CN106200731A - 多路电源校准系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子技术领域，具体涉及多路电源校准系统及其工作方法。包括：一初级校准单元，接收一基准源提供的参考电压并对其进行校准以输出校准后的第一参考电压；复数个线性稳压器，用以提供多路输出电压，每一线性稳压器包括一次级校准单元，次级校准单元连接于对应的线性稳压器的电压反馈网络中，用以对线性稳压器的输出电压的采样电压进行修调，以使得线性稳压器于第一参考电压和相应的采样电压作用下校准输出电压。本发明设置初级校准单元以提高第一参考电压的初始精度，然后再由各个线性稳压器的次级校准单元各自独立地校准自身的输出电压，可以节省多个控制位数，在系统包含多个线性稳压器时，节省的控制位数相当可观。

Description

多路电源校准系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及多路电源校准系统。

背景技术

在便携式设备的电源管理领域，不同的功能模块需要的工作电压常常有所不同，需要多个电源转换器来应对不同的供电要求，LDO(低压差线性稳压器)能够通过反馈调节来保证输出电压的稳定性和高精度，适于集成在片内电源管理系统中，并因其具有低压差、低噪声等综合优势而得到广泛应用，由于工艺偏差和基准源误差，LDO的输出电压往往偏离预设值，为了使得输入电压或基准电压在一定范围内波动的时候依然能输出稳定的电压，一般通过修调电路以使得输出电压调节到预设值附近。传统的修调技术一般是利用熔吹、激光等技术分别对各个线性稳压器进行独立校准，需要的修调元器件较多且工作量很大。

发明内容

本发明的目的在于，提供多路电源校准系统，解决以上技术问题；

本发明的目的还在于，提供多路电源校准系统的工作方法，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：

多路电源校准系统，其中，包括：

一初级校准单元，接收一基准源提供的参考电压，并对所述参考电压进行校准，以输出校准后的第一参考电压；

复数个线性稳压器，用以提供多路输出电压，每一所述线性稳压器包括一次级校准单元，所述次级校准单元连接于对应的所述线性稳压器的电压反馈网络中，用以对所述线性稳压器的输出电压的采样电压进行修调，以使得所述线性稳压器于所述第一参考电压和相应的采样电压作用下校准所述输出电压。

本发明的多路电源校准系统，所述初级校准单元包括，

电流源，连接于一工作电压和接地端之间；

分压电阻，连接于所述电流源和所述接地端之间，所述分压电阻与所述电流源相连接的点引出所述第一参考电压；

第一修调电路，所述第一修调电路包括预定数量且相互并联的修调电流源，每一修调电流源所在的支路于修调控制信号的作用下，导通或关断以改变流经所述分压电阻的总电流大小；或，

第二修调电路，所述第二修调电路串联于所述分压电阻与所述接地端之间，包括预订数量且相互串联的修调电阻，每一修调电阻的两端并联一电子开关，所述电子开关于修调控制信号的作用下，导通或关断以调整所述修调电阻的总电阻值。

本发明的多路电源校准系统，所述初级校准单元还包含，

至少一电压差值比较器，通过对所述第一参考电压和所述参考电压进行比较以产生电压差；

一控制模块，对所述电压差进行编码以产生相应的二进制码元作为所述修调控制信号，所述修调电路于所述修调控制信号的作用下以调整所述初级校准单元输出的所述第一参考电压处于一第一目标电压范围。

本发明的多路电源校准系统，所述线性稳压器包括，

输入端，连接一输入电压；

输出电压端，用于输出所述输出电压；

误差放大器，对所述第一参考电压和采样自所述输出电压的采样电压进行比较产生一误差放大信号；

电压调整管，其控制端与所述误差放大信号连接，于所述误差放大信号的作用下调节自所述输入端流向所述输出电压端的电流。

本发明的多路电源校准系统，所述电压反馈网络连接于所述输出电压端与接地端之间，包括总电阻值可变的微调电路和与所述微调电路串联的一个或多个电阻，预定位置相连接的点形成分压节点，所述采样电压自所述分压节点引出。

本发明的多路电源校准系统，所述次级校准单元包括所述微调电路和用于对所述微调电路的总电阻值进行调节的调节信号产生单元。

本发明的多路电源校准系统，所述微调电路包括至少一个微调电阻及每个微调电阻皆被设置为并联有一电子开关，籍由电子开关的接通与否来调整所述微调电路的总电阻值。

本发明的多路电源校准系统，所述调节信号产生单元包括，

一个或多个电压差值比较器，对所述输出电压和一第二目标电压值进行比较产生电压差；

编码单元，根据所述电压差产生相应的二进制码元；所述二进制码元数据被写入寄存器，作为控制所述电子开关的控制信号，每一个电子开关的控制端都对应受一个控制信号的控制；

籍由所述电压差判断所述微调电路中电子开关被接通或断开的数量，直至所述输出电压处于所述第二目标电压值。

本发明还提供一种多路电源校准系统的工作方法，其中，包括以下步骤：

对一基准源提供的参考电压进行校准以输出校准后的第一参考电压；

利用复数个线性稳压器，分别对所述第一参考电压实施电压调制并籍此相应地提供一个或多个输出电压，在每个线性稳压器中都至少包括一个次级校准单元，所述次级校准单元对其所属的线性稳压器传输的输出电压进行分压以产生采样电压，并且利用次级校准单元对其具有的采样电压进行校准以使得输出电压达到预期值。

有益效果：由于采用以上技术方案，本发明设置初级校准单元调节第一参考电压以提高第一参考电压的初始精度，可在一定范围内抑制工艺偏差导致的电压误差；然后再由各个线性稳压器的次级校准单元各自独立地校准自身的输出电压，可以节省多个控制位数，在系统包含多个线性稳压器时，节省的控制位数相当可观。

附图说明

图1展示了本发明的多路电源系统的基本结构；

图2是初级校准单元的一种具体实施例的电路示意图；

图3为初级校准单元的一种具体实施例的电路示意图；

图4是包括次级校准单元的多路电源系统的电路示意图；

图5是包括次级校准单元的线性稳压器的范例。

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1，本发明提供多路电源校准系统，其中，包括：

一初级校准单元102，接收一基准源101，通常是带隙基准源提供的参考电压并对其进行校准以输出校准后的第一参考电压Vref1；

一个或多个线性稳压器，用以提供一个或多个输出电压，每一线性稳压器包括一次级校准单元，次级校准单元连接于所属的线性稳压器的电压反馈网络中用以对线性稳压器的输出电压的采样电压进行修调以使得线性稳压器于第一参考电压Vref1和相应的采样电压作用下调节输出电压达到预期值。

本发明设置初级校准单元调节第一参考电压基本准确，提高基准电压源提供的参考电压的初始精度，可在一定范围内抑制工艺偏差导致的电压误差；然后再由各个线性稳压器的次级校准单元各自独立地校准自身的输出电压，可以节省多个控制位数，在系统包含多个线性稳压器时，节省的控制位数相对可观。

图1示范性的展示了提供直流输出电压Vout1的第一线性稳压器103-1、提供输出电压V_OUT2的第二线性稳压器103-2、提供输出电压V_OUT3的第三线性稳压器103-3、…以及提供输出电压V_OUTN的第N线性稳压器103-N(N为正的自然数)等等，这些线性稳压器典型的应用可以是例如为照相模块供电的线性稳压器(CAM LDO)、为照相模块输入输出接口供电的线性稳压器(CAMIO LDO)、提供工作电源电压的线性稳压器(VDD18 LDO)、通用线性稳压器(GEN0 LDO)或为射频系统供电的LDO(RF0 LDO)，由于各种缘由，譬如工艺偏差等外在因素，各支路提供的电压例如输出电压V_OUTN并非一直与期望电压值吻合，因此该等并联设置的线性稳压器103-1、103-2、103-3、…103-N往往还分别配置有次级校准单元104-1、104-2、104-3、…104-N等，以校准各自的输出电压。

较之传统多支路的修调方法，本发明中并未将基准源101提供的参考电压直接输送给第一线性稳压器103-1、第二线性稳压器103-2、第三线性稳压器103-3等，替代性的是，先将参考电压经由初级校准单元102校准后，再将初级校准单元102输出的第一参考电压Vref1提供给第一线性稳压器103-1、第二线性稳压器103-2、第三线性稳压器103-3等。先行申明，图2仅仅是一个用于解释本发明的示范性实施例，并不构成本发明的限制。

本发明的可修调的电源系统，参照图2，初级校准单元102可以包括，

电流源112，连接于一工作电压VDD和接地端GND之间；

分压电阻Rs，连接于可调电流源112和接地端GND之间，可调电流源112与分压电阻Rs相连接的点引出第一参考电压Vref1；

第一修调电路，修调电路串联于分压电阻与接地端之间，包括预订数量且相互串联的修调电阻；每一修调电阻的两端并联一电子开关，电子开关于修调控制信号的作用下导通或关断以调整修调电阻的总电阻值。

本发明的可修调的电源系统，参照图3，初级校准单元102可以包括，

电流源I1，连接于一工作电压VDD和接地端GND之间；

分压电阻Rs1，连接于电流源I1和接地端GND之间，电流源I1与分压电阻Rs1相连接的点引出第一参考电压Vref1；

第二修调电路，第二修调电路可以包括预定数量且相互并联的修调电流源，如包括第一修调电流源I2，第二修调电流源I3，第三修调电流源I4，每一修调电流源所在的支路上串联一受控开关，受控开关S2、受控开关S3及受控开关S4分别于修调控制信号的作用下导通或关断以改变流经分压电阻Rs1的总电流大小；

本发明的可修调的电源系统，初级校准单元102还包含，

一电压差值比较器115或125，通过对第一参考电压Vref1和参考电压VREF进行比较以产生电压差；

一控制模块113或114，对电压差进行编码以产生相应的二进制码元作为修调控制信号，以保障初级校准单元102输出的第一参考电压Vref1处于第一目标电压值水准。

值得一提的是，图示的接法仅仅是作为阐释所用，还有多种未示意出的变形，以图2为例，基准源101输出的参考电压VREF由于某种原因假设与期望值具有一定的随机偏差，如±15％的随机偏差，通过初级校准单元102的微调，可以提高第一参考电压的初始精度，在一定范围内抑制工艺偏差导致的电压误差；初级校准单元102在分压电阻Rs和可调电流源11之间互连的公共节点处输出校准后的第一参考电压Vref1，参考电压VREF能够校准的关键因素在于初级校准单元102中微调电阻的总电阻值可调，微调电阻包括多个串联连接的微调电阻Rtrim1、Rtrim2、……RtrimK，而这些微调电阻各自相应皆被设置为并联有一个传输门GATE1、GATE2、……GATEK。注意本发明上下文提及的传输门受控制模块113的控制连通还是关断，以使得相对于的微调电阻接入电路或被短路，从而以这种方式，籍由传输门GATE1、GATE2、……GATEK接通与否来调整微调电阻的总电阻值。控制模块113具有的一个编码单元根据该电压差值比较器115的电压差产生相应的二进制码元以指示应当增加还是减少接入的微调电阻的数量。

图4示出系统中的线性稳压器的输出电压端外接输出电容的情形，具体地，参照图5，结合一个线性稳压器对次级校准单元104-1进行示范性的阐释，线性稳压器包括，

输入端，连接一输入电压VDD；

输出电压端，用于输出输出电压；

误差放大器123，对第一参考电压Vref1和采样自输出电压的采样电压V_FB进行比较产生一误差放大信号；

电压调整管Q1，其控制端与误差放大信号连接，于误差放大信号的作用下调节自输入端流向输出电压端的电流。

本发明的可修调的电源系统，电压反馈网络连接于输出电压端与接地端之间，包括总电阻值可变的微调电路和与微调电路串联的一个或多个电阻，预定位置相连接的点形成分压节点，采样电压V_FB自分压节点引出。

参照图4，结合一个线性稳压器对次级校准单元104-1进行示范性的阐释，次级校准单元104-1连接于电压反馈网络中，具有一个连接在输出电压端Vout1和接地端GND之间的第二分压器230，第二分压器230包括总电阻值可变的微调电路107'以及包括与该微调电路107'串联的电阻Rb1、Rb2，在电阻器Rb1和微调电路107'之间设有反馈节点480，而微调电路107'与接地端GND之间连接有电阻Rb2。先行申明，图4仅仅是一个用于解释本发明的示范性实施例，并不构成本发明的限制。输出电压端Vout1和接地端之间连接输出电容Co1以产生较小纹波的输出电压。这里简单的叙述模型化的线性稳压器103-1是为了便于解释进行校准的机制，但这并不意味着这本发明仅仅限制于这种线性稳压器结构。次级校准单元104-1包括上述微调电路，还包括用于对微调电路的总电阻值进行调节的调节信号产生单元108。

本发明的可修调的电源系统，微调电路107'包括至少一个微调电阻及每个微调电阻皆被设置为并联有一电子开关，籍由电子开关的接通与否来调整微调电路的总电阻值。微调电阻包括多个串联连接的微调电阻RS1、RS2、……RSL，而这些微调电阻各自相应皆被设置为并联有一个电子开关SS1、SS2、……SSL。各自电子开关由调节信号产生单元108控制连通还是关断，以使得相对应的微调电阻接入电路或被短路，从而以这种方式，调整微调电阻的总电阻值。

本发明的可修调的电源系统，调节信号产生单元108包括，

一个或多个电压差值比较器116，对输出电压和一第二目标电压值进行比较产生电压差；

编码单元117，根据电压差产生相应的二进制码元；二进制码元数据被写入寄存器119，作为控制电子开关的控制信号，每一个电子开关的控制端都对应受一个控制信号的控制；籍由电压差判断微调电路中电子开关被接通或断开的数量，直至输出电压处于第二目标电压值水准。

调节信号产生单元108还包括一烧录单元118，接收该一系列的二进制码元数据，并写入至寄存器114作为控制电子开关RS1、RS2、……RSL，是否接通的控制信号TRIMS1、TRIMS2、……TRIMSL，每一个控制信号TRIMPL对应传输至对应的一个电子开关RSL的控制端。应当理解，除了该实施例以外，任何ADC(Analog to digital converter)转换器将电压差转换为Bit数位都适合本发明。值得一提的是，图2中微调电路107'和调节信号产生单元108仅仅是展示了模型化的示意图，有些可省略掉的内容并没有展示，例如本领域的技术人员熟知寄存器的控制信号数据在某些实施例中需要先行通过译码器译码后再利用一组译码信号来有效接通或关断相应的开关。

本发明还提供多路电源校准系统的工作方法，其中，包括以下步骤：

对一基准源101提供的参考电压进行校准以输出校准后的第一参考电压；

利用复数个线性稳压器，分别对第一参考电压实施电压调制并籍此相应地提供一个或多个输出电压，在每个线性稳压器中都至少包括一个次级校准单元，次级校准单元对其所属的线性稳压器传输的输出电压进行分压以产生采样电压，并且利用次级校准单元对其具有的采样电压进行校准以使得输出电压达到预期值。

本发明的多路电源校准系统的工作方法，任意一个线性稳压器设定在不启用初级校准单元102时其直接对第一参考电压实施调制的状态下原始微调电阻初始数量为Sum1，当在启用初级校准单元102时微调电阻总数量不超过Sum1。

本发明通过在芯片设计过程中，可以相应的电路中加入受控开关电路，通过控制开关的导通与关断，可以灵活实现在流片后对这些动态特性要求较高的电路进行失调和温漂的校准。此外，本发明的另一个优势还在于，可以减少微调电阻的数量，相当于节省寄存器的存储容量或体积，例如从每个线性稳压器中都至少减少若干数量的微调电阻，设定初级校准单元中微调电阻的数量等于线性稳压器中微调电阻的减少量。假设线性稳压器在没有启用初级校准单元102时，线性稳压器103-1、103-2、103-3、…103-N直接对参考电压VREF实施调制的状态下，某一线性稳压器103-M的中原始微调电阻初始数量为Sum1。而当电源转换电路在引入初级校准单元102时，初级校准单元102中具有的微调电阻数量为Sum2，利用线性稳压器103-1、103-2、103-3、…103-N对第一校准单元102提供的电压VP实施调制的状态下，其中Sum2＜Sum1，我们的做法是，此时第二分压器230中微调电阻的总数量可被设置为大致等于Sum1减去Sum2。换言之，使用第一校准单元102相对于不使用第一校准单元102而言，线性稳压器103-1、103-2、103-3、…103-N中的每一个支路都可以降低数量至少为Sum2的微调电阻，则整个系统在整体上所节省的微调电阻数量大约至少为(N－1)×Sum2。

以上，通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，上述发明提出了现有的较佳实施例，但这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (9)

1.多路电源校准系统，其特征在于，包括：

一初级校准单元，接收一基准源提供的参考电压，并对所述参考电压进行校准，以输出校准后的第一参考电压；

复数个线性稳压器，用以提供多路输出电压，每一所述线性稳压器包括一次级校准单元，所述次级校准单元连接于对应的所述线性稳压器的电压反馈网络中，用以对所述线性稳压器的输出电压的采样电压进行修调，以使得所述线性稳压器于所述第一参考电压和相应的采样电压作用下校准所述输出电压。

2.根据权利要求1所述的多路电源校准系统，其特征在于，所述初级校准单元包括，

电流源，连接于一工作电压和接地端之间；

分压电阻，连接于所述电流源和所述接地端之间，所述分压电阻与所述电流源相连接的点引出所述第一参考电压；

第一修调电路，所述第一修调电路包括预定数量且相互并联的修调电流源，每一修调电流源所在的支路于修调控制信号的作用下，导通或关断以改变流经所述分压电阻的总电流大小；

或，

第二修调电路，所述第二修调电路串联于所述分压电阻与所述接地端之间，包括预订数量且相互串联的修调电阻，每一修调电阻的两端并联一电子开关，所述电子开关于修调控制信号的作用下，导通或关断以调整所述修调电阻的总电阻值。

3.根据权利要求2所述的多路电源校准系统，其特征在于，所述初级校准单元还包含，

至少一电压差值比较器，通过对所述第一参考电压和所述参考电压进行比较以产生电压差；

一控制模块，对所述电压差进行编码以产生相应的二进制码元作为所述修调控制信号，所述修调电路于所述修调控制信号的作用下以调整所述初级校准单元输出的所述第一参考电压处于一第一目标电压范围。

4.根据权利要求3所述的多路电源校准系统，其特征在于，所述线性稳压器包括，

输入端，连接一输入电压；

输出电压端，用于输出所述输出电压；

误差放大器，对所述第一参考电压和采样自所述输出电压的采样电压进行比较产生一误差放大信号；

电压调整管，其控制端与所述误差放大信号连接，于所述误差放大信号的作用下调节自所述输入端流向所述输出电压端的电流。

5.根据权利要求4所述的多路电源校准系统，其特征在于，所述电压反馈网络连接于所述输出电压端与接地端之间，包括总电阻值可变的微调电路和与所述微调电路串联的一个或多个电阻，预定位置相连接的点形成分压节点，所述采样电压自所述分压节点引出。

6.根据权利要求5所述的多路电源校准系统，其特征在于，所述次级校准单元包括所述微调电路和用于对所述微调电路的总电阻值进行调节的调节信号产生单元。

7.根据权利要求6所述的多路电源校准系统，其特征在于，所述微调电路包括至少一个微调电阻及每个微调电阻皆被设置为并联有一电子开关，籍由电子开关的接通与否来调整所述微调电路的总电阻值。

8.根据权利要求6所述的多路电源校准系统，其特征在于，所述调节信号产生单元包括

一个或多个电压差值比较器，对所述输出电压和一第二目标电压值进行比较产生电压差；

编码单元，根据所述电压差产生相应的二进制码元；所述二进制码元数据被写入寄存器，作为控制所述电子开关的控制信号，每一个电子开关的控制端都对应受一个控制信号的控制；

籍由所述电压差判断所述微调电路中电子开关被接通或断开的数量，直至所述输出电压处于所述第二目标电压值。

9.多路电源校准系统的工作方法，其特征在于，用于权利要求1所述的多路电源校准系统，包括以下步骤：

对一基准源提供的参考电压进行校准以输出校准后的第一参考电压；

利用复数个线性稳压器，分别对所述第一参考电压实施电压调制并籍此相应地提供一个或多个输出电压，在每个线性稳压器中都至少包括一个次级校准单元，所述次级校准单元对其所属的线性稳压器传输的输出电压进行分压以产生采样电压，并且利用次级校准单元对其具有的采样电压进行校准以使得输出电压达到预期值。