CN108073213A - 单板电源电压在线调整电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种单板电源电压在线调整电路，通过在第一偏置电阻上并联第一分压电路，在第二偏置电阻上并联第二分压电路，并通过检测芯片获取单板电源的起始输出电压，最终由控制芯片根据起始输出电压与预设电压，控制第一分压电路上的第一开关的导通与关断，以及第二分压电路上的第二开关的导通与关断，使得单板电源的反馈管脚的反馈值发生变化，进而使得单板电源的输出电压发生变化，从而对单板电源的输出电压进行调整。调整过程中，无需手工焊接偏置电阻，而是通过控制芯片自动控制第一开关与第二开关的通断，使得单板电源的输出电压发生变化，降低单板电源输出电压调整的复杂度。

Description

单板电源电压在线调整电路

技术领域

本申请实施例涉及电源电路技术，尤其涉及一种单板电源电压在线调整电路。

背景技术

随着计算机技术以及网络技术的高速发展，传输信号速率越来越高，对单板电源输出精度和可靠性的要求也越来越高；同时，单板电源上集成的电子元器件越来越多，加工工艺复杂。在单板电源开发或生产阶段，经过厂家严格测试筛选的单板电源仍存在一定的不良率，甚至有些单板电源虽然通过了自动测试机(Automatic Test Equipment，ATE)的检测，但不久就出现一定比例的失效。

在电子设备整机测试阶段，为实现对单板电源的二次筛选，通过单板电源电压在线调整电路对单板电源的输出电压进行调整，以确保单板电源输出电压的范围较宽时，稳定性较强，即保证单板电源的设计满足一定的裕量。调整过程中，在单板电源的反馈(Feedback，FB)管脚上焊接偏置电阻，通过调整偏置电阻的阻值，使得FB管脚获得不同的反馈值，进而使得单板电源输出不同的电压。

上述单板电源调整过程中，需要手工焊接偏置电阻，费时费力，容易出现焊接不良，操作过程复杂。

发明内容

本申请实施例提供一种单板电源电压在线调整电路，通过电压在线调整单板电源的输出电压，降低单板电源调整的复杂度。

第一方面，本申请实施例提供一种单板电源电压在线调整电路，包括：

检测芯片、控制芯片、第一分压元件、第二分压元件、第一开关与第二开关、第一偏置电阻与第二偏置电阻，通过在第一偏置电阻上并联第一分压电路，在第二偏置电阻上并联第二分压电路，并通过检测芯片获取单板电源的起始输出电压，最终由控制芯片根据起始输出电压与预设电压，控制第一分压电路上的第一开关的导通与关断，以及第二分压电路上的第二开关的导通与关断，使得单板电源的反馈管脚的反馈值发生变化，进而使得单板电源的输出电压发生变化，从而对单板电源的输出电压进行调整。调整过程中，无需手工焊接偏置电阻，而是通过控制芯片自动控制第一开关与第二开关的通断，使得单板电源的输出电压发生变化，降低单板电源输出电压调整的复杂度。

上述电路中，在线调整电压时，无需手工焊接偏置电阻，而是通过控制芯片自动控制第一开关与第二开关的通断，使得单板电源的输出电压发生变化，降低单板电源输出电压调整的复杂度。

结合第一方面，在第一方面的一种可能的实施方式中，所述第一分压元件包括第一分压电阻，所述第二分压元件包括第二分压电阻。所述控制芯片控制所述第一开关断开、所述第二开关断开时，将所述起始电压作为所述目标电压；或者，所述控制芯片控制所述第一开关导通、所述第二开关断开时，将所述起始电压增大为第一电压，将所述第一电压作为所述目标电压；或者，所述控制芯片控制所述第一开关断开、所述第二开关导通时，将所述输出电压减小为第二电压，将所述第二电压作为所述目标电压。

通过上述电路，单板电源电压在线调整过程中，检测芯片对输出管脚的输出电压进行采样，获得起始输出电压，并将起始输出电压发送给控制芯片，由控制芯片根据预设电压以及起始输出电压，控制第一分压电阻、第二分压电阻的通断，从而将起始输出电压调整为目标电压，实现输出电压固定偏置的电压在线调整。

结合第一方面以及上述第一方面的一种可能的实施方式，在第一方面的另一种可能的实施方式中，所述第一分压元件包括第一数字电位计，所述第二分压元件包括第二数字电位计，所述控制芯片还与所述第一数字电位计、所述第二数字电位计连接。所述控制芯片控制所述第一开关断开、所述第二开关断开时，将所述起始电压作为所述目标电压；或者，所述控制芯片控制所述第一开关导通、所述第二开关断开时，将所述起始电压增大为第一电压，将所述第一电压作为所述目标电压；或者，所述控制芯片控制所述第一开关断开、所述第二开关导通时，将所述输出电压减小为第二电压，将所述第二电压作为所述目标电压；或者，所述控制芯片控制所述第一开关导通、所述第二开关断开、调整所述第一数字电位计时，所述目标电压介于所述起始电压与所述第一电压之间；或者，所述控制芯片控制所述第一开关断开、所述第二开关导通、调整所述第二数字电位计时，所述目标电压介于所述第二电压与所述起始电压之间；或者，所述控制芯片控制所述第一开关导通、所述第二开关导通时、调整所述第一数字电位计、所述第二数字电位计时，所述目标电压介于所述第二电压与所述第一电压之间。

通过上述电路，单板电源电压在线调整过程中，检测芯片对输出管脚的输出电压进行采样，获得起始输出电压，并将起始输出电压发送给控制芯片，由控制芯片根据预设电压以及起始输出电压，控制第一数字电位计、第二数字电位计，使得FB值发生变化，从而将起始输出电压调整为目标电压，实现输出电压动态偏置的电压在线调整。

结合第一方面以及上述第一方面的各可能的实施方式，在第一方面的另一种可能的实施方式中，所述第一开关具体为开关管或金属氧化物半导体场效应管；所述第二开关具体为开关管或金属氧化物半导体场效应管。

结合第一方面以及上述第一方面的各可能的实施方式，在第一方面的另一种可能的实施方式中，所述控制芯片，还用于获取所述预设电压。

本发明实施例提供的单板电源电压在线调整电路，通过在第一偏置电阻上并联第一分压电路，在第二偏置电阻上并联第二分压电路，并通过检测芯片获取单板电源的起始输出电压，最终由控制芯片根据起始输出电压与预设电压，控制第一分压电路上的第一开关的导通与关断，以及第二分压电路上的第二开关的导通与关断，使得单板电源的反馈管脚的反馈值发生变化，进而使得单板电源的输出电压发生变化，从而对单板电源的输出电压进行调整。调整过程中，无需手工焊接偏置电阻，而是通过控制芯片自动控制第一开关与第二开关的通断，使得单板电源的输出电压发生变化，降低单板电源输出电压调整的复杂度。

附图说明

图1为目前单板电源电压在线调整电路示意图；

图2为本申请单板电源电压在线调整电路实施例一的结构示意图；

图3A为本申请单板电源电压在线调整电路实施例二的结构示意图；

图3B为图3A中输出电压的波形图；

图4A为本申请单板电源电压在线调整电路实施例三的结构示意图；

图4B为图4A中输出电压的波形图。

具体实施方式

通常情况下，要求电子设备的单板电源设计必须有一定的裕量，以确保单板电源输出电压的范围较宽时，稳定性较强。调整过程中，在单板电源的反馈(Feedback，FB)管脚上焊接偏置电阻，通过调整偏置电阻的阻值，使得FB管脚获得不同的反馈值，进而使得单板电源输出不同的电压。具体的，可参加图1，图1为目前单板电源电压在线调整电路示意图。

请参照图1，单板电源开发阶段，通过手工焊接偏置电阻R1和R2，对单板电源进线拉偏测试，从而验证单板电源设计裕量。例如，需要进行大于±5％的拉偏验证时，通过设置R1和R2的阻值，使得单板电源的输出管脚(Vout)的输出电压上偏小于5％或下偏小于5％时，仍然能够提供稳定的输出电压，确保由该单板电源供电的负载正常工作。再如，需要进行大于3％的拉偏验证时，通过设置R1和R2的阻值，使得单板电源输出电压上偏小于3％或下偏小于3％时，仍然能够提供稳定的输出电压，确保由该单板电源供电的负载正常工作。当拉偏验证的精度要求不同时，R1的阻值不同或相同，R2的阻值不同或相同。

上述单板电源电压在线调整电路中，需要手工焊接偏置电阻R1和R2，费时费力，容易出现焊接不良，操作过程复杂。

有鉴于此，本申请实施例提供一种单板电源电压在线调整电路，通过电压在线调整单板电源的输出电压，降低单板电源调整的复杂度。具体的，请参加图2，图2为本申请单板电源电压在线调整电路实施例一的结构示意图。

请参照图2，本申请实施例中，单板电源电压在线调整电路包括：检测芯片1、控制芯片2、第一分压元件3、第二分压元件4、第一开关5与第二开关6、第一偏置电阻7与第二偏置电阻8，其中，所述第一分压元件3与所述第一开关5串联形成第一分压电路，所述第一分压电路与所述第一偏置电阻7并联，所述第二分压元件4与所述第二开关6串联形成第二分压电路，所述第二分压电路与所述第二偏置电阻8并联；所述第一偏置电阻7与所述第二偏置电阻8串联，所述第一分压电路与所述第二分压电路串联，单板电源的反馈管脚和第一连接点分别与第二连接点连接，所述第一偏置电阻7远离所述第二连接点的一端与所述单板电源的输出管脚连接，所述第二偏置电阻8远离所述第二连接点的一端与所述单板电源的接地(GND)管脚连接，所述第一连接点为所述第一分压电路与所述第二分压电路的连接点，所述第二连接点为所述第一偏置电阻7与所述第二偏置电阻8的连接点；所述检测芯片1的第一端与所述输出管脚连接，所述检测芯片1的第二端与所述控制芯片2连接，用于获取所述输出管脚的起始输出电压；所述控制芯片2与所述第一开关5、所述第二开关6连接，用于根据所述输出电压以及预设电压，控制所述第一开关5、所述第二开关6的通断，以将所述起始电压调整为目标电压。

上述电路中，检测芯片1为能够对单板电源的输出电压进行采样的电压检测芯片，其例如为多通道电压检测芯片；控制芯片2例如为高级RISC微处理器(Advanced RISCMachines，ARM)、微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、复杂可编程逻辑器件(ComplexProgrammable Logic Device，CLPD)等，检测芯片1与控制芯片之间通过两线式串行总线(Inter-Integrated Circuit，I2C)、低引脚数目接口(Low Pin Count，LPC)建立连接。输出电压调整过程中，检测芯片1对单板电源的输出管脚(Vout)的输出进行采样，获得起始输出电压，然后将获得的起始输出电压发送给控制芯片2，控制芯片根据预设电压以及起始输出电压，控制与第一偏置电阻7并联的第一分压电路的通断，和/或，控制与第二偏置电阻8并联的第二分压链路的通断，从而将起始输出电压调整为目标电压。其中，预设电压例如为由单板电源供电的负载所需的电压，其可以是预先设置的，也可以是控制芯片2通过外部输入/输出(Input/Output，I/O)接口获取到的。例如，当起始输出电压较小、需要提升单板电源的输出电压时，控制芯片1控制第一开关5导通、第二开关6断开，此时，第二连接点的电压升高，单板电源的反馈管脚上的输入值增大，单板电源输出管脚的输出电压也随着增大。再如，当起始输出电压较大、需要降低单板电源的输出电压时，控制芯片1控制第一开关5断开、第二开关6导通，此时，第二连接点的电压降低，单板电源的反馈管脚上的输入值降低，单板电源输出管脚的输出电压也随着降低。

当将上述的单板电源电压在线调整电路应用于单板电源开发阶段的验证时，控制芯片2通过外部输入接口，如管理网口、USB接口、串口等，动态调整单板电源输出管脚的输出电压，实现单板电源的输出电压的拉偏测试，减少手动焊接偏置电阻的工作，提升验证测试效率。

通常情况下，单板电源批量生产时，同样需要对单板电源的输出电压进行调整。若安装图1方式，需要手根据不同拉偏幅度采用不同的R1或不同的R2，这显然是行不通的，若通过施加电应力加强可靠性筛选，则需要加大电压芯片负载、增加温度应力等，需要投入温箱设备等，增加生产加工的费用。此时，采用上述的单板电源电压在线调整电路，通过动态调整单板电源的输出电压，提升了电源测试压力，更早的筛选出缺陷产品。而且，通过在线电压拉偏测试，可适当降低环境温度应力的需求，降低生产加工费用。

当单板电源异常或外围器件焊接不良引起输出电压波动或漂移时，通过在线检测和调整单板电源的反馈管脚的输入值，对输出管脚的输出电压进行校正，在线恢复输出电压，降低单板电源因电源引起的实效。

另外，当由单板电源供电的负载的电源范围较宽时，可以根据负载的大小，控制输出管脚输出不同的电压值，让单板电源工作在转换效率最高的负载区间，待机时尽可能的降低负载功耗。例如，假设负载功率为P，则P≥70％时，认为单板电源为重负载状态，通过动态调整输出电压，从而提高输出电压，降低电流值；70％＞P≥30％时，认为单板电源为半载状态，同动态调整输出电压，使得单板电源输出正常电压值；30≥P＞5％时，认为单板电源为轻载状态，通过动态调整输出电压，从而降低输出电压，增加电流值，提升单板电源的转换效率；P≤5％时，认为单板电源为空隙状态，通过动态调整输出电压，从而降低输出电压，使得电流值趋于0，降低待机时负载功耗。

本申请实施例提供的单板电源电压在线调整电路，通过在第一偏置电阻上并联第一分压电路，在第二偏置电阻上并联第二分压电路，并通过检测芯片获取单板电源的起始输出电压，最终由控制芯片根据起始输出电压与预设电压，控制第一分压电路上的第一开关的导通与关断，以及第二分压电路上的第二开关的导通与关断，使得单板电源的反馈管脚的反馈值发生变化，进而使得单板电源的输出电压发生变化，从而对单板电源的输出电压进行调整。调整过程中，无需手工焊接偏置电阻，而是通过控制芯片自动控制第一开关与第二开关的通断，使得单板电源的输出电压发生变化，降低单板电源输出电压调整的复杂度。

在一种可行的实现方式中，第一分压元件3包括第一分压电阻，所述第二分压元件4包括第二分压电阻。具体的，可参见图3A与图3B，图3A为本申请单板电源电压在线调整电路实施例二的结构示意图，图3B为图3A中输出电压的波形图。

请参照图3A，第一偏置电阻7为R1，第二偏置电阻8为R2，第一分压电阻为R3，第二分压电阻为R4。单板电源电压在线调整过程中，检测芯片1对输出管脚的输出电压进行采样，获得起始输出电压，并将起始输出电压发送给控制芯片2，由控制芯片2根据预设电压以及起始输出电压，控制R3、R4的通断，从而将起始输出电压调整为目标电压，实现输出电压固定偏置的电压在线调整。其中，固定偏置比例由R3和R4的阻值确定，调节变化如表1所示。

表1

请参照表1，将第一开关记为①，第二开关记为②，反馈管脚的输入值记为FB值，起始输出电压记为Vo，则控制芯片2控制第一开关5断开、第二开关6断开时，单板电源保持输出电压不变，即将起始电压作为目标电压；当控制芯片2控制第一开关5导通、第二开关6断开时，单板电源的FB值增大，输出电压也增大，例如起始输出电压增大为第一电压Vo1，并将Vo1作为目标电压，Vo1的值与R3和R4的阻值有关；当控制芯片2控制第一开关5断开、第二开关6导通时，单板电源的FB值减小，输出电压也减小，例如起始输出电压减小为第二电压Vo2，并将Vo2作为目标电压，Vo2的值与R3和R4的阻值有关。

请参照图3B，当控制芯片2控制第一开关、第二开关的状态发生变化时，单板电源的输出电压，即目标电压的波形不同。

需要说明的是，上述图3A的电路仅仅示出了部分元件，本申请实例实施例提供的电路还包括其他元件，如电感L等。

在另一种可行的实现方式中，所述第一分压元件3包括第一数字电位计，所述第二分压元件4包括第二数字电位计，所述控制芯片2还与所述第一数字电位计、所述第二数字电位计连接。具体的，可参见图4A与图4B，图4A为本申请单板电源电压在线调整电路实施例三的结构示意图，图4B为图4A中输出电压的波形图。

请参照图4A，第一偏置电阻7为R1，第二偏置电阻8为R2，第一数字电位计为Rp1，第二数字电位计为Rp2。单板电源电压在线调整过程中，检测芯片1对输出管脚的输出电压进行采样，获得起始输出电压，并将起始输出电压发送给控制芯片2，由控制芯片2根据预设电压以及起始输出电压，控制Rp1、Rp2，使得FB值发生变化，从而将起始输出电压调整为目标电压，实现输出电压动态偏置的电压在线调整。调节变化如表2所示。

表2

请参照表2，将第一开关记为①，第二开关记为②、Rp1记为③，Rp2记为④，反馈管脚的输入值记为FB值，起始输出电压记为Vo，则控制芯片2控制第一开关5断开、第二开关6断开时，单板电源保持输出电压不变，即将起始电压作为目标电压；当控制芯片2控制第一开关5导通、第二开关6断开时，单板电源的FB值增大，输出电压也增大，例如起始输出电压增大为第一电压Vo1，并Vo1作为目标电压，Vo1的值与Rp1和Rp2的阻值有关；当控制芯片2控制第一开关5断开、第二开关6导通时，单板电源的FB值减小，输出电压也减小，例如起始输出电压减小为第二电压Vo2，并将Vo2作为目标电压，Vo2的值与Rp1和Rp2的阻值有关；当控制芯片2控制第一开关5导通、第二开关6断开、调整Rp1时，单板电源的FB值动态增大，输出电压也动态增大，例如从起始输出电压逐步上升至第一电压Vo1，或者从Vo1逐步下降至起始输出电压，得到的目标电压表示为Vo3，Vo3介于起始电压与Vo1之间，Vo1的值与Rp1和Rp2的阻值有关；当控制芯片2控制第一开关5断开、第二开关6导通、调整Rp2时，单板电源的FB值动态减小，输出电压也动态减小，例如从起始输出电压逐步减小至第二电压Vo2，或者从Vo2逐步上升至起始输出电压，得到的目标电压表示为Vo4，介于Vo2与起始电压之间，Vo2的值与Rp1和Rp2的阻值有关；当控制芯片2控制第一开关5导通、第二开关6导通、调整Rp1与Rp2时，单板电源的FB值动态变化，输出电压也动态变化，例如从起始输出电压逐步上升至第一电压Vo1，从Vo1逐步下降至Vo2，再从Vo2逐步上升至Vo1，得到的目标电压表示为Vo5，其介于Vo2与Vo1之间，Vo2与Vo1的取值与Rp1和Rp2的阻值有关。

请参照图4B，当控制芯片2控制第一开关、第二开关、Rp1或Rp2的状态发生变化时，单板电源的输出电压，即目标电压的波形不同。同时，电压输出偏置幅度，与第一分压电路的阻值、第二分压电路的阻值相关，通过调整Rp1或Rp2的阻值，实现输出电压±0.5～10％范围的偏置。

需要说明的是，上述图4A的电路仅仅示出了部分元件，本申请实例实施例提供的电路还包括其他元件，如电感L等。

上述实施例中，所述第一开关具体为开关管或金属氧化物半导体(Metal OxideSemiconductor，MOS)场效应管；所述第二开关具体为开关管或金属氧化物半导体场效应管。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、EEPROM、Flash等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种单板电源电压在线调整电路，其特征在于，包括：检测芯片、控制芯片、第一分压元件、第二分压元件、第一开关与第二开关、第一偏置电阻与第二偏置电阻，其中，

所述第一分压元件与所述第一开关串联形成第一分压电路，所述第一分压电路与所述第一偏置电阻并联，

所述第二分压元件与所述第二开关串联形成第二分压电路，所述第二分压电路与所述第二偏置电阻并联；

所述第一偏置电阻与所述第二偏置电阻串联，所述第一分压电路与所述第二分压电路串联，单板电源的反馈管脚和第一连接点分别与第二连接点连接，所述第一偏置电阻远离所述第二连接点的一端与所述单板电源的输出管脚连接，所述第二偏置电阻远离所述第二连接点的一端与所述单板电源的接地管脚连接，所述第一连接点为所述第一分压电路与所述第二分压电路的连接点，所述第二连接点为所述第一偏置电阻与所述第二偏置电阻的连接点；

所述检测芯片的第一端与所述输出管脚连接，所述检测芯片的第二端与所述控制芯片连接，用于获取所述输出管脚的起始输出电压；

所述控制芯片与所述第一开关、所述第二开关连接，用于根据所述输出电压以及预设电压，控制所述第一开关、所述第二开关的通断，以将所述起始电压调整为目标电压。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一分压元件包括第一分压电阻，所述第二分压元件包括第二分压电阻。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，

所述控制芯片控制所述第一开关断开、所述第二开关断开时，将所述起始电压作为所述目标电压；

或者，

所述控制芯片控制所述第一开关导通、所述第二开关断开时，将所述起始电压增大为第一电压，将所述第一电压作为所述目标电压；

或者，

所述控制芯片控制所述第一开关断开、所述第二开关导通时，将所述输出电压减小为第二电压，将所述第二电压作为所述目标电压。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一分压元件包括第一数字电位计，所述第二分压元件包括第二数字电位计，所述控制芯片还与所述第一数字电位计、所述第二数字电位计连接。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，

所述控制芯片控制所述第一开关断开、所述第二开关断开时，将所述起始电压作为所述目标电压；

或者，

所述控制芯片控制所述第一开关导通、所述第二开关断开时，将所述起始电压增大为第一电压，将所述第一电压作为所述目标电压；

或者，

所述控制芯片控制所述第一开关断开、所述第二开关导通时，将所述输出电压减小为第二电压，将所述第二电压作为所述目标电压；

或者，

所述控制芯片控制所述第一开关导通、所述第二开关断开、调整所述第一数字电位计时，所述目标电压介于所述起始电压与所述第一电压之间；

或者，

所述控制芯片控制所述第一开关断开、所述第二开关导通、调整所述第二数字电位计时，所述目标电压介于所述第二电压与所述起始电压之间；

或者，

所述控制芯片控制所述第一开关导通、所述第二开关导通时、调整所述第一数字电位计、所述第二数字电位计时，所述目标电压介于所述第二电压与所述第一电压之间。

6.根据权利要求1～5任一项所述的电路，其特征在于，

所述第一开关具体为开关管或金属氧化物半导体场效应管；

所述第二开关具体为开关管或金属氧化物半导体场效应管。

7.根据权利要求1～5任一项所述的电路，其特征在于，所述控制芯片，还用于获取所述预设电压。