微软专利介绍：为HoloLens设计可靠的电压调节器
电压调节器
（映维网Nweon 2022年03月31日）电子设备一般包含对输出电压进行自动调节的电压调节器。在名为“Voltage regulator circuit with current limiter stage”的专利申请中，微软介绍了一种可以用于HoloLens等混合现实头显的电压调节器。具体来说，专利描述了包括放大器级，以及电联接到放大器级输出的限流器级的电压调节器电路。
其中，放大器级配置为基于参考电压和来自输出电压的反馈输出直流电压。限流器级配置为以静态模式和过载模式工作。对于静态模式，限流器级配置为作为缓冲级工作，并形成放大器级输入的闭合反馈回路。对于过载模式，电流限制器级配置为将输出电流钳制为指定电流的电流源。过载模式可基于电压调节器电路的输出电流大于指定阈值电流而触发。作为一个示例，基于电压调节器电路的输出节点对地短路，可以触发过载模式。当触发过载模式下操作的电流过载条件得到缓解时，电压调节器电路配置为返回正常操作，其中限流器级以静态模式操作。
对于微软提出的发明，示例限流器级可在芯片实现，无需使用外部片外电气元件或数字信号处理。与依赖于集成电路的数字信号处理块来检测电流过载条件的配置相比，这种配置允许限流器级更快地检测电压调节器电路的电流过载条件，并且可以更快地将电压调节器电路切换回静态操作模式的正常操作。另外，由于限流器级是在晶体管级芯片实现，所以电压调节器电路的物理占地面积可能小于采用分立片外电气元件的电压调节器电路。
图3A和3B示意性地示出了电压调节器电路的系统框图。电压调节器电路包括放大器级300和限流器级302。放大器级300包括负输入304、正输入306和输出308。负输入304配置为接收参考电压310。在一个示例中，参考电压设置为电压调节器电路204的直流电源电压。正输入306配置为经由反馈回路314接收电压调节器电路204的输出电压312的反馈。放大器级300配置为基于基准电压310和来自电压调节器电路204的输出电压312的反馈输出DC电压316。在所示的示例中，放大器级300配置为差分放大器级，其放大输出电压312的反馈和参考电压310之间的差，使得从放大器级300输出的DC电压316设置为参考电压310。
如图3A所示，对于静态工作模式，限流器级302配置为缓冲级320，并形成闭环314，以将电压调节器电路204的输出电压312反馈回放大器级300的正输入306。在所示的示例中，缓冲级320配置为单位增益缓冲器操作。
基于输出电流318大于电压调节器电路204的阈值电流，电压调节器电路204可以配置为从静态工作模式切换到过载工作模式。电压调节器电路204的阈值电流可以设置为任何合适的阈值电流。在一个示例中，可以基于放大器级300的工作特性来设置阈值电流。可根据各种操作条件触发从静态操作模式到过载操作模式的切换。作为一个示例，响应于电压调节器电路204的输出节点324处的短路，电压调节器电路204可以从静态工作模式操作切换到过载工作模式的操作。
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