CN108170192A - 一种低压差线性稳压器、控制方法及智能终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低压差线性稳压器、控制方法及智能终端，一种低压差线性稳压器，包括，电压输入端，处理器，与所述电压输入端连接，接收自所述电压输入端输入的输入电压Vin，电压输出端，与所述处理器连接，输出输出电压，其特征在于，所述低压差线性稳压器还包括，变压器模块，设于所述电压输入端与所述处理器间，接收所述输入电压Vin，并将所述输入电压Vin转化为一低于所述处理器内预设的电压阈值的理想电压，所述理想电压输入至所述处理器。采用上述低压差线性稳压器，可以在提高输入电压的电压值范围的同时提高线性稳压器的效率，降低能量损耗，达到能量高效率传递的作用。

Description

一种低压差线性稳压器、控制方法及智能终端

技术领域

本发明涉及电路领域，尤其涉及一种低压差线性稳压器及其控制方法及具有该稳压器的智能终端。

背景技术

当前，智能终端如智能手机、平板电脑已经成为人们生活中必不可少的一部分，智能手机的功能也变得越来越强大，从以前的只能打电话、发短信到现在的播放音乐、播放视频、蓝牙、拍照、上网、阅读等，智能手机的功能变得越来越强大，对智能手机的耗电量也越来越高，当智能手机开启多个智能应用的时候，手机耗能增加，手机内电压增大，其均将导致电压大于手机内部元件的额定工作电压，由于手机内的元件对于电压的变化十分敏感，经常引起手机发热等易降低用户体验的问题，严重地，还会影响手机的使用寿命。

现有技术中，为改善当手机内电压上升时所导致的不利现象，使用低压差线性稳压器来降低及稳定电压，但此技术的不足是，虽然在一定电压范围内工作时，低压差线性稳压器的效率极高，并可以在不减少过多电压值的同时稳定电压，但当电压超过该电压范围时，低压差线性稳压器的效率开始降低，甚至可以降低到50％，可以想见，在手机开启多项应用程序进行大量运算的时候，由于这样的低压差线性稳压器自身效率的降低，会产生大量的热量，严重地，会导致自身的损坏。

因此，需要一种新的低压差线性稳压器，可以提高电压输入的范围，其能保证一定高的工作效率。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种低压差线性稳压器及其控制方法及具有该稳压器的智能终端。

本发明公开了一种低压差线性稳压器，包括：

电压输入端；

处理器，与所述电压输入端连接，接收自所述电压输入端输入的输入电压Vin；

电压输出端，与所述处理器连接，输出输出电压，其特征在于，

所述低压差线性稳压器还包括：

变压器模块，设于所述电压输入端与所述处理器间，接收所述输入电压Vin，并将所述输入电压Vin转化为一低于所述处理器内预设的电压阈值的理想电压，所述理想电压输入至所述处理器。

优选地，所述变压器模块包括：一次侧电路，设有第一线圈绕组，用于转化所述输入电压Vin，所述一次侧电路一端与所述电压输入端连接，另一端接地；

二次侧电路，设有一第二线圈绕组，用于得到所述理想电压，所述第第二线圈绕组一端与所述处理器连接，另一端接地。

优选地，所述二次侧电路还包括第三线圈绕组，用于得到所述理想电压，所述第三线圈绕组一端与所述处理器连接，另一端接地。

优选地，所述第一线圈绕组与第二线圈绕组的匝数之比等于所述输入电压Vin与所述理想电压之比。

优选地，所述处理器接收来自所述二次侧电路的理想电压，进行降压和稳压处理后，由所述电压输出端输出。

本发明还公开了控制所述低压差线性稳压器的方法，输入电压Vin，由电压输入端输入，到达变压器模块的一次侧电路，根据变压器模块的一次侧电路上的第一线圈绕组和二次侧电路上的次级电路的线圈绕组的匝数之比，所述次级电路得到低于处理器内预设的电压阈值的理想电压，处理器接收所述理想电压，经降压和稳压处理后，由电压输出端输出。

本发明还公开了一种包括所述低压差线性稳压器的智能终端。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.；提高低压差线性稳压器的输入电压范围和效率

2.；提高了包含所述低压差线性稳压器的智能终端的稳定性

附图说明

图1符合本发明的优选的一低压差线性稳压器的结构示意图；

图2符合本发明的优选的一低压差线性稳压器的结构示意图；

图3符合本发明的优选的一低压差线性稳压器的效率曲线的示意图。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。

参阅图1，其为符合本发明的一优选实施例的低压差线性稳压器的结构示意图，其中包括，电压输入端；

处理器，与所述电压输入端连接，接收自所述电压输入端输入的输入电压Vin；

电压输出端，与所述处理器连接，输出输出电压，其特征在于，

所述低压差线性稳压器还包括：

变压器模块，设于所述电压输入端与所述处理器间，接收所述输入电压Vin，并将所述输入电压Vin转化为一低于所述处理器内预设的电压阈值的理想电压，所述理想电压输入至所述处理器。

具体地，所述变压器模块包括：

一次侧电路，设有第一线圈绕组，用于转化所述输入电压Vin，所述一次侧电路一端与所述电压输入端连接，另一端接地；

二次侧电路，设有一第二线圈绕组，用于得到所述理想电压，所述第第二线圈绕组一端与所述处理器连接，另一端接地。

此一次侧线圈绕组一端与电压输入端连接，用于接收来自电压输入端的电压，另一端接地，该点的电压为0，用于设定基准电压，电路中其他位置的电压高低都以此为基准，同时接地也保护了电路，二次侧线圈绕组一端与处理器连接，用于将转换后得到的理想电压传递至处理器，另一端接地，该点的电压为0，用于设定基准电压，电路中其他位置的电压高低都以此为基准，同时接地也保护了电路。所述一次侧电路和二次测电路的设置，将电压输入端的电压进行变压转化，变压成较低的理想电压后传递至处理器，处理器进行降压和稳压的处理，电路接地的处理，保护了电路，也使得该变压器更加的稳定，提高了电路运行的稳定性，提高了具有该低压差线性稳压器的智能终端的稳定性。

具体地，所述第一线圈绕组与第二线圈绕组的匝数之比等于所述输入电压Vin与所述理想电压之比。

参阅图3，其为符合本发明一优选实施例的低压差线性稳压器的效率曲线，从图中可以看出，低压差线性稳压器的效率是随着输入低压差线性稳压器的电压的增加而降低，因此变压器的目的就在于将电压输入端输入的电压转化成能使低压差线性稳压器在较高效率工作的电压，由此可以根据和期望的低压差线性稳压器进行工作时的效率计算出对应的理想输入电压，再根据工作时，电压输入端会输入的较大电压值，来设置变压器的变压比。根据电路知识可以得知，变压器一次侧和二次侧线圈绕组上的电压比等于变压器一次侧和二次侧线圈绕组的线圈匝数，由此，将所述变压器模块的一次侧线圈绕组和二次侧线圈绕组的匝数之比设置等于电压输入端会输入的较大电压值和期望的低压差线性稳压器进行工作时的效率计算出对应的理想输入电压之比，这样便可以达到提高输入电压Vin的范围，提高具有所述低压差线性稳压器的智能终端的稳定性的目的。

所述处理器接收来自所述二次侧电路的理想电压，进行降压和稳压处理后，由所述电压输出端输出。

参阅图1，当变压器模块完成将电压输入端会输入的较大电压值转化成能使处理器在较高效率工作的理想电压后，二次侧与处理器相连的电线，将会将所述理想电压传递至处理器，处理器可以在高效率下进行降压和稳压处理，处理器使用在其线性区域内运行的晶体管或场效应管，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压。所谓压降电压，是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下100mV之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。正输出电压的稳压器通常使用功率晶体管(也称为传递设备)作为PNP。这种晶体管允许饱和，所以稳压器可以有一个非常低的压降电压，通常为200mV左右；与之相比，使用NPN复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为2V左右。

处理器的结构主要包括启动电路、恒流源偏置单元、使能电路、调整元件、基准源、误差放大器、反馈电阻网络和保护电路等。基本工作原理是这样的：系统加电，如果使能脚处于高电平时，电路开始启动，恒流源电路给整个电路提供偏置，基准源电压快速建立，输出随着输入不断上升，当输出即将达到规定值时，由反馈网络得到的输出反馈电压也接近于基准电压值，此时误差放大器将输出反馈电压和基准电压之间的误差小信号进行放大，再经调整管放大到输出，从而形成负反馈，保证了输出电压稳定在规定值上，同理如果输入电压变化或输出电流变化，这个闭环回路将使输出电压保持不变，实际的低压差线性稳压器还具有如负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护等其它的功能。

由电路知识可以得知，所述效率值为处理器输出的电压与处理器输入的电压之比，在处理器在所述理想电压下工作时，效率较高，则此时处理器的功率为理想电压减去处理器的输出电压乘以流过处理器的电流，在处理器效率较高的时候，理想电压与处理器的输出电压的差较小，则处理器工作时的功率较小，在处理器功率较小的时候，则处理器的产生的热量也较小，此时具有所述低压差线性稳压器的智能终端在开启多项应用程序，电压上升的时候，也能保持热量产生的恒定，电能的传递效率也较高。

参阅图2，其为符合本发明的一优选的低压差线性稳压器的结构示意图，其中包括，电压输入端；处理器，与所述电压输入端连接，接收自所述电压输入端输入的输入电压Vin；电压输出端，与所述处理器连接，输出输出电压，其特征在于，所述低压差线性稳压器还包括：变压器模块，设于所述电压输入端与所述处理器间，接收所述输入电压Vin，并将所述输入电压Vin转化为一低于所述处理器内预设的电压阈值的理想电压，所述理想电压输入至所述处理器。

具体地，所述变压器模块包括：

一次侧电路，设有第一线圈绕组，用于转化所述输入电压Vin，所述一次侧电路一端与所述电压输入端连接，另一端接地；

二次侧电路，设有一第二线圈绕组，用于得到所述理想电压，所述第第二线圈绕组一端与所述处理器连接，另一端接地。

此一次侧线圈绕组一端与电压输入端连接，用于接收来自电压输入端的电压，另一端接地，该点的电压为0，用于设定基准电压，电路中其他位置的电压高低都以此为基准，同时接地也保护了电路，二次侧线圈绕组一端与处理器连接，用于将转换后得到的理想电压传递至处理器，另一端接地，该点的电压为0，用于设定基准电压，电路中其他位置的电压高低都以此为基准，同时接地也保护了电路。所述一次侧电路和二次测电路的设置，将电压输入端的电压进行变压转化，变压成较低的理想电压后传递至处理器，处理器进行降压和稳压的处理，电路接地的处理，保护了电路，也使得该变压器更加的稳定，提高了电路运行的稳定性，提高了具有该低压差线性稳压器的智能终端的稳定性。

所述二次侧电路还包括第三线圈绕组，用于得到所述理想电压，所述第三线圈绕组一端与所述处理器连接，另一端接地。

从图3中可以看出，所述变压器模块的二次侧具有两个次级电路，每个次级电路上都设置了线圈绕组，一端与所述处理器连接，另一端接地。这样的设置，可以使两个次级电路的线圈绕组上分别获得理想电压，这样在内部便可以多增加一路输出，这路输出可以经过稳压器降压稳压处理后使用，同时也不会给处理器增加过于大的负担。

参阅图3，变压器一次侧和二次侧线圈绕组上的电压比等于变压器一次侧和二次侧线圈绕组的线圈匝数，由此，将所述变压器模块的一次侧线圈绕组和二次侧两个次级电路上的线圈绕组的匝数之比设置等于电压输入端会输入的较大电压值和期望的低压差线性稳压器进行工作时的效率计算出对应的理想输入电压之比，这样两个次级电路上均可以有理想电压，根据具体需求，也可以设置两个次级电路上的线圈绕组匝数不同，这样两个次级电路上的电压也不同，再经过所述处理器降压稳压的处理后，便可使用，可以达到提高输入电压Vin的范围，提高具有所述低压差线性稳压器的智能终端的稳定性的目的。

若智能终端的内部电路设置不需要此处多一路输出，则可以去掉其中一二次侧次级电路，可以采用根据图1的优选的低压差线性稳压器。

具体地，所述第一线圈绕组与第二线圈绕组的匝数之比等于所述输入电压Vin与所述理想电压之比。

参阅图3，其为符合本发明一优选实施例的低压差线性稳压器的效率曲线，从图中可以看出，低压差线性稳压器的效率是随着输入低压差线性稳压器的电压的增加而降低，因此变压器的目的就在于将电压输入端输入的电压转化成能使低压差线性稳压器在较高效率工作的电压，由此可以根据和期望的低压差线性稳压器进行工作时的效率计算出对应的理想输入电压，再根据工作时，电压输入端会输入的较大电压值，来设置变压器的变压比。根据电路知识可以得知，变压器一次侧和二次侧线圈绕组上的电压比等于变压器一次侧和二次侧线圈绕组的线圈匝数，由此，将所述变压器模块的一次侧线圈绕组和二次侧线圈绕组的匝数之比设置等于电压输入端会输入的较大电压值和期望的低压差线性稳压器进行工作时的效率计算出对应的理想输入电压之比，这样便可以达到提高输入电压Vin的范围，提高具有所述低压差线性稳压器的智能终端的稳定性的目的。

所述处理器接收来自所述二次侧电路的理想电压，进行降压和稳压处理后，由所述电压输出端输出。

参阅图2，当变压器模块完成将电压输入端会输入的较大电压值转化成能使处理器在较高效率工作的理想电压后，二次侧与处理器相连的电线，将会将所述理想电压传递至处理器，处理器可以在高效率下进行降压和稳压处理，处理器使用在其线性区域内运行的晶体管或场效应管，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压。所谓压降电压，是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下100mV之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。正输出电压的稳压器通常使用功率晶体管(也称为传递设备)作为PNP。这种晶体管允许饱和，所以稳压器可以有一个非常低的压降电压，通常为200mV左右；与之相比，使用NPN复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为2V左右。

处理器的结构主要包括启动电路、恒流源偏置单元、使能电路、调整元件、基准源、误差放大器、反馈电阻网络和保护电路等。基本工作原理是这样的：系统加电，如果使能脚处于高电平时，电路开始启动，恒流源电路给整个电路提供偏置，基准源电压快速建立，输出随着输入不断上升，当输出即将达到规定值时，由反馈网络得到的输出反馈电压也接近于基准电压值，此时误差放大器将输出反馈电压和基准电压之间的误差小信号进行放大，再经调整管放大到输出，从而形成负反馈，保证了输出电压稳定在规定值上，同理如果输入电压变化或输出电流变化，这个闭环回路将使输出电压保持不变，实际的低压差线性稳压器还具有如负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护等其它的功能。

由电路知识可以得知，所述效率值为处理器输出的电压与处理器输入的电压之比，在处理器在所述理想电压下工作时，效率较高，则此时处理器的功率为理想电压减去处理器的输出电压乘以流过处理器的电流，在处理器效率较高的时候，理想电压与处理器的输出电压的差较小，则处理器工作时的功率较小，在处理器功率较小的时候，则处理器的产生的热量也较小，此时具有所述低压差线性稳压器的智能终端在开启多项应用程序，电压上升的时候，也能保持热量产生的恒定，电能的传递效率也较高。

本发明还提供控制所述低压差线性稳压器的方法，输入电压Vin，由电压输入端输入，到达变压器模块的一次侧电路，根据变压器模块的一次侧电路上的第一线圈绕组和二次侧电路上的次级电路的线圈绕组的匝数之比，所述次级电路得到低于处理器内预设的电压阈值的理想电压，处理器接收所述理想电压，经降压和稳压处理后，由电压输出端输出。

其中，参阅图3，其为符合本发明一优选实施例的低压差线性稳压器的效率曲线，从图中可以看出，低压差线性稳压器的效率是随着输入低压差线性稳压器的电压的增加而降低，因此变压器的目的就在于将电压输入端输入的电压转化成能使低压差线性稳压器在较高效率工作的电压，由此可以根据和期望的低压差线性稳压器进行工作时的效率计算出对应的理想电压。

本发明还提供一种智能终端，其特征在于，所述智能终端包括所述的低压差线性稳压器。

具有上述实施例后，可以应用到智能终端中，用于降低智能终端热量的产生，提高智能终端的稳定性，减少能量的损耗。

移动终端可以以各种形式来实施。例如，本发明中描述的终端可以包括诸如移动电话、智能电话、笔记本电脑、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、导航装置等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。下面，假设终端是移动终端。然而，本领域技术人员将理解的是，除了特别用于移动目的的元件之外，根据本发明的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种低压差线性稳压器，包括：

电压输入端；

处理器，与所述电压输入端连接，接收自所述电压输入端输入的输入电压Vin；

电压输出端，与所述处理器连接，输出输出电压，其特征在于，

所述低压差线性稳压器还包括：

变压器模块，设于所述电压输入端与所述处理器间，接收所述输入电压Vin，并将所述输入电压Vin转化为一低于所述处理器内预设的电压阈值的理想电压，所述理想电压输入至所述处理器。

2.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器，其特征在于，

所述变压器模块包括：

一次侧电路，设有第一线圈绕组，用于转化所述输入电压Vin，所述一次侧电路一端与所述电压输入端连接，另一端接地；

二次侧电路，设有一第二线圈绕组，用于得到所述理想电压，所述第第二线圈绕组一端与所述处理器连接，另一端接地。

3.如权利要求2所述的低压差线性稳压器，其特征在于，

所述二次侧电路还包括第三线圈绕组，用于得到所述理想电压，所述第三线圈绕组一端与所述处理器连接，另一端接地。

4.根据权利要求2所述的低压差线性稳压器，其特征在于，

所述第一线圈绕组与第二线圈绕组的匝数之比等于所述输入电压Vin与所述理想电压之比。

5.根据权利要求2所述的低压差线性稳压器，其特征在于，

所述处理器接收来自所述二次侧电路的理想电压，进行降压和稳压处理后，由所述电压输出端输出。

6.一种用于控制根据权利要求1-5任一项所述的低压差线性稳压器的方法，其特征在于，

输入电压Vin，由电压输入端输入，到达变压器模块的一次侧电路，根据变压器模块的一次侧电路上的第一线圈绕组和二次侧电路上的次级电路的线圈绕组的匝数之比，所述次级电路得到低于处理器内预设的电压阈值的理想电压，处理器接收所述理想电压，经降压和稳压处理后，由电压输出端输出。

7.一种智能终端，其特征在于，所述智能终端包括根据权利要求1-5任一项所述的低压差线性稳压器。