CN110865676B - 数字控制低压器件输出电压的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种数字控制低压器件输出电压的方法，所述低压器件具有本体功能模块、修调电路模块、运算放大模块，所述本体功能模块和修调电路模块分别接入运算放大模块输入端进行运算，所述方法为：所述修调电路模块中加入数字调节变量Δtrim。进一步的，所述修调电路模块中还加入数字补偿调节变量Δtrim_offset。在低压器件中加入数字调节变量进行调节方法，在实现对低压器件的输出电压进行修调的功能的情况下，不需要增加较多的模拟控制电路，因此使得芯片的布局尺寸仍然能在一个较小的尺寸空间内实现。
Description
技术领域
本发明涉及控制低压器件输出电压的方法，尤其是涉及数字控制低压器件输出电压的方法。
背景技术
驱动芯片(驱动IC)的数据、存储和MIPI(移动产业处理器接口Mobile IndustryProcessor Interface简称MIPI)是通过使用低压器件以及适用于该低压器件的调节器来实现的，例如台积电(TSMC)的40nm低压器件的驱动电压为1.1V，因此，需要可为该芯片产生1.1V驱动电压的低压调节器。
以前的移动产品，分辨率为
的情况下，逻辑门数量相对较少，因此不需要单独的低电压电平控制。但是，现在的移动产品，需要显示分辨率范围为
以及实现图像补偿功能等，因此，逻辑门的数量根据功能逐渐增多。因而，在正常操作中，消耗的电流进一步增加以及还会由于压降(IR-Drop)导致显示问题。为了补偿上述电压降低，为了改变电压需要增加额外的模拟电路，使得产品布局尺寸增大，不利于芯片的布局尺寸设计。
图1是普通的电源系统，BGR模块(带隙基准源Bandgap Reference)作为电压源，BGR模块是常见的低电压器件，BGR模块的输出接运算放大模块(Drv_AMP模块)的正输入端，解码器模块(DEC模块)的输出接在运算放大器的负输入端，修调寄存器[N:1](TrimRegister[N:1])接L/S[N:1]模块(数模转换器)后接解码器的输入。运算放大模块的输出依次串联电阻R_Up、修调电阻(Trim Resistor)、电阻R_DOWN后接地，修调电阻的可调端接入解码器模块的输入端，修调电阻由可调端分为上部分阻值为R_TRIM_UP和下部分阻值R_TRIM_DOWN。
其中，修调寄存器[N:1]、解码器模块和修调电阻等组成修调电路，可以减少驱动芯片输出电压和目标电压之间的偏差。布局因素和其他许多因素会引起电压变化，因此，为了减少偏差，需要采用修调电路。
图2是现有的增加模拟控制电路进行调节的电源系统，与图1的差别在于：BGR模块的输出接入模拟控制电路后再接入运算放大模块的正输入端，模拟控制电路包括电平控制寄存器[N:1](Level Control Register[N:1])、L/S[N:1]模块，电阻串(R-String)及MV_DEC模块(解码器)。增加模拟控制电路进行调节，可以看到，需要增加较多的模拟电路模块，因此，使得整个芯片的布局尺寸需要增大较多，这对芯片的空间设计是不利的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种数字控制低压器件输出电压的方法，对低压器件的输出电压进行修调，而且使得芯片的布局尺寸仍然能在一个较小的尺寸空间内实现。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种数字控制低压器件输出电压的方法，所述低压器件具有本体功能模块、修调电路模块、运算放大模块，所述本体功能模块和修调电路模块分别接入运算放大模块输入端进行运算，所述方法为：所述修调电路模块中加入数字调节变量Δtrim，通过调整数字调节变量Δtrim来改变运算放大模块的增益。
数字调节变量Δtrim为正时，运算放大模块的增益增加，运算放大模块的输出电压Vout上升；数字调节变量Δtrim为负时，运算放大模块的增益下降，运算放大模块的输出电压Vout下降。
进一步的，所述方法为：所述修调电路模块中还加入数字补偿调节变量Δtrim_offset，通过调整数字调节变量Δtrim和数字补偿调节变量Δtrim_offset来改变运算放大模块的增益。数字补偿调节变量Δtrim_offset为正时，运算放大模块的增益增加，运算放大模块的输出电压Vout上升；数字补偿调节变量Δtrim_offset为负时，运算放大模块的增益下降，运算放大模块的输出电压Vout下降。
优选的，所述本体功能模块为BGR模块。本体功能模块还可以是其他的功能模块如存储模块或MIPI或其他电源模块等。
优选的方案，所述本体功能模块的输出接运算放大模块的正输入端，所述修调电路模块包括电阻模块和解码器模块，所述解码器模块的输出接运算放大模块的负输入端；
所述电阻模块包括电阻R_Up、修调电阻、电阻R_DOWN，运算放大模块的输出依次串联电阻R_Up、修调电阻、电阻R_DOWN后接地，修调电阻的可调端接入解码器模块的输入端。加入数字调节变量Δtrim后修调电阻由可调端分为上部分阻值为R_TRIM_UP+Δtrim和下部分阻值R_TRIM_DOWN-Δtrim。
运算放大模块的输出电压Vout的公式如下：
Vout＝INP x[1+(R_A+Δtrim)/(R_B-Δtrim)]；
R_A＝R_UP+R_TRIM_UP；
R_B＝R_DOWN+R_TRIM_DOWN；
式中：R_UP为电阻R_UP的阻值，R_DOWN为电阻R_DOWN的阻值，INP为运算放大模块的正输入端的接入电压。
更为优选的方案，所述修调电路模块中还加入数字补偿调节变量Δtrim_offset，加入数字补偿调节变量Δtrim_offset后修调电阻由可调端分为上部分阻值为R_TRIM_UP+Δtrim+Δtrim_offset和下部分阻值R_TRIM_DOWN-Δtrim-Δtrim_offset。
所述运算放大模块的输出电压Vout的公式如下：
Vout＝INP x[1+(R_A1+Δtrim_offset)/(R_B1-Δtrim_offset)]；
R_A1＝R_A+Δtrim；
R_B1＝R_B+Δtrim。
本发明的有益效果是：在低压器件中加入数字调节变量进行调节方法，在实现对低压器件的输出电压进行修调的功能的情况下，不需要增加图2所示的较多的模拟控制电路，因此使得芯片的布局尺寸仍然能在一个较小的尺寸空间内实现。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是普通的电源系统的电路示意图；
图2是现有的增加模拟控制电路进行调节的电源系统的电路示意图；
图3是本发明的采用数字控制进行调节的电源系统的电路示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
一种数字控制低压器件输出电压的方法，所述低压器件具有本体功能模块、修调电路模块、运算放大模块，所述本体功能模块和修调电路模块分别接入运算放大模块输入端进行运算，所述方法为：所述修调电路模块中加入数字调节变量Δtrim，通过调整数字调节变量Δtrim来改变运算放大模块的增益。数字调节变量Δtrim为正时，运算放大模块的增益增加，运算放大模块的输出电压Vout上升；数字调节变量Δtrim为负时，运算放大模块的增益下降，运算放大模块的输出电压Vout下降。
进一步的，所述方法为：所述修调电路模块中还加入数字补偿调节变量Δtr im_offset，通过调整数字调节变量Δtrim和数字补偿调节变量Δtrim_offset来改变运算放大模块的增益。数字补偿调节变量Δtrim_offset为正时，运算放大模块的增益增加，运算放大模块的输出电压Vout上升；数字补偿调节变量Δtrim_offset为负时，运算放大模块的增益下降，运算放大模块的输出电压Vout下降。
实施方式一：如图3所示的电源系统，低压器件的本体功能模块为BGR模块，本体功能模块的输出接运算放大模块的正输入端，解码器模块的输出接运算放大模块的负输入端，寄存数字调节变量Δtrim的修调寄存器[N:1]以及寄存数字补偿调节变量Δtrim_offset的修调补偿寄存器[N:1]经由L/S[N:1]模块转换后接入解码器模块，运算放大模块的输出依次串联电阻R_Up、修调电阻、电阻R_DOWN后接地，修调电阻(Trim Resistor)的可调端接入解码器模块的输入端。
运算放大模块的输出电压Vout可由如下公式说明：
1)未增加数字调节变量Δtrim时修调电阻由可调端分为上部分阻值R_TRIM_UP和下部分阻值R_TRIM_DOWN。
Vout＝INP x[1+R_A/R_B]；
R_A＝R_UP+R_TRIM_UP；
R_B＝R_DOWN+R_TRIM_DOWN。
2)增加数字调节变量Δtrim进行调节后，修调电阻的可调端的上部分阻值变为R_TRIM_UP+Δtrim，修调电阻可调端的下部分阻值因而变为R_TRIM_DOWN-Δtrim。
Vout＝INP x[1+(R_A+Δtrim)/(R_B-Δtrim)]；
R_A＝R_UP+R_TRIM_UP；
R_B＝R_DOWN+R_TRIM_DOWN。
式中：R_UP为电阻R_UP的阻值，R_DOWN为电阻R_DOWN的阻值，INP为运算放大模块的正输入端的接入电压。
如果Δtrim是正(+)的话，修调电阻的可调端的上部分阻值上升，运算放大模块增益上升，Vout电平上升；
如果Δtrim是负(-)的话，修调电阻可调端的下部分阻值上升，运算放大模块增益下降，Vout电平下降。
如果在电源系统工作期间，还需要调整由于压降问题引起的问题，则还增加数字补偿调节变量Δtrim_offset来调整。
3)增加数字调节变量Δtrim和数字补偿调节变量Δtrim_offset后，修调电阻由可调端分为上部分阻值为R_TRIM_UP+Δtrim+Δtrim_offset和下部分阻值R_TRIM_DOWN-Δtrim-Δtrim_offset。
Vout＝INP x[1+(R_A1+Δtrim_offset)/(R_B1-Δtrim_offset)]；
R_A1＝R_A+Δtrim；
R_B1＝R_B+Δtrim。
如果Δtrim_offset是正(+)的话，修调电阻的可调端的上部分阻值上升，运算放大模块增益上升，Vout电平上升；
如果Δtrim_offset是负(-)的话，修调电阻可调端的下部分阻值上升，运算放大模块增益下降，Vout电平下降。
如上所述，如图3所示，在低压器件中加入数字调节变量进行调节的方法，在实现对低压器件的输出电压进行修调的功能的情况下，不需要增加图2所示较多的模拟控制电路，因此使得芯片的布局尺寸仍然能在一个较小的尺寸空间内实现。本申请不仅在上述所示的电源系统中应用，也可以应用于MIPI或者存储器等。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种数字控制低压器件输出电压的方法，所述低压器件具有本体功能模块、修调电路模块、运算放大模块，所述本体功能模块和修调电路模块分别接入运算放大模块输入端进行运算，其特征在于：所述方法为：所述修调电路模块中加入数字调节变量Δtrim，通过调整数字调节变量Δtrim来改变运算放大模块的增益；
所述修调电路模块中还加入数字补偿调节变量Δtrim_offset，通过调整数字调节变量Δtrim和数字补偿调节变量Δtrim_offset来改变运算放大模块的增益；
所述本体功能模块的输出接运算放大模块的正输入端，所述修调电路模块包括电阻模块和解码器模块，所述解码器模块的输出接运算放大模块的负输入端；寄存数字调节变量Δtrim的修调寄存器[N:1]以及寄存数字补偿调节变量Δtrim_offset的修调补偿寄存器[N:1]经由L/S[N:1]模块转换后接入解码器模块。
2.根据权利要求1所述的一种数字控制低压器件输出电压的方法，其特征在于：所述方法为：数字调节变量Δtrim为正时，运算放大模块的增益增加，运算放大模块的输出电压Vout上升；数字调节变量Δtrim为负时，运算放大模块的增益下降，运算放大模块的输出电压Vout下降。
3.根据权利要求1所述的一种数字控制低压器件输出电压的方法，其特征在于：所述本体功能模块为BGR模块。
4.根据权利要求1所述的一种数字控制低压器件输出电压的方法，其特征在于：
所述电阻模块包括电阻R_Up、修调电阻、电阻R_DOWN，运算放大模块的输出依次串联电阻R_Up、修调电阻、电阻R_DOWN后接地，修调电阻的可调端接入解码器模块的输入端； 加入数字调节变量Δtrim后修调电阻由可调端分为上部分阻值为R_TRIM_UP+Δtrim和下部分阻值R_TRIM_DOWN-Δtrim；
运算放大模块的输出电压Vout的公式如下：
Vout＝INP x[1+(R_A+Δtrim)/(R_B-Δtrim)]；
R_A＝R_UP+R_TRIM_UP；
R_B＝R_DOWN+R_TRIM_DOWN；
式中：R_UP为电阻R_UP的阻值，R_DOWN为电阻R_DOWN的阻值，INP为运算放大模块的正输入端的接入电压。
5.根据权利要求4所述的一种数字控制低压器件输出电压的方法，其特征在于：所述修调电路模块中还加入数字补偿调节变量Δtrim_offset，加入数字补偿调节变量Δtrim_offset后修调电阻的可调端分为上部分阻值为R_TRIM_UP+Δtrim+Δtrim_offset和下部分阻值R_TRIM_DOWN-Δtrim-Δtrim_offset；
所述运算放大模块的输出电压Vout的公式如下：
Vout＝INP x[1+(R_A1+Δtrim_offset)/(R_B1-Δtrim_offset)]；
R_A1＝R_A+Δtrim；
R_B1＝R_B+Δtrim。
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