低压差线性稳压器、芯片及电子设备的制作方法

专利2025-06-04  93


本技术实施例涉及电源管理,尤其涉及一种低压差线性稳压器、芯片和电子设备。


背景技术:

1、低压差线性稳压器是一种自动维持输出电压较为恒定的装置,广泛应用于医疗、计算机、工业基础设备及便携式产品等众多领域。

2、在低压差线性稳压器工作过程中,低压差线性稳压器的输出电压基本上维持目标值,当低压差线性稳压器输入电压变化或者负载电流发生瞬态变化时,低压差线性稳压器的输出电压会发生较为明显的欠冲(即输出电压忽然明显变小)或者过冲(即输出电压忽然明显变大),为了使低压差线性稳压器在欠冲和过冲时能尽快调整输出电压,通常会采用根据负载电流生成正相关的感应电流,负载电流越大,感应电流越大,并将感应电流输入至低压差线性稳压器包括的电压调整模块,以加速电压调整模块对低压差线性稳压器的输出电压的调整,由此,在低压差线性稳压器的输出电压发生欠冲或过冲时,低压差线性稳压器的输出电压可以更快地被调整至目标值,以减小低压差线性稳压器的后级电路无法正常工作甚至损坏的可能性。

3、但是,电压调整模块接收到的感应电流会使低压差线性稳压器的内部电流较大,且负载电流越大,感应电流越大,进而低压差线性稳压器的内部电流越大,由此,当低压差线性稳压器内部处于限流态时,低压差线性稳压器的内部电流会始终较大,以使低压差线性稳压器基本上都是在高电流状态下进行工作的,以致低压差线性稳压器的使用寿命较短,并且,低压差线性稳压器的内部电流随负载电流的变化而变化,也使得低压差线性稳压器内部的设计变得更加复杂化。


技术实现思路

1、有鉴于此,本技术实施例提供一种低压差线性稳压器,以至少部分解决上述问题。

2、根据本技术实施例的第一方面,公开了一种低压差线性稳压器,包括:电压调整电路和加速电路,所述加速电路与所述电压调整电路连接;所述电压调整电路,用于在所述低压差线性稳压器的输出电压过冲或欠冲后,将所述低压差线性稳压器的输出电压调整至目标电压;所述加速电路,用于从所述低压差线性稳压器的输出电压在基准电压范围外开始加速所述电压调整电路对所述低压差线性稳压器的输出电压的调整,并经过目标时长后停止加速所述电压调整电路对所述低压差线性稳压器的输出电压的调整,其中,所述目标电压在所述基准电压范围内,所述低压差线性稳压器的输出电压过冲和欠冲时均在所述基准电压范围外。

3、在一种可能的实现方式中,所述加速电路包括比较模块、脉冲产生模块和加速模块;所述比较模块,用于在所述低压差线性稳压器的输出电压过冲或欠冲后,输出对应的第一脉冲信号,其中,所述第一脉冲信号的起始时间为对应的过冲或欠冲的发生时间,所述第一脉冲信号的终止时间为对应的过冲或欠冲后,所述低压差线性稳压器的输出电压首次变化至所述基准电压范围内的时间;所述脉冲产生模块,连接于所述比较模块,用于根据所述第一脉冲信号产生第二脉冲信号,并输出所述第二脉冲信号,其中,所述第二脉冲信号的起始时间与所述第一脉冲信号的起始时间相同,所述第二脉冲信号的脉宽等于所述目标时长,所述第二脉冲信号的脉宽大于所述第一脉冲信号的脉宽;所述加速模块,连接于所述脉冲产生模块,用于在接收所述第二脉冲信号的过程中,加速所述电压调整电路对所述低压差线性稳压器的输出电压的调整,并在接收完成所述第二脉冲信号后,停止加速所述电压调整电路对所述低压差线性稳压器的输出电压的调整。

4、在一种可能的实现方式中,所述比较模块,还用于在所述低压差线性稳压器的输入电压小于所述低压差线性稳压器正常工作的最小电压,且所述低压差线性稳压器的输出电压小于所述基准电压范围的最小电压后,持续输出电平值不变的第一指示信号;所述脉冲产生模块,还用于根据所述第一指示信号产生第三脉冲信号,并输出所述第三脉冲信号,其中,所述第三脉冲信号的起始时间与所述第一指示信号的起始时间相同,所述第三脉冲信号的脉宽等于所述目标时长;所述加速模块,还用于在接收所述第三脉冲信号的过程中,加速所述电压调整电路对所述低压差线性稳压器的输出电压的调整,并在接收完成所述第三脉冲信号后,停止加速所述电压调整电路对所述低压差线性稳压器的输出电压的调整。

5、在一种可能的实现方式中,所述脉冲产生模块包括第一脉冲产生单元和第二脉冲产生单元;所述第一脉冲产生单元,连接于所述比较模块,用于根据所述第一脉冲信号产生第四脉冲信号,并输出所述第四脉冲信号,还用于根据所述第一指示信号产生电平值不变的第二指示信号,并输出所述第二指示信号,其中,所述第四脉冲信号的脉宽大于所述第一脉冲信号的脉宽,所述第二指示信号的起始时间与所述第一指示信号的起始时间相同;所述第二脉冲产生单元,连接于所述第一脉冲产生单元,用于根据所述第四脉冲信号产生所述第二脉冲信号,还用于根据所述第二指示信号产生所述第三脉冲信号,其中,所述第四脉冲信号的脉宽大于所述第二脉冲信号的脉宽。

6、在一种可能的实现方式中,所述第一脉冲产生单元包括第一非门、第一p沟道晶体管、第一n沟道晶体管、第一电流源、第一电容、第二非门、第三非门、第一或非门和第四非门;第一非门的输入端与所述比较模块的输出端连接,第一非门的输出端与所述第一p沟道晶体管的栅极连接,且所述第一非门的输出端与所述第一n沟道晶体管的栅极连接;所述第一p沟道晶体管的源极与电源连接,所述第一p沟道晶体管漏极与所述第一电容的第一端连接;所述第一n沟道晶体管的源极与所述第一电流源的负极连接,所述第一n沟道晶体管漏极与所述第一电容的第一端连接;所述第一电流源的正极接地;所述第一电容的第二端接地;所述第二非门的输入端与所述第一电容的第一端连接,所述第二非门的输出端与所述第三非门的输入端连接;所述第三非门的输出端与所述第一或非门的第一输入端连接;所述第一或非门的第二输入端与所述比较模块的输出端连接,所述第一或非门的输出端与所述第四非门的输入端连接;所述第四非门的输出端与所述第二脉冲产生单元连接。

7、在一种可能的实现方式中,所述第二脉冲产生单元包括第五非门、第六非门、第二p沟道晶体管、第二n沟道晶体管、第二电流源、第二电容、第七非门和同或门;所述第五非门的输入端与所述第四非门的输出端连接,所述第五非门的输出端与所述第六非门的输入端连接,第六非门的输出端与所述第二p沟道晶体管的栅极连接,且所述第六非门的输出端与所述第二n沟道晶体管的栅极连接;所述第二p沟道晶体管的源极与电源连接,所述第二p沟道晶体管漏极与所述第二电容的第一端连接;所述第二n沟道晶体管的源极与所述第二电流源的负极连接,所述第二n沟道晶体管漏极与所述第二电容的第一端连接;所述第二电流源的正极接地;所述第二电容的第二端接地;所述第七非门的输入端与所述第二电容的第一端连接,所述第七非门的输出端与所述同或门的第一输入端连接,所述同或门的第二输入端与所述第五非门的输出端连接,所述同或门的输出端与所述加速模块连接。

8、在一种可能的实现方式中,所述比较模块包括第一比较器、第二比较器、第二或非门和第八非门;所述第一比较器的正相输入端用于输入待比较电压,所述第一比较器的反相输入端用于输入第一基准电压,其中,所述待比较电压与所述低压差线性稳压器的输出电压成正比,且所述待比较电压与所述低压差线性稳压器的输出电压的比值为目标比值,所述第一基准电压等于所述基准电压范围的最大电压与所述目标比值的乘积;所述第二比较器的正相输入端用于输入第二基准电压,所述第二比较器的反相输入端用于输入所述待比较电压,其中,所述第二基准电压等于所述基准电压范围的最小电压与所述目标比值的乘积;所述第二或非门的两个输入端分别与所述第一比较器的输出端和所述第二比较器的输出端连接,所述第二或非门的输出端与所述第八非门的输入端连接;所述第八非门的输出端为所述比较模块的输出端。

9、在一种可能的实现方式中,所述加速模块包括第三n沟道晶体管和第四电流源;所述第三n沟道晶体管的栅极与所述同或门的输出端连接,所述第三n沟道晶体管的源极与所述第四电流源的负极连接,所述第三n沟道晶体管的漏极与所述电压调整电路连接,所述第四电流源的正极接地。

10、在一种可能的实现方式中,所述加速模块还包括第四n沟道晶体管和第五n沟道晶体管,所述电压调整电路包括第一大电容节点和第二大电容节点,所述第一大电容节点用于在所述电压调整电路将所述低压差线性稳压器的输出电压调整至所述目标电压的过程中放电,所述第二大电容节点用于在所述电压调整电路将所述低压差线性稳压器的输出电压调整至所述目标电压的过程中充电;所述第四n沟道晶体管的栅极与所述同或门的输出端连接,所述第四n沟道晶体管的源极接地,所述第四n沟道晶体管的漏极与所述第一大电容节点连接;所述第五n沟道晶体管的栅极与所述同或门的输出端连接,所述第五n沟道晶体管的源极与所述第二大电容节点连接,所述第五n沟道晶体管的漏极与电源连接。

11、在一种可能的实现方式中,所述电压调整电路包括差分放大器、第三电流源、目标p沟道晶体管、第一电阻和第二电阻;所述差分放大器的电源输入端用于输入所述低压差线性稳压器的输入电压,所述差分放大器用于输入尾电流的端口与所述第三电流源的负极连接,所述差分放大器的的正相输入端与所述第一电阻的第一端连接,且与所述第二电阻的第一端连接,所述差分放大器的反相输入端用于输入参考电压,所述差分放大器的输出端与所述目标p沟道晶体管的栅极连接;所述第三电流源的正极接地,所述第三电流源的负极与所述加速电路连接;所述目标p沟道晶体管的源极用于输入所述低压差线性稳压器的输入电压,所述目标p沟道晶体管的漏极与所述第二电阻的第二端连接;所述第一电阻的第二端接地;所述第二电阻的第一端连接有所述低压差线性稳压器的输出端口。

12、根据本技术实施例的第二方面,公开了一种芯片,包括如第一方面所述的低压差线性稳压器。

13、根据本技术实施例的第三方面,公开了一种电子设备,包括如第一方面所述的低压差线性稳压器。

14、根据本技术实施例提供的低压差线性稳压器,通过采用包括电压调整电路和加速电路的低压差线性稳压器,在低压差线性稳压器的输出电压发生过冲或欠冲后,电压调整电路能够调整低压差线性稳压器的输出电压至目标电压,同时低压差线性稳压器的输出电压在基准电压范围外,加速电路开始加速电压调整电路对低压差线性稳压器的输出电压的调整,并在目标时长后停止加速电压调整电路对低压差线性稳压器的输出电压的调整。由此,加速电路是在从低压差线性稳压器的输出电压发生过冲或欠冲开始,开始加速电压调整电路对低压差线性稳压器的输出电压的调整,经过目标时长后停止该加速,因此,在低压差线性稳压器的输出电压发生过冲或欠冲后,加速模块只是短期内加速对低压差线性稳压器的输出电压的调整,相比于在低压差线性稳压器工作过程中电压调整电路一直接收到用于加速调整低压差线性稳压器的输出电压的感应电流,本技术实施例中是在低压差线性稳压器的输出电压过冲或欠冲后,加速电路快速响应并迅速退出,以使低压差线性稳压器的内部电流大部分时间均较低,进而低压差线性稳压器工作在高电流状态下的时间较短,延长了低压差线性稳压器的使用寿命,并且,低压差线性稳压器的内部电流是在加速电压调整电路对低压差线性稳压器的输出电压的调整的过程中增大,在其他时间均较低,因此低压差线性稳压器的内部电流不是随负载电流的变化而变化,可以简化低压差线性稳压器的内部设计。


技术特征:

1.一种低压差线性稳压器,其特征在于,包括:电压调整电路和加速电路,所述加速电路与所述电压调整电路连接;

2.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述加速电路包括比较模块、脉冲产生模块和加速模块;

3.根据权利要求2所述的低压差线性稳压器,其特征在于,

4.根据权利要求3所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述脉冲产生模块包括第一脉冲产生单元和第二脉冲产生单元;

5.根据权利要求4所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述第一脉冲产生单元包括第一非门、第一p沟道晶体管、第一n沟道晶体管、第一电流源、第一电容、第二非门、第三非门、第一或非门和第四非门;

6.根据权利要求5所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述第二脉冲产生单元包括第五非门、第六非门、第二p沟道晶体管、第二n沟道晶体管、第二电流源、第二电容、第七非门和同或门;

7.根据权利要求2-6中任一项所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述比较模块包括第一比较器、第二比较器、第二或非门和第八非门;

8.根据权利要求6所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述加速模块包括第三n沟道晶体管和第四电流源;

9.根据权利要求6所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述加速模块还包括第四n沟道晶体管和第五n沟道晶体管,所述电压调整电路包括第一大电容节点和第二大电容节点,所述第一大电容节点用于在所述电压调整电路将所述低压差线性稳压器的输出电压调整至所述目标电压的过程中放电,所述第二大电容节点用于在所述电压调整电路将所述低压差线性稳压器的输出电压调整至所述目标电压的过程中充电;

10.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述电压调整电路包括差分放大器、第三电流源、目标p沟道晶体管、第一电阻和第二电阻;

11.一种芯片,其特征在于,包括如权利要求1-10中任一项所述的低压差线性稳压器。

12.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求1-10中任一项所述的低压差线性稳压器。


技术总结
本申请实施例涉及电源管理技术领域,尤其涉及一种低压差线性稳压器、芯片和电子设备,该电压调整电路和加速电路,加速电路与电压调整电路连接;电压调整电路,用于在低压差线性稳压器的输出电压过冲或欠冲后,将低压差线性稳压器的输出电压调整至目标电压;加速电路,用于从低压差线性稳压器的输出电压在基准电压范围外开始加速电压调整电路对低压差线性稳压器的输出电压的调整,并经过目标时长后停止加速电压调整电路对低压差线性稳压器的输出电压的调整,其中,目标电压在基准电压范围内,低压差线性稳压器的输出电压过冲和欠冲时均在基准电压范围外。由此,本方案延长了低压差线性稳压器的使用寿命,且简化了低压差线性稳压器的内部设计。

技术研发人员:李念龙
受保护的技术使用者:无锡艾为集成电路技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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