CN110673682A - 数字低压差线性稳压器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开内容涉及数字低压差稳压器、电子设备及控制方法。根据本公开内容的一个实施例，该数字低压差线性稳压器包括：比例积分控制器，被配置成基于指示基准信号和输出电压检测信号之间的差的差信号生成控制信号；以及开关阵列，被连接成基于控制信号提供施加在负载上的输出电压；其中，比例积分控制器还被配置成根据与负载电流相关联的电流信号选择比例系数和积分系数以使得数字低压差线性稳压器的单位增益带宽基本不随负载电流变化。本公开内容的方案至少能实现如下效果：在不同负载电流情况下，单位增益带宽基本保持不变，保证不同负载电流时的电源抑制比，提升输出电压的品质。

Description

数字低压差线性稳压器及其控制方法

技术领域

本公开内容总体上涉及电源，更具体地，涉及数字低压差线性稳压器、电子设备以及用于数字低压差线性稳压器的控制方法。

背景技术

随着集成电路的发展，互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺尺寸不断缩小，工作电压也越来越低。相对于模拟低压差线性稳压器，数字低压差线性稳压器更适合应用在低压片上系统(SOC)。因此，数字低压差线性稳压器受到越来越多的关注。改善数字低压差线性稳压器的性能是期望的。

发明内容

在下文中将给出关于本公开内容的简要概述，以便提供关于本公开内容的某些方面的基本理解。应当理解，此概述并不是关于本公开内容的穷举性概述。它并不是意图确定本公开内容的关键或重要部分，也不是意图限定本公开内容的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

单位增益带宽是低压差线性稳压器的一个性能参数。发明人注意到，通常，随着数字低压差线性稳压器的负载电流的增大，其单位增益带宽会下降，这导致数字低压差线性稳压器的电源抑制比也降低。因此，以下研究是有意义的：稳定不同负载电流下的单位带宽增益，保证不同负载电流下的电源抑制比。

根据本公开内容的一方面，提供了一种数字低压差线性稳压器。该数字低压差线性稳压器包括：比例积分控制器，被配置成基于指示基准信号和输出电压检测信号之间的差的差信号生成控制信号；以及开关阵列，被连接成基于控制信号提供施加在负载上的输出电压；其中，比例积分控制器的用于生成控制信号的控制参数包括比例系数和积分系数；并且比例积分控制器还被配置成在预定环境温度范围内，在预定负载电流范围内，根据与负载电流相关联的电流信号选择比例系数和积分系数以使得数字低压差线性稳压器的单位增益带宽基本不随负载电流变化。

根据本公开内容的一方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括前述数字低压差线性稳压器。

根据本公开内容的另一方面，提供了一种用于数字低压差线性稳压器的控制方法。该控制方法包括：基于指示基准信号和输出电压检测信号之间的差的差信号生成控制信号；以及基于控制信号提供施加在负载上的输出电压；其中，用于生成控制信号的控制参数包括比例系数和积分系数；并且生成控制信号包括成在预定环境温度范围内，在预定负载电流范围内，根据与负载电流相关联的电流信号选择比例系数和积分系数以使得数字低压差线性稳压器的单位增益带宽基本不随负载电流变化。

本公开内容的数字低压差线性稳压器、电子设备以及用于数字低压差线性稳压器的控制方法至少能实现如下效果：在不同负载电流情况下，单位增益带宽基本保持不变，保证不同负载电流时的电源抑制比，提升输出电压的品质。

附图说明

参照附图下面说明本公开内容的实施例，这将有助于更加容易地理解本公开内容的以上和其他目的、特点和优点。附图只是为了示出本公开内容的原理。在附图中不必依照比例绘制出单元的尺寸和相对位置。在附图中：

图1示出了根据本公开内容的一个实施例的数字低压差线性稳压器的示例性框图；

图2示出了根据本公开内容的一个实施例的比例积分控制器的示意图；

图3示出了根据本公开内容的一个实施例的数字低压差线性稳压器的示例性框图；

图4示出了根据本公开内容的一个实施例的电压检测器的示例性框图；

图5示出了根据本公开内容的一个实施例的电压检测器的示意性输出特性曲线；

图6示出了根据本公开内容的一个实施例的最小单位电流的温度特性曲线；

图7示出了根据本公开内容的一个实施例的比例积分控制器的示意图；

图8示出了根据本公开内容的一个实施例的数字低压差线性稳压器的示意性时序图；

图9示出了根据本公开内容的一个实施例的用于数字低压差线性稳压器的控制方法的示意性流程图；以及

图10示出了根据本公开内容的另一个实施例的用于数字低压差线性稳压器的控制方法的示意性流程图。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本公开内容的示例性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施例的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中可以做出很多特定于实施例的决定，以便实现开发人员的具体目标，并且这些决定可能会随着实施例的不同而有所改变。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本公开内容，在附图中仅仅示出了与根据本公开内容的方案密切相关的装置结构，而省略了与本公开内容关系不大的其他细节。

应理解的是，本公开内容并不会由于如下参照附图的描述而只限于所描述的实施形式。在本文中，在可行的情况下，实施例可以相互组合、不同实施例之间的特征替换或借用、在一个实施例中省略一个或多个特征。

本公开内容涉及数字低压差线性稳压器，尤其涉及数字低压差线性稳压器的单位增益带宽和电源抑制比。

下面参考图1描述根据本公开内容的一个实施例的数字低压差线性稳压器。

图1示出了根据本公开内容的一个实施例的数字低压差线性稳压器100的示例性框图。数字低压差线性稳压器100包括：开关阵列101和比例积分控制器102。开关阵列101包括多个相同的开关元件。图1中开关元件被示例性示出为P型金属氧化物半导体晶体管(即，PMOS晶体管)。开关元件也可以为N型金属氧化物半导体晶体管(即，NMOS晶体管)。开关阵列101能够与电源E连接以接收输入电压Vin。开关阵列101还接收控制信号Sc，以在导通和断开之间切换各开关元件的连接状态。例如，控制信号Sc为N位控制信号，开关阵列101中开关的个数为2^N-1，第i位控制信号可以控制2^i-1个开关元件。各开关元件的性能基本相同。N例如等于14。开关阵列101提供施加在负载(未示出)上的产生负载电流Io的输出电压Vout。各开关元件可以与其他开关元件并联连接，从而可以根据导通的开关元件的数量控制负载电流Io。另外，各开关元件的导通时对负载电流的贡献被称为最小单位电流I(Isb)。不同的输出电压Vout对应不同的最小单位电流I(Isb)。比例积分控制器102能够基于指示基准信号Svr和输出电压检测信号Svo之间的差的差信号dta生成控制信号Sc。输出电压检测信号Svo与输出电压Vout相关联。比例积分控制器102的用于生成控制信号Sc的控制参数包括比例系数Kp和积分系数Ki。比例积分控制器102能够成在预定环境温度范围(例如，20℃至28℃)内，在预定负载电流范围(例如，0.01A至2A)内，根据与负载电流Io相关联的电流信号Si选择比例系数Kp和积分系数Ki以使得数字低压差线性稳压器100的单位增益带宽GBW基本不随负载电流Io变化，例如，在预定环境温度范围内，在最大额定负载电流以下，单位增益带宽GBW在10MHz至12MHz之间；例如，在预定环境温度范围内，在最大额定负载电流内，单位增益带宽GBW关于负载电流Io的微分在-0.1MHz/A至0.1MHz/A之间，或在-0.1MHz/A至0之间；又例如，在预定环境温度范围内，在预定负载电流范围内，(GBW2-GBW1)/(GBW2+GBW1)小于预定阈值，例如0.2、0.15、0.1、0.05等，其中，GBW2为负载电流最小时的最大单位增益带宽，GBW1为负载电流最大时的最小单位增益带宽；再例如，在预定环境温度范围内，在预定负载电流范围内，单位增益带宽GBW均在90％GBW₀至110％GBW₀范围内，或单位增益带宽GBW均在95％GBW₀至105％GBW₀范围内,GBW₀为预定单位增益带宽。预定单位增益带宽可以基于典型工艺角下器件的性能参数通过仿真来确定。也就是说，数字低压差线性稳压器100与常规数字低压差线性稳压器不同：常规数字低压差线性稳压器会随着负载电流的增大，单位增益带宽显著减小，而本实施例的数字低压差线性稳压器100，通过根据与负载电流相关联的电流信号选择比例系数和积分系数，使得数字低压差线性稳压器100的单位增益带宽基本不随负载电流变化，或者说变化很小。因此，数字低压差线性稳压器100可以保证较高的、稳定的电源抑制比。例如，在0.8MHZ至1.2MHz范围内，电源抑制比大于20dB，进一步的，电源抑制比在20-40dB范围内，例如30dB。预定环境温度范围可以是数字低压差线性稳压器100的额定工作温度范围，或者是额定工作温度范围进一步优选的温度范围(例如，24℃至28℃)。预定负载电流范围可以是数字低压差线性稳压器100的额定负载电流范围，或者是额定负载电流范围进一步优选的负载电流范围(例如，0.1A至0.6A)。

图2示出了根据本公开内容的一个实施例的比例积分控制器200的示意图。比例积分控制器200包括第一放大器201、积分模块220和第二加法器205。积分模块220包括第二放大器202、第一加法器203和触发器204。第一放大器201使用比例系数Kp来生成差信号dta的比例放大信号dtap。第二放大器202用于按积分系数Ki放大差信号dta号来得到信号dtaj。第二放大器202、触发器204以及第一加法器203被连接成生成差信号dta的积分信号dtai。第二加法器205通过对比例放大信号dtap和积分信号dtai求和来生成控制信号Sc。触发器204在图中示例性示出为D触发器DFF，触发器204的类型不限于D触发器。比例积分控制器200可以用于充当图1中的比例积分控制器102。其中，比例积分控制器200能够根据电流信号Si来选择比例系数Kp和积分系数Ki，电流信号Si与负载电流相关联。例如电流信号Si与负载电流成正比关系或正比例一次函数。

如果数字低压差线性稳压器的控制环路的控制参数固定，单位增益带宽GBW会与负载电流Io相关，即，不同负载电流Io下，单位增益带宽可能不同。通常，总体上，单位增益带宽会随着负载电流Io增大而减小。考虑到单位增益带宽GBW与控制环路中的控制参数有关。因此，可以通过电路仿真和理论计算，设定GBW的合适变化范围或合适的预定单位增益带宽，从而得到对应的不同负载电流Io下的控制参数，例如参数对(Kp,Ki)，这些参数对能够使得在不同负载电流Io下的单位增益带宽基本相同。需要说明的是为了保证控制环路的稳定，最大单位增益带宽GBW2不能太高。不同负载电流范围下的参数对(Kp,Ki)可以存储在存储器中，以根据负载电流Io，选择合适的参数对。例如，根据负载电流所处的电流范围区间选择比例系数和积分系数。负载电流与参数对的示例性对应关系如表1所示，Imax表示对应单位增益带宽基本等于预定单位增益带宽GBW₀的最大负载电流，I0表示对应单位增益带宽基本等于预定单位增益带宽GBW₀的最小负载电流。例如，在比例积分控制器102中设置有存储不同负载电流范围下的参数对(Kp,Ki)的存储器。另外，也可以将Kp表示为Io的函数(如多项式拟合得到的函数)，从而可以根据Io计算出Kp。Ki也可以表示为Io的函数(如多项式拟合得到的函数)，从而可以根据Io计算出Ki。

表1负载电流与参数对的关系

Io	Kp	Ki
			[I0,I1)	Kp_1	Ki_1
[I1,I2)	Kp_2	Ki_2
			[I2,I3)	Kp_3	Ki_3
[I3,I4)	Kp_4	Ki_4
			[I4,I5)	Kp_5	Ki_5
：	：	：
			[In-1,In)	Kp_n	Ki_n
：	：	：
			[Imax-1,Imax]	Kp_max	Ki_max

数字低压差线性稳压器100在环境温度稳定，且工作在设计温度或设计温度附近(即，预定环境温度范围内)时，会显示出稳定单位增益带宽、抑制电源抑制比下降的效果。

为了使数字低压差线性稳压器对温度变化表现出更好的适应性，发明人还构思了另一种数字低压差线性稳压器。

图3示出了根据本公开内容的一个实施例的数字低压差线性稳压器300的示例性框图。图3中示出的数字低压差线性稳压器300包括：开关阵列101、比例积分控制器302、温度检测器303、基准信号生成器304、电流信号生成器305、电压检测器306和差生成器307。图3中还示出了负载的等效电容器，用C表示该等效电容器的电容。温度检测器303能够输出指示环境温度t的数字温度信号St。例如，数字温度信号St表示的值正比于环境温度t。环境温度t可以是数字低压差线性稳压器的壳体内的环境温度。电压检测器306能够基于输出电压Vout生成输出电压检测信号Svo，其中，输出电压检测信号Svo是数字信号。例如，输出电压检测信号Svo表示的值与输出电压Vout成正比。电流信号生成器305生成与负载电流Io相关联的电流信号Si。比例积分控制器302能够基于指示基准信号Svr和输出电压检测信号Svo之间的差的差信号dta生成控制信号Sc，其中，比例积分控制器302的用于生成控制信号Sc的控制参数包括总比例系数Kf、比例系数Kp和积分系数Ki。

图3中示例性的示出为：电流信号生成器305基于控制信号Sc和数字温度信号St生成电流信号Si。在本公开内容中，电流信号生成器也可以根据测量负载电流Io得到的电流测量值来生成电流信号Si。

图4示出了根据本公开内容的一个实施例的电压检测器406的示例性框图。电压检测器406包括：环形振荡器401、计数器402、相位检测器403和逻辑电路404。环形振荡器401用于生成其频率与输出电压Vout相关联的振荡信号Sf，其中，振荡信号Sf的频率随输出电压Vout的增大而增大。计数器402用于提供预定时间内振荡信号Sf的振荡次数。相位检测器403用于提供振荡信号Sf的相位。逻辑电路404用于基于振荡次数和相位生成输出电压检测信号Svo，输出电压检测信号Svo为数字信号。电压检测信号Svo指示的值与振荡信号Sf的频率成正比。图3中的电压检测器306可以采用图4中的电压检测器406所示的结构。

返回到图3，当环境温度t变化时，对于同一大小的输出电压Vout，电压检测器306输出的输出电压检测信号Svo可能不同。因此，为了使输出电压(即，实际输出电压)与目标输出电压足够接近，需要根据环境温度选择与误差信号dta相关联的基准信号Svr。如图3中所示，基准信号生成器304接收数字温度信号St。基准信号生成器304基于数字温度信号St生成基准信号Svr。例如，目标输出电压是5V，实际输出电压是4.8V，假设电压检测器在0℃是准确的，其输出的输出电压检测信号Svo指示的值为4.8，基准信号生成器生成指示数值5的基准信号Svr，从而能够正确指示实际输出电压(即Vout)相对于目标输出电压的误差值0.2，但是在20℃，由于环境温度变化，输出电压检测信号Svo指示的值可能会发生偏移，例如可能为4.9，此时基准信号Svr需要根据环境温度被调整以正确反映实际输出电压相对于目标输出电压的误差，例如，基准信号生成器基于数字温度信号生成指示数值5.1的基准信号Svr，从而正确反映实际输出电压相对于目标输出电压的误差值0.2。

图5示出了根据本公开内容的一个实施例的电压检测器306的示意性输出特性曲线。横坐标代表输出电压Vout，纵坐标代表输出电压检测信号Svo所指示的数值Dvo。图中示例性的给出了3个环境温度tn、t1和t0下的输出特性曲线。根据这些特性曲线，容易确定环境温度为t、输出电压为V时的电压检测器的电压检测增益Kv。例如，在环境温度t＝t1、输出电压为目标输出电压V时，Dvo＝D(此时，期望基准信号Svr指示的值为D)，Kv等于图5中A点的微分。单位增益带宽GBW与电压检测增益Kv有关。因此，确定电压检测增益Kv对于稳定单位增益带宽GBW是有益的。

单位增益带宽GBW还与最小单位电流I(Isb)有关。因此，确定最小单位电流I(Isb)对于确定单位增益带宽GBW也是有益的。图6示出了根据本公开内容的一个实施例的最小单位电流I(Isb)的温度特性曲线。环境温度t会影响最小单位电流I(Isb)。通常，最小单位电流I(Isb)随着环境温度t的升高而下降。在图6中，当数字低压差线性稳压器的环境温度(即，工作温度)为t1时，最小单位电流为I1。因此可以基于数字温度信号St确定最小单位电流I(Isb)。在开关为PMOS晶体管的情况下，例如，对控制信号Sc求反可以得到导通的晶体管数量m，m*I(Isb)可以表示负载电流Io。因此，可以基于控制信号Sc和数字温度信号St生成电流信号Si。数字温度信号St与最小单位电流I(Isb)的关系可以存储在存储器中。例如，在电流信号生成器305中设置有存储数字温度信号St与最小单位电流I(Isb)的关系的存储器。

图7示出了根据本公开内容的一个实施例的比例积分控制器700的示意图。比例积分控制器700包括第一放大器701、积分模块720、第二加法器705和第三放大器706。积分模块720包括第二放大器702、第一加法器703、触发器704。第三放大器706使用总比例系数Kf来生成差信号dat的第一放大信号dta’。第一放大器701使用比例系数Kp来生成第一放大信号dta’的比例放大信号dtap。第二放大器702用于按积分系数Ki放大第一放大信号dta’来得到信号dtaj。第二放大器702、触发器704以及第一加法器703被连接成生成第一放大信号dta’的积分信号dtai。第二加法器705通过对比例放大信号dtap和积分信号dtai求和来生成控制信号Sc。触发器704在图中示例性示出为D触发器DFF，触发器704的类型不限于D触发器。比例积分控制器700可以用于充当图3中的比例积分控制器302。

对于图3中示出的数字低压差线性稳压器300，单位增益带宽GBW可以表示为等式1。

GBW(Io)＝f(Kf,Ki,Kp,I(Isb),Kv,R,C) (1)

在离散域上数字低压差线性稳压器300的开环传输函数H可以表示为等式2。

其中，Z-3代表了数字低压差线性稳压器300的环路延迟，c2d是连续域到离散域的转换函数，Ts为数字低压差线性稳压器300的工作周期，1/CS为负载电容C在复频域S的表示，R为开关阵列的等效电阻。负载电流Io例如可以与开关阵列101的等效电阻R成反比。需要说明的是，为了便于理解，等式2采用了合理假设以简化等式。

单位增益带宽GBW由环路增益A、极点P1、P2和零点Z1决定。

A＝Kf*Kp*R*I(Isb)*Kv

P1＝1

由上述关系可知，单位增益带宽GBW可以随着负载电流Io的变化而变化。为了保证不同负载电流Io下单位增益带宽GBW基本保持不变，可以考虑调整用于生成控制信号Sc的控制参数，例如，Kf、Kp和Ki。对于给定开关阵列，可以在其典型工艺角(typical corner)下，例如基准温度t₀下，通过电路仿真得到基准最小单位电流I(lsb)₀和基准电压检测增益Kv₀；根据开环传输函数H，通过理论计算可以得到满足以下条件的基准总比例系数Kf₀和不同负载电流范围区间的比例系数Kpn和积分系数Kin(参见表1，n＝1,2,……)：数字低压差线性稳压器在不同的负载电流区间的单位增益带宽GBW(Ioi)均基本等于预定单位增益带宽GBW₀。例如各GBW(Ioi)均在90％GBW₀至110％GBW₀范围内，或各GBW(Ioi)均在95％GBW₀至105％GBW₀范围内。

图8示出了根据本公开内容的一个实施例的数字低压差线性稳压器300的示意性时序图。如图8所示，数字低压差线性稳压器启动前(例如，数字低压差线性稳压器的使能信号Sen为高电平前)根据温度检测器输出的数字温度信号St(对应温度tn，图8中取n＝1，即，温度为t1)确定基准信号Svr_n、最小单位电流I(lsb)_n和电压检测增益Kv_n。选定满足以下条件的总比例系数Kf_n：Kfn*I(lsb)_n*Kv_n＝Kf₀*I(lsb)₀*Kv₀，可以将Kf₀*I(lsb)₀*Kv₀的值定义为预定积值；同时将控制参数Kp和Ki设定为Kpn和Kin，n根据期望负载电流来选择，其中，期望负载电流在范围[In-1,In)内；或者，n根据最小负载电流来选择。数字低压差线性稳压器300启动后(例如，使能信号Sen为高电平)，电流信号生成器将控制信号Sc取反与实际的最小单位电路I(lsb)相乘得到实时负载电流的大小，并根据实时负载电流的大小查表选择对应的Kp和Ki(图8中示例性示出为仍选择Kp1和Ki1)，使单位增益带宽基本等于基准单位增益带宽GBW₀。当环境温度变为t2后，基于数字温度信号St选择新的Kv、I(lsb)、Kf，并根据与负载电流Io相关联的电流信号Si，选择新的参数对(Kp，Ki)，使得单位增益带宽仍基本等于基准单位增益带宽GBW₀。即在负载电流变化的情况下，单位增益带宽基本保持不变，从而保证了不同电流负载时的电源抑制比。需要说明的是，前述讨论是在预定环境温度范围、预定负载电流范围内进行的。预定环境温度范围、预定负载电流范围可以根据数字低压差线性稳压器的组件的性能确定，或通过实验确定。

本公开内容还提供一种电子设备，其包括本公开内容的数字低压差线性稳压器。该电子设备可以是：便携式计算机、移动电话、摄像机、路由器、机顶盒等。

本公开内容还提供用于本公开内容的数字低压差线性稳压器的控制方法。

图9示出了根据本公开内容的一个实施例的用于数字低压差线性稳压器的控制方法900的示意性流程图。控制方法900适用于数字低压差线性稳压器100和300。在步骤901，确定使能信号Sen是否为高电平(用“1”表示)。若步骤901的确定结果为“是”，则进行到步骤902，否则，控制方法900结束。在步骤902，使用dta、Ki和Kp生成控制信号。具体而言，基于指示基准信号Svr和输出电压检测信号Svo之间的差的差信号dta生成控制信号Sc，其中，在预定环境温度范围内，在预定负载电流范围内，根据与负载电流Io相关联的电流信号Si选择比例系数Kp和积分系数Ki以使得数字低压差线性稳压器的单位增益带宽基本不随负载电流变化，并且用于生成控制信号Sc的控制参数包括比例系数Kp和积分系数Ki。在步骤903，基于控制信号Sc提供施加在负载上的输出电压Vout；然后，返回到步骤901。

进一步的，控制方法900还可以包括：生成指示环境温度的数字温度信号St；以及基于数字温度信号St选择总比例系数Kf；其中，用于生成控制信号Sc的控制参数包括总比例系数Kf。

本公开内容还提供另一种用于控制数字低压差线性稳压器的控制方法。图10示出了根据本公开内容的另一个实施例的用于数字低压差线性稳压器的控制方法1000的示意性流程图。

在步骤1001，提供低电平的使能信号Sen(用“0”表示)。

在步骤1002，提供数字环境温度信号St。

在步骤1003，设定总比例系数Kf、比例系数Kp和积分系数Ki。

在步骤1004，提供低电平的使能信号Sen(用“1”表示)。

在步骤1005，提供输出电压Vout。具体而言，基于控制信号Sc提供输出电压Vout，其中，生成控制信号Sc所需的差信号dta例如可以为预定的初始化值。

在步骤1006，确定使能信号Sen是否为高电平(用“1”表示)。若步骤1006的确定结果为“是”，则进行到步骤1007，否则，控制方法1000结束。在步骤1007，提供指示环境温度的数字温度信号St。在步骤1008，使用总比例系数Kf、积分系数Ki、比例系数Kp和差信号dta生成控制信号Sc。具体而言，基于指示基准信号Svr和输出电压检测信号Svo之间的差的差信号dta生成控制信号Sc，其中，在预定环境温度范围内，在预定负载电流范围内，基于数字温度信号St选择总比例系数Kf，根据与负载电流Io相关联的电流信号Si选择比例系数Kp和积分系数Ki以使得数字低压差线性稳压器的单位增益带宽基本不随负载电流变化，并且用于生成控制信号Sc的控制参数包括总比例系数Kp、比例系数Kp和积分系数Ki。在步骤1008后返回到步骤1005。

根据上面对本公开内容的具体实施例的描述，本领域技术人员能够理解，本公开内容方案至少能实现如下效果之一：在不同负载电流情况下，单位增益带宽基本保持不变，保证不同负载电流时的电源抑制比，提升输出电压的品质。

应该理解，术语“包括”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

应该理解，在不偏离本公开内容的精神的情况下，针对一个实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或多个其他实施例中使用，与其他实施例中的特征相组合，或替代其他实施例中的特征。

此外，本公开内容的方法不限于按照说明书中描述的时间顺序来执行，如果从原理上说可行，也可以按照其他的时间顺序地、并行地或独立地执行。因此，本说明书中描述的方法的执行顺序不对本公开内容的范围构成限制。

以上结合具体的实施例对本公开内容进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本公开内容的保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本公开内容的精神和原理对本公开内容做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本公开内容的范围内。

Claims (20)

1.一种数字低压差线性稳压器，包括：

比例积分控制器，被配置成基于指示基准信号和输出电压检测信号之间的差的差信号生成控制信号；以及

开关阵列，被连接成基于所述控制信号提供施加在负载上的输出电压；

其中，所述比例积分控制器的用于生成所述控制信号的控制参数包括比例系数和积分系数；并且

所述比例积分控制器还被配置成在预定环境温度范围内，在预定负载电流范围内，根据与负载电流相关联的电流信号选择所述比例系数和所述积分系数以使得所述数字低压差线性稳压器的单位增益带宽基本不随所述负载电流变化。

2.根据权利要求1所述的数字低压差线性稳压器，还包括：

温度检测器，用于输出指示所述环境温度的数字温度信号；以及

基准信号生成器，用于基于所述数字温度信号生成所述基准信号。

3.根据权利要求2所述的数字低压差线性稳压器，其中，所述比例积分控制器的用于生成所述控制信号的控制参数还包括总比例系数。

4.根据权利要求3所述的数字低压差线性稳压器，其中，所述比例积分控制器被配置成：根据所述数字温度信号设置所述总比例系数。

5.根据权利要求4所述的数字低压差线性稳压器，其中，所述比例积分控制器包括第一放大器、积分模块、第二加法器和第三放大器；

所述第三放大器使用所述总比例系数来生成所述差信号的第一放大信号；

所述第一放大器使用所述比例系数来生成所述第一放大信号的比例放大信号；

所述积分模块包括用于按所述积分系数放大所述第一放大信号的第二放大器、触发器以及第一加法器，并且所述第二放大器、所述触发器以及第一加法器被连接成生成所述第一放大信号的积分信号；并且

所述第二加法器通过对所述比例放大信号和所述积分信号求和来生成所述控制信号。

6.根据权利要求1所述的数字低压差线性稳压器，还包括：电流信号生成器，用于生成所述电流信号。

7.根据权利要求6所述的数字低压差线性稳压器，还包括：

温度检测器，用于输出指示所述环境温度的数字温度信号；

其中，所述电流信号生成器基于所述数字温度信号和所述控制信号生成所述电流信号。

8.根据权利要求7所述的数字低压差线性稳压器，其中，所述电流信号生成器被配置成基于所述数字温度信号确定所述开关阵列的最小单位电流。

9.根据权利要求8所述的数字低压差线性稳压器，其中，所述电流信号生成器被配置成基于所述最小单位电流和所述控制信号生成所述电流信号。

10.根据权利要求1所述的数字低压差线性稳压器，还包括：电压检测器，用于生成所述电压检测信号。

11.根据权利要求10所述的数字低压差线性稳压器，其中，电压检测器包括：

环形振荡器，用于生成其频率与所述输出电压相关联的振荡信号；

计数器，用于提供预定时间内所述振荡信号的振荡次数；

相位检测器，用于提供所述振荡信号的相位；以及

逻辑电路，用于基于所述振荡次数和所述相位生成所述电压检测信号。

12.根据权利要求10所述的数字低压差线性稳压器，还包括：温度检测器，用于输出指示所述环境温度的数字温度信号；

其中，所述比例积分控制器的用于生成所述控制信号的控制参数还包括总比例系数；并且

所述比例积分控制器还被配置成基于所述数字温度信号确定所述电压检测器的电压检测增益以确定所述总比例系数。

13.根据权利要求1所述的数字低压差线性稳压器，其中，所述数字低压差线性稳压器在0.8MHz至1.2MHz范围内的电源抑制比大于20dB。

14.根据权利要求1所述的数字低压差线性稳压器，其中，所述比例积分控制器被配置成根据所述负载电流所处的电流范围区间选择所述比例系数和所述积分系数。

15.根据权利要求1所述的数字低压差线性稳压器，其中，所述开关阵列包括n个金属氧化物半导体晶体管，所述控制信号为N位控制信号，并且n和N满足：

n＝2^N-1。

16.根据权利要求1所述的数字低压差线性稳压器，其中，所述预定环境温度范围为-10℃至40℃。

17.根据权利要求1所述的数字低压差线性稳压器，其中，在所述预定环境温度范围内，在所述预定负载电流范围内，所述单位增益带宽在90％GBW₀至110％GBW₀范围内，并且GBW₀为预定单位增益带宽。

18.一种电子设备，包括权利要求1至17中的任一项所述的数字低压差线性稳压器。

19.一种用于数字低压差线性稳压器的控制方法，包括：

基于指示基准信号和输出电压检测信号之间的差的差信号生成控制信号；以及

基于所述控制信号提供施加在负载上的输出电压；

其中，用于生成所述控制信号的控制参数包括比例系数和积分系数；并且

生成所述控制信号包括成在预定环境温度范围内，在预定负载电流范围内，根据与负载电流相关联的电流信号选择所述比例系数和所述积分系数以使得所述数字低压差线性稳压器的单位增益带宽基本不随所述负载电流变化。

20.根据权利要求19所述的控制方法，还包括：

生成指示环境温度的数字温度信号；以及

基于所述数字温度信号选择总比例系数；

其中，所述用于生成所述控制信号的控制参数包括所述总比例系数。

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