CN105138062A - 改善低压差线性稳压器负载调整率的系统 - Google Patents

Abstract

改善低压差线性稳压器负载调整率的系统，具体涉及一种电路系统。包括一线性稳压电路，线性稳压电路产生输出电压至受控负载；还包括一控制电路，可控制的向线性稳压电路输出第一控制信号；并可控制的于相应的第一控制信号产生之后的预定时间向受控负载输出第二控制信号；受控负载于第二控制信号控制下改变工作电流；线性稳压电路包括一基准电压产生电路，用于产生具有不同电压值的至少两路基准电压；一调整单元，于第一控制信号作用下可选择地与至少两路基准电压中的一路连接，并在基准电压的作用下调整输出电压的电流大小，以稳定输出电压。本发明在改变受控负载之前，控制线性稳压电路输出电压改变，可以改善负载调整率，确保系统稳定。

Description

改善低压差线性稳压器负载调整率的系统

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种电路系统。

背景技术

为了适应电子及通信技术的高速发展，在电子设备特别是便携式电子设备中的多个功能单元如音频、照明、通信、设备管理等常常需要稳定的供电电压，低压差线性稳压器(LDO，LowDropoutregulator)相比于传统三端固定电压稳压器，以能实现更小的输入/输出电压差、电路结构简单、占用印制电路板面积小、无开关噪声等优点而得到广泛应用。理想的电源系统应该具有良好的系统稳定性及负载瞬态性能，输出电压对线路和负载变化而言是稳定的，能够提供固定的输出电压，不会因时间和温度而发生变化，其中负载调整率是衡量低压差线性稳压器瞬态性能的重要参数，其衡量的是在输入电压不变的情况下，负载大小变化对输出电压的影响程度，现有技术一种常见的系统结构如图1所示，包括一受控负载，一低压差线性稳压器，一控制电路，系统在工作过程中，当需要增加一受控负载工作时，控制电路直接发送控制信号给受控负载，低压差线性稳压器提供输出电压给受控负载，现有系统的电压-时间或电流-时间的波形图如图2所示，这种控制系统存在的缺点是：受控负载的突然增加会造成输出电压波动较大，影响系统的稳定工作。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种改善低压差线性稳压器负载调整率的系统，解决以上技术问题；

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

改善低压差线性稳压器负载调整率的系统，其中，包括一线性稳压电路，所述线性稳压电路产生输出电压并输出至受控负载；还包括一控制电路，所述控制电路包括：

第一控制信号输出端，与所述线性稳压电路连接，并可控制的向所述线性稳压电路输出第一控制信号；

第二控制信号输出端，与所述受控负载连接，并可控制的于相应的所述第一控制信号产生之后的预定时间向所述受控负载输出第二控制信号；

所述受控负载于所述第二控制信号控制下改变工作电流；

所述线性稳压电路包括：

一基准电压产生电路，用于产生具有不同电压值的至少两路基准电压；

一调整单元，至少两路具有不同电压值的基准电压于所述第一控制信号作用下可选择地提供一路基准电压至所述调整单元，所述调整单元在所述基准电压的作用下调整所述输出电压的电流大小，以稳定所述输出电压。

优选地，所述调整单元包括一误差放大器，所述误差放大器设有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端连接所述基准电压，所述第二输入端连接一取样电压，所述误差放大器对所述基准电压与一取样电压比较，得到一误差放大信号。

优选地，所述调整单元包括一选择开关，所述选择开关的输入端与至少两路所述基准电压连接，所述选择开关的控制端连接所述第一控制信号，于所述第一控制信号的作用下选择一路所述基准电压输出至所述调整单元。

优选地，所述线性稳压电路包括一输入电压端、一输出电压端、一接地端；一调整功率管串联于所述输入电压端与所述输出电压端之间；所述输出电压端与所述接地端之间串联一输出电容。

优选地，所述调整功率管采用P沟道的金属氧化物半导体场效应晶体管，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极连接所述误差放大信号，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的源极连接所述输入电压端，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极连接所述输出电压端。

优选地，所述取样电压通过一反馈网络产生，所述反馈网络连接于所述输出电压端与所述接地端之间，用以产生所述取样电压。

优选地，所述反馈网络主要由一电阻分压电路形成，所述电阻分压电路包括预订数量且相互串联地连接于所述输出电压端与所述接地端之间的分压电阻，所述分压电阻间相连接的点形成分压节点；所述取样电压信号自预定的分压节点处引出。

优选地，所述输出电容采用铝电容或陶瓷电容。

优选地，所述控制电路于增加所述受控负载之前，产生所述第一控制信号。

有益效果：由于采用以上技术方案，本发明在改变受控负载之前，控制线性稳压电路输出电压改变，使得在负载电流发生瞬变时，输出电压也能维持在预定容差范围内，可以改善负载调整率，确保系统稳定。

附图说明

图1为现有技术的系统架构示意图；

图2为现有技术的受控负载突然增加时输出电压瞬态响应及受控负载电流的波形图；

图3为本发明的系统架构示意图；

图4为本发明的线性稳压电路示意图；

图5为本发明的主要信号的波形图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

参照图3、图4，改善低压差线性稳压器负载调整率的系统，其中，包括一线性稳压电路1，线性稳压电路1产生输出电压并输出至受控负载3；还包括一控制电路2，控制电路2包括：

第一控制信号输出端，与线性稳压电路1连接，并可控制的向线性稳压电路1输出第一控制信号s1；

第二控制信号输出端，与受控负载3连接，并可控制的于相应的第一控制信号s1产生之后的预定时间向受控负载3输出第二控制信号s2，受控负载3于第二控制信号s2控制下改变工作电流；

线性稳压电路1包括：

一基准电压产生电路，用于产生具有不同电压值的至少两路基准电压；

一调整单元，于第一控制信号s1作用下可选择地与至少两路基准电压中的一路基准电压Vref连接，并在基准电压Vref的作用下调整输出电压的电流大小，以稳定输出电压。

本发明可以在系统需要增加或减小受控负载3之前，控制线性稳压电路1的基准电压改变，使得在负载电流发生瞬变时，输出电压Vout也能维持在预定容差范围内，可以改善负载调整率，确保系统稳定。

作为本发明的一种优选的实施例，调整单元包括一误差放大器12，误差放大器12设有第一输入端和第二输入端，第一输入端连接基准电压Vref，第二输入端连接一取样电压Vfb，误差放大器12对基准电压Vref与一取样电压Vfb比较，得到一误差放大信号。一种具体实施例中第一输入端为反相输入端(-)，第二输入端为同相输入端(+)。

作为本发明的一种优选的实施例，调整单元可以包括一选择开关11，选择开关11的输入端与至少两路基准电压连接，选择开关11的控制端连接第一控制信号s1，于第一控制信号s1的作用下选择一路基准电压输出。选择开关11可以具有多个信号输入端及一个信号输出端，一个信号输入端连接一路基准电压，信号输出端连接误差放大器12，以提供基准电压Vref至误差放大器12。

作为本发明的一种优选的实施例，线性稳压电路1包括一输入电压端VDD、一输出电压端Vout、一接地端GND；一调整功率管14串联于输入电压端VDD与输出电压端Vout之间；输出电压端Vout与接地端GND之间串联一输出电容C1，优选地，输出电容C1可以采用铝电容或陶瓷电容。

作为本发明的一种优选的实施例，调整功率管14可以采用P沟道的金属氧化物半导体场效应晶体管，金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极连接误差放大信号，金属氧化物半导体场效应晶体管的源极连接输入电压端VDD，金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极连接输出电压端Vout。也可以采用N沟道的金属氧化物半导体场效应晶体管来代替。

作为本发明的一种优选的实施例，取样电压Vfb可以通过一反馈网络产生，反馈网络连接于输出电压端Vout与接地端GND之间，用以产生取样电压Vfb。

作为本发明的一种优选的实施例，反馈网络主要由一电阻分压电路形成，电阻分压电路包括预订数量且相互串联地连接于输出电压端与接地端之间的分压电阻，分压电阻间相连接的点形成分压节点；取样电压Vfb信号自预定的分压节点处引出。一种具体实施例，反馈网络16包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1和第二电阻R2串联，取样电压Vfb自第一电阻R1与第二电阻R2相连接的点引出。

作为本发明的一种优选的实施例，控制电路2于增加受控负载3之前，产生第一控制信号。

参照图4，一种具体实施例，本发明可以包括两个基准电压，分别为第一基准电压Vref1和第二基准电压Vref2，其中一个基准电压的电压值大于另一基准电压的电压值，如第一基准电压Vref1为0.5V，第二基准电压Vref2为0.56V或0.6V，在受控负载3需要增加时，通过第一控制信号s1控制线性稳压电路1选择比当前基准电压较大的基准电压，误差放大器12比较基准电压Vref与取样电压Vfb的差值，产生用于控制调整功率管14的误差电压，调整流过调整功率管14的导通电流，使得输出电压Vout稳定。如果取样电压Vfb低于基准电压Vref，调整功率管14的栅极电压被下拉，从而允许更多的电流通过和提高输出电压，而如果取样电压Vfb高于基准电压Vref，调整功率管14的栅极会被上拉，从而使更少的电流通过和减少输出电压。本发明的目的在于在负载电流发生瞬变时，输出电压Vout也能维持在预定容差范围内，提高电路的瞬态响应。

结合图5所示的波形图可以看出，采用本发明的控制系统可以使得负载增加时，线性稳压电路1输出电压波动较小，改善负载调整率，有利于系统的稳定工作。

本发明的基准电压产生电路可以通过带隙基准电压源提供。带隙基准电压源因具有低的温度系数、高电源抑制比、温度性好等优点，被广泛采用。通过带隙基准电压源产生与电源、工艺、温度无关的基准电压。

作为本发明的一种优选的实施例，第二控制信号输出端输出第二控制信号s2至受控负载3之前，第一控制信号s1输出端输出第一控制信号s1至线性稳压电路1。即第二控制信号s2相比第一控制信号s1有一设定时间的延迟，以保证受控负载3接入系统之前，输出电压Vout已相应改变。

作为本发明的一种优选的实施例，本发明的调整功率管14采用一增强型的金属氧化物半导体场效应晶体管。

本发明可以应用于便携式设备中，便携式设备常常需要设置多个低压差线性稳压器，以分别提供音频、照明、通信、设备管理等各功能单元，随着系统功能扩展的需要，现有技术中在系统开发的后期阶段必须增加专用低压差线性稳压器来给各种选件供电，如相机模块、蓝牙、WiFi和其它连接模块。本发明可以实现在不增加低压差线性稳压器数量的基础上，实现系统的正常稳定工作。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.改善低压差线性稳压器负载调整率的系统，其特征在于，包括一线性稳压电路，所述线性稳压电路产生输出电压并输出至受控负载；还包括一控制电路，所述控制电路包括：

第一控制信号输出端，与所述线性稳压电路连接，并可控制的向所述线性稳压电路输出第一控制信号；

第二控制信号输出端，与所述受控负载连接，并可控制的于相应的所述第一控制信号产生之后的预定时间向所述受控负载输出第二控制信号；

所述受控负载于所述第二控制信号控制下改变工作电流；

所述线性稳压电路包括：

一基准电压产生电路，用于产生具有不同电压值的至少两路基准电压；

一调整单元，至少两路具有不同电压值的基准电压于所述第一控制信号作用下可选择地提供一路基准电压至所述调整单元，所述调整单元在所述基准电压的作用下调整所述输出电压的电流大小，以稳定所述输出电压。

2.根据权利要求1所述的改善低压差线性稳压器负载调整率的系统，其特征在于，所述调整单元包括一误差放大器，所述误差放大器设有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端连接所述基准电压，所述第二输入端连接一取样电压，所述误差放大器对所述基准电压与一取样电压比较，得到一误差放大信号。

3.根据权利要求1所述的改善低压差线性稳压器负载调整率的系统，其特征在于，所述调整单元包括一选择开关，所述选择开关的输入端与至少两路所述基准电压连接，所述选择开关的控制端连接所述第一控制信号，于所述第一控制信号的作用下选择一路所述基准电压输出至所述调整单元。

4.根据权利要求2所述的改善低压差线性稳压器负载调整率的系统，其特征在于，所述线性稳压电路包括一输入电压端、一输出电压端、一接地端；一调整功率管串联于所述输入电压端与所述输出电压端之间；所述输出电压端与所述接地端之间串联一输出电容。

5.根据权利要求4所述的改善低压差线性稳压器负载调整率的系统，其特征在于，所述调整功率管采用P沟道的金属氧化物半导体场效应晶体管，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极连接所述误差放大信号，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的源极连接所述输入电压端，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极连接所述输出电压端。

6.根据权利要求4所述的改善低压差线性稳压器负载调整率的系统，其特征在于，所述取样电压通过一反馈网络产生，所述反馈网络连接于所述输出电压端与所述接地端之间，用以产生所述取样电压。

7.根据权利要求6所述的改善低压差线性稳压器负载调整率的系统，其特征在于，所述反馈网络主要由一电阻分压电路形成，所述电阻分压电路包括预订数量且相互串联地连接于所述输出电压端与所述接地端之间的分压电阻，所述分压电阻间相连接的点形成分压节点；所述取样电压信号自预定的分压节点处引出。

8.根据权利要求4所述的改善低压差线性稳压器负载调整率的系统，其特征在于，所述输出电容采用铝电容或陶瓷电容。

9.根据权利要求1所述的改善低压差线性稳压器负载调整率的系统，其特征在于，所述控制电路于所述受控负载增加之前，产生所述第一控制信号。