synchronisieren kann. Fig. 7c zeigt, wie eine Zustandsmaschine als Teil der den Spannungsregler enthaltenden Schaltung IC verwendet wird und das Signal SLEEP für den Spannungsregler erzeugt wird. Wie im Fall des externen Anschlusses liefert die Zustandsmaschine 17 ein Ausgangssignal, das auf einen geeigneten Pegel gepuffert werden kann.As a second alternative, the signal SLEEP can be generated within the circuit IC containing the voltage regulator. If the voltage regulator has to supply a current according to a regular event, e.g. in a digital mobile phone in synchronism with the transmitter pulse train 16 (which can be e.g. 50 Hz or 200 Hz), or in synchronism with the battery charging pulse train 15 during a buffer charging process (with e.g. a frequency of 1 Hz), the signal SLEEP can be generated by the state machine 17 by means of the above-mentioned pulses or any corresponding pulses. Such a state machine 17 requires information e.g. on the transmission start point 18, whereupon it can itself synchronize the signal SLEEP by means of the pulse trains or any corresponding signals. Fig. 7c shows how a state machine as part of the circuit IC containing the voltage regulator containing circuit IC and the SLEEP signal is generated for the voltage regulator. As in the case of the external connection, the state machine 17 provides an output signal that can be buffered to a suitable level.

Der Energieverbrauch eines elektronischen Geräts, das mindestens einen Spannungsregler enthält, kann einfach dadurch verringert werden, dass die Regelungsschleife des Spannungsreglers in solchen Perioden, in denen die normale Spannungsreglergenauigkeit nicht erforderlich ist, auf einen langsameren Zustand geschaltet wird. Eine Situation wie diese kann dann auftreten, wenn das Gerät allgemein im passiven Zustand betrieben wird, jedoch auch dann, wenn sich eine Schaltung, die ihre Versorgungsspannung von einem bestimmten Spannungsregler erhält, in einem solchen Zustand befindet, in dem ihre Versorgungsspannung nicht die normale Genauigkeit aufweisen muss. Eine derartige Schaltung ist z. B. der Oszillator, durch den der die Versorgungsspannung an den Oszillator liefernde Spannungsregler auf niedrigere Genauigkeit geschaltet werden kann, z. B. in einem Funktelefon, das weder sendet noch empfängt, worüber dann dem Mikrocontroller 12 oder einer anderen Schaltung 13, die die Funktionen des. Funktelefons steuert, Information verfügbar ist.The power consumption of an electronic device containing at least one voltage regulator can be reduced simply by switching the voltage regulator's control loop to a slower state during periods when the normal voltage regulator accuracy is not required. A situation like this can occur when the device is generally operated in the passive state, but also when a circuit receiving its supply voltage from a particular voltage regulator is in a state where its supply voltage does not need to have the normal accuracy. One such circuit is, for example, the oscillator, by which the voltage regulator providing the supply voltage to the oscillator can be switched to lower accuracy, for example in a radio telephone which neither transmits nor receives, information about which is then available to the microcontroller 12 or other circuit 13 controlling the functions of the radio telephone.

Angesichts der vorstehenden Beschreibung ist es für den Fachmann ersichtlich, dass innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung verschiedene Modifizierungen vorgenommen werden können. Z. B. könnte anstelle des Operationsverstärkers in den Fig. 1 und 2 ein Bauteil mit ähnlichen Eigenschaften verwendet werden.In view of the above description, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made within the scope of the invention. For example, instead of the operational amplifier in Figures 1 and 2, a component with similar properties could be used.

Der Schutzumfang der Erfindung enthält alle neuartigen Merkmale oder Kombinationen von Merkmalen, wie sie hier explizit oder implizit offenbart sind, oder jede Verallgemeinerung hiervon, unabhängig davon, ob sie die beanspruchte Erfindung betrifft oder nicht oder ob sie alle durch die Erfindung angesprochenen Probleme lindert oder nicht. Die Anmelderin weist hiermit darauf hin, dass während des Betreibens dieser Anmeldung oder irgendeiner weiteren daraus abgeleiteten Anmeldung neue Ansprüche für derartige Merkmale formuliert werden können.The scope of the invention includes any novel features or combinations of features as explicitly or implicitly disclosed herein, or any generalization thereof, whether or not related to the claimed invention or whether or not it alleviates all of the problems addressed by the invention. Applicant hereby indicates that new claims for such features may be formulated during the prosecution of this application or any further application derived herefrom.

Claims (13)

1. Spannungsregler zum Liefern einer geregelten Ausgangsspannung (Vout) von einer Spannungsquelle (VBat), mit einem Eingang für die Spannungsquelle (VBat), einem Ausgang zum Liefern der geregelten Ausgangsspannung (Vout) und einer Rückkopplungsschleife zum Steuern der Eingangsspannung auf die geregelte Ausgangsspannung (Vout) hin, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsregler ferner einen Hilfseingang (SLEEP) und eine Einrichtung (M7, RIS; M7, MRIS; S1) zum Steuern der Ansprechzeit (SR) der Rückkopplungsschleife entsprechend einem am Hilfseingang (SLEEP) eingegebenen Signal (SLEEP) aufweist.1. Voltage regulator for supplying a regulated output voltage (Vout) from a voltage source (VBat), having an input for the voltage source (VBat), an output for supplying the regulated output voltage (Vout) and a feedback loop for controlling the input voltage towards the regulated output voltage (Vout), characterized in that the voltage regulator further comprises an auxiliary input (SLEEP) and means (M7, RIS; M7, MRIS; S1) for controlling the response time (SR) of the feedback loop in accordance with a signal (SLEEP) input at the auxiliary input (SLEEP). 2. Spannungsregler nach Anspruch 1, bei dem ein Betriebsstrom (ISS) an die Rückkopplungsschleife geliefert wird und die Einrichtung zum Steuern der Ansprechzeit eine Einrichtung (M7, RIS; M7, MRIS; 51) zum Steuern des Betriebsstroms aufweist.2. A voltage regulator according to claim 1, wherein an operating current (ISS) is supplied to the feedback loop and the means for controlling the response time comprises means (M7, RIS; M7, MRIS; 51) for controlling the operating current. 3. Spannungsregler nach Anspruch 2, bei dem eine Verringerung des Betriebsstroms (ISS) zu einer Verringerung der Ansprechzeit (SR) der Rückkopplungsschleife führt und eine Erhöhung des Betriebsstroms zu einer Erhöhung der Ansprechzeit der Rückkopplungsschleife führt.3. Voltage regulator according to claim 2, wherein a reduction in the operating current (ISS) leads to a reduction in the response time (SR) of the feedback loop and an increase in the operating current leads to an increase in the response time of the feedback loop. 4. Spannungsregler nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Rückkopplungsschleife einen Differenzverstärker (2) aufweist und der Betriebsstrom der Betriebsstrom (ISS) des Differenzverstärkers ist.4. Voltage regulator according to claim 2 or 3, wherein the feedback loop comprises a differential amplifier (2) and the operating current is the operating current (ISS) of the differential amplifier. 5. Spannungsregler nach Anspruch 4, bei dem eine für den Differenzverstärker (2) geltende Kippgeschwindigkeit (SR) von der Stärke des Betriebsstroms abhängt und demgemäß die Ansprechzeit der Rückkopplungsschleife entsprechend abhängig ist.5. Voltage regulator according to claim 4, in which a tilt speed (SR) applicable to the differential amplifier (2) depends on the strength of the operating current and accordingly the response time of the feedback loop is correspondingly dependent. 6. Spannungsregler nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einem Transistor (3) mit einem ersten Knoten, der als Eingang für die Spannungsquelle (VBat) wirkt, einem zweiten Knoten, der als Ausgang für die geregelte Spannung (Vout) wirkt, und einem dritten Knoten, der als Rückführung der Rückkopplungsschleife wirkt.6. Voltage regulator according to one of the preceding claims, further comprising a transistor (3) with a first node acting as an input for the voltage source (VBat), a second node acting as an output for the regulated voltage (Vout), and a third node acting as a feedback of the feedback loop. 7. Spannungsregler nach Anspruch 4, bei dem der Differenzverstärker einen Stromspiegel aufweist, bei dem der Betriebsstrom und ein Vorstrom einander spiegeln, so dass die Einrichtung zum Steuern des Betriebsstroms des Differenzverstärkers eine Einrichtung zum Steuern des Vorstroms aufweist.7. Voltage regulator according to claim 4, wherein the differential amplifier comprises a current mirror in which the operating current and a bias current mirror each other, so that the means for controlling the operating current of the differential amplifier comprises means for controlling the bias current. 8. Spannungsregler nach Anspruch 4, bei dem der Differenzverstärker einen Stromspiegel aufweist, bei dem der Betriebsstrom und ein Vorstrom einander spiegeln, so dass die Einrichtung zum Steuern des Betriebsstroms des Differenzverstärkers eine Einrichtung zum Steuern des Verhältnisses aus dem Betriebsstrom und dem Vorstrom im Stromspiegel aufweist.8. Voltage regulator according to claim 4, wherein the differential amplifier has a current mirror in which the operating current and a bias current mirror each other, so that the device for controlling the operating current of the differential amplifier has a device for controlling the ratio of the operating current and the bias current in the current mirror. 9. Elektronisches Gerät mit dem durch einen der Ansprüche 1 bis 6 beanspruchten Spannungsregler.9. Electronic device with the voltage regulator claimed by any one of claims 1 to 6. 10. Verfahren zum Steuern eines Spannungsreglers mit einer Rückkopplungsschleife durch Steuern der Ansprechzeit der Rückkopplungsschleife entsprechend einem Signal, wie es an einem Hilfseingang der Rückkopplungsschleife eingegeben wird.10. A method of controlling a voltage regulator having a feedback loop by controlling the response time of the feedback loop in accordance with a signal input to an auxiliary input of the feedback loop. 11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Schritt des Steuerns der Ansprechzeit das Steuern des Ausgangsstroms der Rückkopplungsschleife umfasst.11. The method of claim 10, wherein the step of controlling the response time comprises controlling the output current of the feedback loop. 12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Betriebsstrom erhöht wird, um die Ansprechzeit zu erhöhen, und der Betriebsstrom verringert wird, um die Ansprechzeit zu verringern.12. The method of claim 11, wherein the operating current is increased to increase the response time and the operating current is decreased to decrease the response time. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem der Spannungsregler in ein elektronisches Bauteil eingebaut ist und das an einem Hilfseingang eingegebene Signal seinen Ursprung im elektronischen Gerät hat.13. Method according to one of claims 10 to 12, in which the voltage regulator is built into an electronic component and the signal input at an auxiliary input has its origin in the electronic device.
DE69511930T 1994-04-18 1995-04-18 Method and device for controlling the power consumption of an electronic device Expired - Fee Related DE69511930T2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI941790A FI96153C (en) 1994-04-18 1994-04-18 A method for reducing the power consumption of an electrical device with a voltage regulator, and a voltage regulator-equipped electrical device that saves electric power

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69511930D1 DE69511930D1 (en) 1999-10-14
DE69511930T2 true DE69511930T2 (en) 2000-03-09

Family

ID=8540543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69511930T Expired - Fee Related DE69511930T2 (en) 1994-04-18 1995-04-18 Method and device for controlling the power consumption of an electronic device

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0678963B1 (en)
JP (1) JPH0869330A (en)
AT (1) ATE184431T1 (en)
DE (1) DE69511930T2 (en)
FI (1) FI96153C (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10223772A1 (en) * 2002-05-28 2003-12-18 Infineon Technologies Ag Circuit for voltage converter used in e.g. system ICs or components, e.g. a CAN transceiver and/or microcontroller for a vehicular system, includes regulator with control input which is cycled on and off in accordance with state signal

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6081733A (en) * 1997-04-16 2000-06-27 Motorola, Inc. Communication control apparatus and method
JP2000066745A (en) * 1998-08-26 2000-03-03 New Japan Radio Co Ltd Constant voltage regulator circuit
FR2807846A1 (en) 2000-04-12 2001-10-19 St Microelectronics Sa LOW POWER CONSUMPTION VOLTAGE REGULATOR
JP3755585B2 (en) * 2001-05-11 2006-03-15 セイコーエプソン株式会社 Display controller, display unit, and electronic device
JP2006079301A (en) * 2004-09-09 2006-03-23 Denso Corp Power supply circuit
CN100388149C (en) * 2004-12-23 2008-05-14 凌阳科技股份有限公司 Voltage stabilizer with low standby current consumption

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5142219A (en) * 1991-05-01 1992-08-25 Winbond Electronics North America Corporation Switchable current-reference voltage generator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10223772A1 (en) * 2002-05-28 2003-12-18 Infineon Technologies Ag Circuit for voltage converter used in e.g. system ICs or components, e.g. a CAN transceiver and/or microcontroller for a vehicular system, includes regulator with control input which is cycled on and off in accordance with state signal
US7053592B2 (en) 2002-05-28 2006-05-30 Infineon Technologies Ag Output level responsive switching on/off of a linear regulator

Also Published As

Publication number Publication date
EP0678963B1 (en) 1999-09-08
JPH0869330A (en) 1996-03-12
FI96153B (en) 1996-01-31
ATE184431T1 (en) 1999-09-15
FI96153C (en) 1996-05-10
EP0678963A2 (en) 1995-10-25
EP0678963A3 (en) 1996-11-06
FI941790A0 (en) 1994-04-18
FI941790L (en) 1995-10-19
DE69511930D1 (en) 1999-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69522501T2 (en) Method for reducing the power consumption of an electronic device with a voltage regulator
DE69513729T2 (en) Method and arrangement for controlling the power consumption of an electronic device
DE69615262T2 (en) Method for reducing the power consumption of an electronic device
DE69709911T2 (en) METHOD AND CIRCUIT FOR DYNAMICALLY ADJUSTING A SUPPLY VOLTAGE AND / OR A CLOCK SIGNAL IN ENIER DIGITAL CIRCUIT
DE10035066B4 (en) System for the memory-based load adjustment of an amplifier
DE69730529T2 (en) CIRCUIT AND METHOD FOR POWER CONTROL USING A MOBILE PHONE
DE69910888T2 (en) Current-efficient control device with low loss voltage, improved load control and frequency response
DE19502111C2 (en) TDMA / TDD transceivers
DE68922121T2 (en) Portable radio telephone mounted in a vehicle.
DE69306185T2 (en) Stand-by supply circuit
DE112018000837T5 (en) Programmable supply generator
DE102006057223B4 (en) Station control procedure and this station using
DE60034736T2 (en) Electrical supply device and method for mobile apparatus
DE3781918T2 (en) INTERMITTENTLY CONTROLLED TRANSMITTER.
DE69511930T2 (en) Method and device for controlling the power consumption of an electronic device
DE69412360T2 (en) Power line connection circuit and corresponding switch with integrated circuit
DE69313887T2 (en) Power regulator for a loudspeaker of a telephone unit
EP0384938B1 (en) Integrable amplitude-controllable oscillator
DE3224481C2 (en)
DE69013369T2 (en) Transmission circuit with a gallium arsenide field effect transistor.
DE69618576T2 (en) Voltage controlled oscillator and contactless IC card with voltage controlled oscillator
DE60104182T2 (en) Signal transmitter with pulse control of the amplification
DE19815944C2 (en) Energy saving circuit for an electronic device and control method for saving energy in an electronic device
EP0944221B1 (en) Communication device and method for operating the same
DE60125475T2 (en) Portable telephone terminal and power supply method

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee