CN111010021B - 一种load line电路及电子设备 - Google Patents

一种load line电路及电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN111010021B
CN111010021B CN201911114288.4A CN201911114288A CN111010021B CN 111010021 B CN111010021 B CN 111010021B CN 201911114288 A CN201911114288 A CN 201911114288A CN 111010021 B CN111010021 B CN 111010021B
Authority
CN
China
Prior art keywords
resistor
voltage
circuit
coupled
sampling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911114288.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111010021A (zh
Inventor
王晓坤
陈忠建
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huawei Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huawei Technologies Co Ltd filed Critical Huawei Technologies Co Ltd
Priority to CN201911114288.4A priority Critical patent/CN111010021B/zh
Publication of CN111010021A publication Critical patent/CN111010021A/zh
Priority to EP20888247.2A priority patent/EP4050778A4/en
Priority to PCT/CN2020/104986 priority patent/WO2021093371A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111010021B publication Critical patent/CN111010021B/zh
Priority to US17/743,237 priority patent/US12068673B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0025—Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/461—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using an operational amplifier as final control device
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)

Abstract

本申请提供一种load line电路及电子设备，其中load line电路应用于电子设备中。load line电路提供给开关电源的反馈电压的电压值，分别与第一电压的电压值和第一电流的电流值线性正相关。其中，第一电压为提供给负载电路的电压，第一电流为提供给负载电路的电流。通过设置load line电路，可以使开关电源实现load line功能。

Description

一种load line电路及电子设备
技术领域
本申请涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种load line电路及电子设备。
背景技术
在电子设备中，开关电源可以为系统芯片(system on chip，SoC)提供电流。随着系统SoC的功能提升，SoC高负载运行所需的电流也越来越大，导致SoC的功耗问题也随之越发严重。
为了降低SOC的功耗，目前出现了一些具有负载线(load line)功能的开关电源。例如，电压调节(voltage regulator module，VRM)电源便是一种具备load line功能的开关电源。对于具备load line功能的开关电源，开关电源的输出电压可以随开关电源的输出电流的增大而线性降低。因此，在SoC高负载运行时，开关电源的输出电流增大，且开关电源的输出电压随输出电流的增大而降低，从而可以限制开关电源的输出功率升高，以降低SoC的功耗。
然而，目前仅有如VRM电源这种本身具备load line功能的开关电源，能够通过load line功能降低SoC的功耗，而其它不具备load line功能的常规开关电源，则无法通过load line功能降低SoC的功耗。因此，load line功能在开关电源中的应用还存在诸多局限。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种load line电路及电子设备，该load line电路可以设置于常规开关电源的反馈回路中，使不具备load line功能的常规开关电源也能够实现load line功能，从而有利于克服开关电源的选型局限。
第一方面，本申请实施例提供一种负载线load line电路，包括：第一采样电路，第二采样电路和反馈电路。其中，第一采样电路的输出端与反馈电路的第一输入端耦合，第二采样电路的输出端与反馈电路的第二输入端耦合，反馈电路的输出端用于与开关电源耦合。第一采样电路可以生成第二电压，并将第二电压提供给反馈电路，其中，第二电压的电压值与第一电压的电压值线性正相关，该第一电压为开关电源提供给负载电路的电压。第二采样电路可以生成调整电压，并将调整电压提供给反馈电路，其中，调整电压的电压值与第一电流的电流值线性正相关，该第一电流为开关电源提供给负载电路的电流。反馈电路可以根据第二电压和调整电压生成反馈电压，并将反馈电压反馈给开关电源，其中，反馈电压的电压值分别与第二电压的电压值和调整电压的电压值线性正相关。
在本申请实施例中，第一采样电路生成的第二电压的电压值与第一电压的电压值线性正相关，而反馈电路生成的反馈电压的电压值又与第二电压的电压值线性正相关，因此，反馈电压的电压值与第一电压的电压值线性正相关。第二采样电路生成的调整电压的电压值与第一电流的电流值线性正相关，而反馈电路生成的反馈电压的电压值又与调整电压的电压值线性正相关，因此反馈电压的电压值与第一电流的电流值线性正相关。也就是说，第一电流和第一电压之间线性负相关。由于不具备load line功能的开关电源会将根据反馈电压调整输出电压，使接下来收到的反馈电压可以趋近额定电压，因此当第一电流增大时，第一电压会随之线性降低。一般来说，开关电源提供给负载电路的第一电压可以等效于开关电源的输出电压，开关电源提供给负载电路的第一电流可以等效于开关电源的输出电流。因此，本申请实施例提供的load line电路可以使不具备load line功能的常规开关电源的输出电压随输出电流的增大而线性降低，即可以使常规开关单元也可以实现loadline功能。
在一种可能的实现方式中，第一采样电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和第一差分放大器。其中，电阻R1的一端用于与负载电路的负输入端耦合，电阻R1的另一端与第一差分放大器的负输入端耦合，电阻R3的两端分别与第一差分放大器的负输入端和第一差分放大器的输出端耦合，电阻R2的一端用于与开关电源的正输出端耦合，电阻R2的另一端与第一差分放大器的正输入端耦合，电阻R4的一端与第一差分放大器的正输入端耦合，电阻R4的另一端与接地电路耦合。
具体来说，电阻R1的一端与负载电路的负输入端耦合，电阻R2的一端与负载电路的正输入端耦合，因此电阻R1与电阻R2可以检测提供给负载电路的第一电压。合理设置电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4的阻值，可以设置提供给第一差分放大器的正输入端的电压，以及提供给第一差分放大器的负输入端的电压，使第一差分放大器的输出端可以输出第二电压。
例如，电阻R1的阻值和电阻R2的阻值相同，电阻R3的阻值和电阻R4的阻值相同。在此情况下，对于第一差分放大器输出的第二电压，其电压值与第一电压的电压值之间的比值，等于电阻R1的阻值和电阻R2的阻值之间的比值。
又例如，电阻R1的阻值、电阻R2的阻值、电阻R3的阻值和电阻R4的阻值相同。在此情况下，对于第一差分放大器输出的第二电压的电压值与第一电压的电压值相等。
在一种可能的实现方式中，第一采样电路还可以包括第一电容，第一电容与电阻R3并联。第一电容可以对第一采样电路检测的第一电压中的高频信号进行积分滤波，从而降低反馈电压中的高频噪声，进而有利于提高开关电源的稳定性。
在一种可能的实现方式中，第一采样电路还可以包括第二电容，第二电容与电阻R2并联。在第一采样电路中增设第二电容有利于增大第一采样电路的采样带宽和电压增益，进而有利于提高第一采样电路的检测速度，以及检测结果的准确性。
在一种可能的实现方式中，第二采样电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和第二差分放大器。其中，电阻R5的一端用于与采样电阻的第一端耦合，电阻R5的另一端与第二差分放大器的负输入端耦合，采样电阻的第一端与负载电路的正输入端耦合；电阻R6的两端分别与第二差分放大器的负输入端和第二差分放大器的输出端耦合；电阻R7的一端用于与采样电阻的第二端耦合，电阻R7的另一端与第二差分放大器的正输入端耦合，采样电阻的第二端与开关电源的正输出端耦合；电阻R8的一端与第二差分放大器的正输入端耦合，电阻R8的另一端与接地电路耦合。
本申请实施例中，采样电阻的第一端与负载电路的正输入端耦合，采样电阻的第二端与开关电源的正输出端耦合，流经采样电阻的采样电流的电流值与第一电流的电流值满足正比例关系。具体来说，若开关电源与负载电路之间通过N条传输通路传输第一电流，且采样电阻设置于N条传输通路中的任一通路，则采样电流的电流值为第一电流的电流值的1/N。若采样电阻的一端与N条传输通路耦合，另一端与负载电路的正输入端耦合，则采样电流的电流值等于第一电流的电流值。
在本申请实施例所提供的第二采样电路中，电阻R5的一端与采样电阻的第一端耦合，电阻R7的一端与采样电阻的第二端耦合，因此第二采样电路可以通过电阻R5和电阻R7接收采样电阻的压降。采样电阻的压降的电压值与采样电流的电流值满足正比例关系，而采样电流的电流值又与第一电流的电流值满足正比例关系，因此第二采样电路根据采样电阻的压降可以生成调整电压，该调整电压的电压值与第一电流的电流值线性正相关。具体来说，通过合理配置电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8的阻值，可以设置提供给第二差分放大器的正输入端的电压，以及提供给第二差分放大器的负输入端的电压，使第二差分放大器的输出端可以输出与采样电阻的压降线性正相关的调整电压。由于采样电阻的压降与采样电流的电流值满足正比例关系，而采样电流的电流值又与第一电流的电流值满足正比例关系，因此调整电压的电压值与第一电流的电流值线性正相关。
例如，电阻R5的阻值与电阻R7的阻值相同，电阻R6和电阻R8的阻值相同。在此情况下，调整电压的电压值与采样电阻的压降的电压值之间的比值，等于电阻R6的阻值与电阻R5的阻值之间的比值。
又例如，第二采样电路还包括电阻R9和第三电容。其中，电阻R9的第一端与电阻R7耦合，电阻R9的第二端与第二差分放大器的正输入端耦合，第三电容的一端与电阻R9的第一端耦合，第三电容的另一端接地。电阻R9和第三电容可以构成一阶滤波电路，滤除第二放大器的输入信号(即采样电阻RT的第二端的电压)中的高频噪声信号，从而有利于提高第二采样电路的采样结果的准确性，以及提高第二采样电路的稳定性。
有鉴于此，在一种可能的实现方式中，电阻R9的阻值与电阻R7的阻值之和，为电阻R5的阻值；电阻R6和电阻R8的阻值相同。在此情况下，调整电压的电压值与采样电阻的压降的电压值之间的比值，依旧等于电阻R6的阻值与电阻R5的阻值之间的比值。
还例如，负载电路和开关电源的正输出端之间包括并联的N个传输通路，采样电阻位于N个传输通路中的任一传输通路，N为大于等于1的整数；电阻R6的阻值为电阻R5的阻值的N倍。在此情况下，采样电流的电流值为第一电流的电流值的1/N，电阻R6的阻值为电阻R5的阻值的N倍，可以使调整电压的电压值等于采样电阻的压降的电压值。
在一种可能的实现方式中，反馈电路可以对第二电压和调整电压进行加法运放处理。具体来说，反馈电路可以为加法运放电路，该加法运放电路既可以是同相加法电路，也可以是反相加法电路。
示例性的，反馈电路包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14和第三差分放大器。其中，电阻R11的一端与第一采样电路的输出端耦合，电阻R11的另一端分别与电阻R12的一端和第三差分放大器的正输入端耦合，电阻R12的另一端接地；电阻R14的一端与第二采样电路的输出端耦合，电阻R14的另一端与第三差分放大器的正输入端耦合；电阻R13的一端接地，电阻R13的另一端与第三差分放大器的负输入端耦合；电阻R10的两端分别与第三差分放大器的负输入端和第三差分放大器的输出端耦合。
反馈电路可以通过第一输入端接收第一采样电路提供的第二电压，以及通过第二输入端接收第二采样电路提供的调整电压。通过合理设置电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R14，可以设置提供给第三差分放大器的正输入端的电压，以及提供给第三差分放大器的负输入端的电压，使第三差分放大器的输出端可以输出反馈电压，且该反馈电压的电压值分别与第二电压的电压值和调整电压的电压值线性正相关。
在一种可能的实现方式中，反馈电路还可以包括第四电容，第四电容的两端分别与第三差分放大器的负输入端和第三差分放大器的输出端耦合。第四电容可以对输入第三差分放大器的电压中的高频信号进行积分滤波，从而降低反馈电压中的高频噪声，进而有利于提高开关电源的稳定性。
示例性的，电阻R11的阻值、电阻R12的阻值和电阻R14的阻值相同；电阻R10的阻值为电阻R13的阻值的两倍。在此情况下，反馈电压的电压值可以等于第二电压的电压值与反馈电压的电压值之和。
第二方面，本申请实施例提供一种电子设备，该电子设备包括开关电源、负载电路、采样电阻和如第一方面中任一种可能的实现方式所提供的load line电路。其中，开关电源的正输出端与采用电阻的第二端耦合，采样电阻的第一端与负载电路的正输入端耦合，开关电源的负输出端与负载电路的负输入端耦合；load line电路的第一采样电路分别与负载电路的正输入端和负载电路的负输入端耦合，load line电路的第二采样电路分别与采样电阻的第一端和采样电阻的第二端耦合；开关电源可以通过采样电阻，向负载电路提供第一电压和第一电流。
在上述电子设备中，load line电路相当于设置在开关电源的反馈回路中，loadline电路将反馈电压提供给开关电源，使得开关电源可以根据反馈电压调节自身的输出电压。由于不具备load line功能的开关电源，其本身的处理逻辑是将反馈电压维持在额定电压，因此当第一电流增大导致反馈电压随之线性升高时，开关电源会降低输出电压，以使接下来收到的反馈电压可以回归额定电压，也就是说，开关电源的输出电压会随输出电流的增大而线性降低，从而实现了load line功能。
在一种可能的实现方式中，开关电源的正输出端和负载电路的正输入端之间包括N个传输通路，采样电阻位于N个传输通路中的任一传输通路，N为大于等于1的整数。在开关电源和负载电路之间设置多条传输通路，有利于降低传输损耗，以及增大最大传输功率。
本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
图1为一种电子设备结构示意图；
图2为一种load功能的功耗收益示意图；
图3为本申请实施例提供的一种电子设备结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种load line电路结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种第一采样电路的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种第一采样电路的频率-电压增益曲线示意图；
图7为本申请实施例提供的一种第二采样电路的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的一种第二采样电路的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的一种第二采样电路的频率-电压增益曲线示意图；
图10为本申请实施例提供的一种反馈电路的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的一种常规开关电源的输出电压仿真示意图；
图12为本申请实施例提供的一种集成load line电路的常规开关电源的输出电压仿真示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。需要说明的是，在本申请的描述中“至少一个”是指一个或多个，其中，多个是指两个或两个以上。鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
需要指出的是，本申请中“耦合”指的是能量传递关系，具体来说，可以是电能。例如，“A与B”耦合指的是A与B之间可以互相传递电能，也可以理解为，A与B之间可以互相传递电能。反应在电连接关系上，便可以是A与B之间直接电连接，或者也可以是A与B之间通过其它导体或电子器件间接电连接，从而使得A与B之间可以互相传递电能。
本申请实施例中，“线性正相关”可以理解为一个变量随另一个变量的增加而线性增加。例如，y与x线性正相关，可以理解为y的取值随x的取值的增大而线性增大。“线性负相关”可以理解为一个变量随另一个变量的增加而线性降低。例如，y与x线性负相关，可以理解为y的取值随x的取值的增大而线性降低。示例性的，y＝ax+b、y＝ax等关系式中，当a为负值时，y与x线性负相关，当a为正值时，y与x线性正相关。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1示例性示出了一种电子设备结构示意图，该电子设备可以是智能手机、平板电脑、汽车、智能眼镜等设置有开关电源的电子设备。图1中，电子设备主要包括开关电源100、电池200和负载电路300。其中，负载电路300可以是电子设备的SoC、中央处理器(centralprocessing unit，CPU)、外围芯片等等，本申请实施例对此并不多作限制。
开关电源100可以从电池200接收电能，并将接收到的电能提供给负载电路300。具体来说，如图1所示，开关电源100的输出端包括N个端口，N为大于等于1的整数。开关电源100的正输出端的N个端口与N条传输通路的一端分别一一对应耦合。N条传输通路的另一端并联，并与负载电路300的正输入端耦合。开关电源100的负输出端与负载电路300的负输入端耦合。开关电源100和负载电路300之间构成回路，从而使得开关电源100的输出电流可以经N条传输通路传输给负载电路300，其中，开关电源100的输出电流可以理解为开关电源100的正输出端输出的电流，也就是正输出端的N个端口分别输出的电流之和。
在本申请实施例中，开关电源100提供给负载电路300的电流可以称为第一电流，第一电流可以理解为负载电路300的输入电流，在无其它负载电路存在的情况下，第一电流也可以理解为开关电源100的输出电流，或者，第一电流也可以理解为N条传输通路传输的电流之和，其中，每一条传输通路所传输的电流也可以称为第一电流的分电流。
如图1所示，每一条传输通路中皆可以包括滤波电感。以传输通路1为例，传输通路1中滤波电感的一端与开关电源100中与传输通路1对应的正输出端耦合，滤波电感的另一端与负载电路300的正输入端耦合。滤波电感可以对流经的第一电流的分电流进行滤波，有利于从整体上增强第一电流的直流特性，进而有利于降低第一电流中的高频噪声信号为负载电路300带来的功耗。
此外，开关电源100与负载电路300之间还设置有反馈回路。具体来说，如图1所示，N条传输通路与负载电路300之间还设置有采样电阻RT，N条传输通路并联的一端与采样电阻RT的一端耦合，采样电阻RT的另一端与负载电路300的正输入端耦合。第一电流通过采样电阻RT输入负载电路300。开关电源100分别与采样电阻RT的两端耦合，开关电源100可以通过采样电阻RT对流经采样电阻RT的电流进行采样。具体来说，开关电源100可以采样电阻RT两端电压，从而得到采样电阻RT的电压值，进而可以根据采样电阻RT的阻值，得到经过采样电阻RT的采样电流。在图1所示的连接关系中，经过采样电阻RT的采样电流相当于第一电流。
此外，开关电源100还与负载电路300的正输入端耦合，开关电源100可以对提供给负载电路300的第一电压进行采样。其中，第一电压可以理解为负载电路300的输入电压，或负载电路300接收到的电压。具体来说，开关电源100可以检测负载电路300的正输入端与负载电路300的负输入端之间的电压差，从而得到提供给负载电路300的第一电压。一般来说，由于传输损耗的存在，使得第一电压略低于开关电源100的输出电压。但传输损耗带来的压降远远小于开关电源100的输出电压，在本申请实施例中，可以将第一电压等效于开关电源100的输出电压。
需要指出的是，一般由负载电路300的负载情况决定第一电流的大小。以负载电路300为系统芯片(system on chip，SoC)为例，在电子设备工作过程中，SoC的总负载常会在较大范围内波动，使第一电流的大小也随之出现较大波动。以智能手机为例，在待机状态下，智能手机中SoC的总负载较小，第一电流也较小。而当智能手机运行电子游戏时，SoC的总负载较大，第一电流也较大。
若开关电源100为不具备负载线(load line)功能的常规开关电源，则开关电源100处理逻辑是使开关电源100提供给负载电路300的第一电压维持在额定电压。当负载电路300的负载增大时，第一电流也随之增大，导致开关电源100的输出电流增大。但开关电源100依旧会将第一电压维持在额定电压，致使开关电源100的输出功率增大，负载电路300的功耗也相应增大。
需要指出的是，由于开关电源100的输出功率响应延迟，也就是开关电源100无法在第一电流增大的同时便增大输出功率，因此第一电压会存在一定波动。具体来说，在第一电流瞬间增大时，由于开关电源100的输出功率响应延迟，致使开关电源100的输出电压因输出电流的增大而降低，负载电路300进而检测到第一电压降低。进而，开关电源100便会增大输出功率，使开关电源100的输出电压逐渐升高，直至开关电源100检测到的第一电压趋近于额定电压。
由此可见，若开关电源100不具备load line功能，则开关电源100的输出功率会随负载电路300中负载的增大而增大，在此情况下，开关电源100所产生的功耗可以如图2所示。图2中，曲线A为不具备load line功能的常规开关电源中，输出电压(与第一电压等效)与输出电流(与第一电流等效)之间的关系，曲线A的积分区域可以表示不具备load line功能的开关电源的功耗。
若开关电源100为具备load line功能的开关电源，则开关电源100的输出电压会随输出电流的增大而线性降低，如图2中曲线B所示。其中，曲线B的积分区域便可以表示具备load line功能的开关电源的功耗。图2中，功耗收益所示的部分便是曲线A的积分区域大于曲线B的积分区域的部分，该部分区域的面积可以表示load line功能所节省的功耗，也即load line功能带来的功耗收益。
此外，load line功能还可以改善开关电源的瞬态特性。具体来说，由于开关电源功率响应延迟，致使：当开关电源输出电流瞬间增大时，开关电源的输出电压也会瞬间降低，若开关电源的输出电压过低，则会导致负载电路停止工作；当开关电源输出电流瞬间降低时，开关电源的输出电压也会瞬间增大，若开关电源的输出电压过大，则会导致负载电路损坏或寿命缩短。开关电源的瞬态特性越好，其输出电压的波动范围便越小，越有利于保护负载电路。对于具有load line功能的开关电源，在输出电流变化的瞬间，开关电源的输出电压波动范围更小，具有更好的瞬态特性。
由于load line功能可以带来的诸多收益，目前已有部分经过针对性设计的开关电源能够实现load line功能，例如电压调节(voltage regulator module，VRM)电源便是一种具有load lien功能的开关电源。然而，开关电源是一种被普遍使用的电子元件，开关电源的种类及应用场景繁多，仅靠针对性地设计开关电源，会造成开关电源选型困难。例如，VRM电源为工业级开关电源，无法应用于车辆中。而目前大多数的车规级开关电源，又普遍不具备load line功能，车辆制造商只能向电源厂商定制。
有鉴于此，本申请实施例提供一种load line电路，load line电路提供给开关电源的反馈电压的电压值分别与第一电压的电压值和第一电流的电流值线性正相关。其中，第一电压为提供给负载电路的电压，第一电流为提供给负载电路的电流。通过在常规开关电源(不具备load line功能的开关电源)的反馈回路中增设该load line电路，便可以使常规开关电源也可以实现load line功能，也就是说，本申请实施例所提供的load line电路可以使常规开关电源的输出电压随输出电流的增大而线性降低。
示例性的，如图3所示，在电子设备中，本申请实施例提供的load line电路400可以分别与开关电源100、负载电路300的正输入端和负输入端，以及采样电阻RT的两端耦合。load line电路400可以根据开关电源100提供给负载电路300的第一电压V1和采样电阻RT的压降VT生成反馈电压VF。
需要指出的是，采样电阻RT的压降VT的电压值VT 0与第一电流I1的电流值I1 0线性正相关。具体来说，如图3中实线的采样电阻RT所示的连接关系，采样电阻RT位于N条传输通路与负载电路300之间，在此情况下，经过采样电阻RT的采样电流IT即为第一电流I1，因此采样电阻RT的压降VT满足以下公式：
VT 0＝I1 0·RT 0 (公式一)
其中，RT 0表示采样电阻RT的阻值，一般为一常数。
在另一种可能的实现方式中，如图3中虚线的采样电阻RT所示的连接关系，采样电阻RT位于N条传输通路中的任一条传输通路。一般来说，采样电阻的RT的阻值RT 0较小，对经过传输通路的第一电流的分电流不会造成较大影响，因此仍可以近似认为N条传输通路的第一电流的分电流大小相等。
在此情况下，采样电流IT的电流值
Figure BDA0002273636810000071
因此采样电阻RT的压降VT满足以下公式：
Figure BDA0002273636810000072
由公式一和公式二可见，采样电阻RT的压降VT的电压值与第一电流I1的电流值I1 0线性正相关，其比例系数可以是采样电阻RT的阻值RT 0，也可以是
Figure BDA0002273636810000081
当第一电流I1的增大时，采样电阻RT的压降VT随之线性增大。
本申请实施例中，反馈电压VF的电压值分别与第一电压V1的电压值和采样电阻RT的压降VT的电压值线性正相关，而采样电阻RT的压降VT的电压值又与第一电流I1的电流值线性正相关，因此反馈电压VF的电压值分别与第一电压V1的电压值和第一电流I1的电流值线性正相关。也就是说，第一电压V1的电压值和第一电流I1的电流值线性负相关，即常规开关电源100在保持反馈电压VF稳定在额定电压(或额定电压附件)的情况下，第一电压V1随第一电流I1的增大而线性降低。因此，采用本申请实施例提供的load line电路400，可以使常规开关电源100也能够实现load line功能。
示例性的，假设第一电流I1增大之前，第一电压V1处于额定电压，则当第一电流I1增大之后，反馈电压VF将超过额定电压。load line电路400将反馈电压VF反馈给开关电源100，开关电源100为常规开关电源，在接收到反馈电压VF后，由于反馈电压VF大于额定电压，开关电源100将降低输出电压，直至反馈电压VF回复至额定电压。
接下来，对本申请实施例所提供的load line电路400的结构作进一步的示例性说明。如图4所示，load line电路400主要包括第一采样电路401、第二采样电路402和反馈电路403，其中，第一采样电路401的输出端与反馈电路403的第一输入端耦合，第二采样电路402的输出端与反馈电路403的第二输入端耦合。
在本申请实施例中，第一采样电路401可以生成第二电压V2，并将第二电压V2提供给反馈电路403。第二电压V2的电压值与第一电压V1的电压值线性正相关。第二采样电路402可以生成调整电压Vs，并将调整电压Vs提供给反馈电路403。调整电压Vs的电压值与第一电流I1的电流值线性正相关。反馈电路403可以根据第二电压V2和调整电压Vs生成反馈电压VF，并将反馈电压VF反馈给开关电源100。由于反馈电路403所生成的反馈电压VF的电压值分别与第二电压的电压值V2和调整电压Vs的电压值线性正相关，因此该反馈电压VF的电压值也分别与第一电压V1的电压值和第一电流I1的电流值线性正相关。
示例性的，第二电压V2满足以下公式：
V2 0＝A1·V1 0 (公式三)
其中，V2 0表示第二电压V2的电压值，V1 0表示第一电压V1的电压值，A1表示第一电压V1与第二电压V2之间的比例系数，A1大于0。
示例性的，调整电压Vs满足以下公式：
Vs 0＝A2·RT 0·IT 0 (公式四)
其中，Vs 0表示调整电压Vs的电压值，RT 0表示采样电阻RT的阻值，IT 0表示采样电流IT的电流值，A2表示采样电阻RT的压降VT与调整电压Vs之间的比例系数，A2大于0。
示例性的，反馈电压VF满足以下公式：
VF 0＝B1V2 0+B2Vs 0 (公式五)
其中，VF 0表示反馈电压VF的电压值。B1、B2皆为比例系数。在一种可能的实现方式中，A1、A2、B1和B2皆可以等于1。
结合公式意至五可见，本申请实施例中load line电路400可以提供给开关电源100的反馈电压VF，反馈电压VF的电压值VF 0分别与第一电压V1的电压值V1 0和第一电流I1的电流值I1 0线性正相关，也就是第一电压V1的电压值V1 0和第一电流I1的电流值I1 0线性负相关。由于第一电压V1可以等效于开关电源100的输出电压，第一电流I1可以等效于开关电源100的输出电流，因此，本申请实施例所提供的load line电路400可以使开关电源100的输出电压随开关电源100的输出电流的增大而线性降低，即，本申请实施例所提供的load line电路400可以使开关电源100实现load line功能。
接下来，本申请实施例通过以下具体示例，分别对第一采样电路401、第二采样电路402和反馈电路403作进一步的示例性说明。
第一采样电路401
图5示例性示出了一种第一采样电路401的结构示意图。如图5所示，第一采样电路401主要包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和第一差分放大器A1。其中，电阻R1的一端用于与负载电路300的负输入端耦合，电阻R1的另一端与第一差分放大器A1的负输入端(如图5中“-”号所示)耦合。电阻R3的两端分别与第一差分放大器A1的负输入端和第一差分放大器A1的输出端耦合。电阻R2的一端用于与负载电路300的正输入端耦合，电阻R2的另一端与第一差分放大器A1的正输入端(如图5中“+”号所示)耦合。电阻R4的一端与第一差分放大器A1的正输入端耦合，电阻R4的另一端与接地电路耦合。
其中，第一差分放大器A1的正极可以接收恒流电压V5，负极与接地电路耦合，恒流电压V5用于为第一差分放大器A1供能。
具体来说，电阻R2可以接收负载电路300的正输入端电压VP，电阻R1可以接收负载电路300的负输入端电压VN，电压VP与电压VN之间的偏压便可以理解为第一电压V1。
基于图5所示的电路结构，第一差分放大器A1的正输入端电压V1+可以如公式二所示：
Figure BDA0002273636810000091
其中，V1+ 0表示第一差分放大器A1的正输入端电压V1+的电压值，R4 0表示电阻R4的阻值，R2 0表示电阻R2的阻值，VP 0表示负载电路300的正输入端电压VP的电压值。
第一差分放大器A1的负输入端电压V1-可以如公式三所示：
Figure BDA0002273636810000092
其中，V1- 0表示第一差分放大器A1的负输入端电压V1-的电压值，R3 0表示电阻R3的阻值，R1 0表示电阻R1的阻值，VN 0表示负载电路300的负输入端电压VN的电压值。
由于第一差分放大器A1中，电压V1+等于电压V1-，则根据公式六和公式七计算，可得第二电压V2满足以下公式八：
Figure BDA0002273636810000093
假设电阻R4的阻值R4 0和电阻R3的阻值R3 0相同，电阻R2的阻值R2 0和电阻R1的阻值R1 0相同，则公式九可以简化为：
Figure BDA0002273636810000094
由公式九可见，第二电压V2的电压值V2 0与第一电压V1的电压值V1 0之间线性正相关，且比例系数为
Figure BDA0002273636810000095
在一种可能的实现方式中，电阻R1的阻值、电阻R2的阻值、电阻R3的阻值和电阻R4的阻值相同，在此情况下，公式九可以进一步简化为：
V2 0＝V1 0 (公式十)
由公式十可见，在电阻R1的阻值R1 0、电阻R2的阻值R2 0、电阻R3的阻值R3 0和电阻R4的阻值R4 0相同的情况下，第一采样电路401提供给反馈电路403的第二电压V2的电压值V2 0与第一电压V1的电压值V1 0相同。
在一种可能的实现方式中，如图5所示，第一采样电路401还包括第一电容C1，且，第一电容C1与电阻R3并联。第一电容C1可以对第一采样电路401检测的第一电压中的高频信号进行积分滤波，从而降低反馈电压中的高频噪声，进而有利于提高开关电源100的稳定性。
此外，差分采样带宽和电压增益是第一采样电路401的重要性能指标，第一采样电路401的采样带宽和电压增益越高，第一采样电路401对高频信号的检测结果越准确。有鉴于此，在一种可能的实现方式中，如图5所示，第一采样电路401还可以包括第二电容C2，且第二电容C2与电阻R2并联。
在此情况下，第一采样电路401的频率-电压增益曲线可以如图6所示。图6的横坐标表示频率，纵坐标表示电压增益。图6中示出了多条频率-电压增益曲线，不同的频率-电压增益曲线分别对应第二电容C2的不同电容值。图6中按箭头方向，图6中的多条频率-电压增益曲线分别对应第二电容C2的电容值由10pf至1nf之间的不同电容值。由图6可见，合理配置第二电容C2的电容值，使电压增益可以随着频率的升高，电压增益从增益0点升起，电压增益为正值。当电压增益达到最大值后，电压增益又随着频率的增大而降低，并越过增益0点，电压增益变为负值。
其中，电压增益开始从增益0点升起的位置所对应的频率，可以称为零点转折频率fz，电压增益越过增益0点而变为负值的位置所对应的频率，可以称为极点转折频率fp。本申请实施例中，在考虑到高频噪声信号的影响后，第一差分放大器A1的正输入端电压V1+可以表示为：
Figure BDA0002273636810000101
公式十一中，C2 0表示第二电容C2的电容值，C2 0S表示第二电容C2的频域阻抗的倒数。
根据公式十一，计算可得零点转折频率可以表示为：
Figure BDA0002273636810000102
其中，fz 0为零点转折频率fz的频率值。
极点转折频率fp可以表示为：
Figure BDA0002273636810000103
其中，fp 0为极点转折频率fp的频率值。
由图6、公式十二和公式十三可见，零点转折频率fz小于极点转折频率fp，在零点转折频率fz与极点转折频率fp之间，第一采样电路401的电压增益为正值，因此，第二电容可以提高第一采样电路401的电压增益，相应的，零点转折频率fz与极点转折频率fp之间也可以称为第一采样电路401的采样带宽。可见，在第一采样电路401中增设第二电容C2，有利于增大第一采样电路401的采样带宽和电压增益，进而有利于提高第一采样电路401的检测速度，以及检测结果的准确性。
第二采样电路402
图7示例性示出了一种第二采样电路402的结构示意图。如图7所示，第二采样电路402主要包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和第二差分放大器A2。其中，电阻R5的一端用于与采样电阻RT的第一端耦合，电阻R5的另一端与第二差分放大器A2的负输入端耦合。
采样电阻RT可以如图3所示，采样电阻RT的第一端与负载电路300耦合，采样电阻RT的第二端通过N条传输通路，与开关电源100的N个正输出端耦合。采样电阻RT的第二端也可以与开关电源100的N个正输出端中的1个输出端耦合，也就是，采样电阻RT位于N条传输通路的任一传输通路中。
电阻R6的两端分别与第二差分放大器A2的负输入端和第二差分放大器A2的输出端耦合。电阻R7的一端用于与采样电阻RT的第二端耦合，电阻R7的另一端与第二差分放大器A2的正输入端耦合。电阻R8的一端与第二差分放大器A2的正输入端耦合，电阻R8的另一端与接地电路耦合。
其中，第二差分放大器A2的正极可以接收恒流电压V5，负极与接地电路耦合，恒流电压V5用于为第二差分放大器A2供能。
具体来说，电阻R7可以接收采样电阻RT的第二端的电压VT2，电阻R5可以接收采样电阻RT的第一端的电压VT1，采样电阻RT的第二端的电压VT2和采样电阻RT的第一端的电压VT1之差可以理解为采样电阻RT的压降VT。
示例性的，基于图7所示的电路结构，第二差分放大器A2的正输入端电压V2+可以如公式十四所示：
Figure BDA0002273636810000111
其中，V2+ 0表示第二差分放大器A2的正输入端电压V2+的电压值，R8 0表示电阻R8的阻值，R7 0表示电阻R7的阻值，VT2 0表示采样电阻RT的第二端的VT2的电压值。
第二差分放大器A2的负输入端电压V2-可以如公式十五所示：
Figure BDA0002273636810000112
其中，V2- 0表示第二差分放大器A2的负输入端电压V2-的电压值，R5 0表示电阻R5的阻值，R6 0表示电阻R6的阻值，VT1 0表示采样电阻RT的第一端的电压VT1的电压值。
由于第二差分放大器A2中，正输入端电压V2+等于负输入端电压V2-，则根据公式十四和公式十五计算，可得调整电压Vs满足以下公式十六：
Figure BDA0002273636810000113
在一种可能的实现方式中，电阻R5的阻值R5 0与电阻R7的阻值R7 0相同，电阻R6的阻值R6 0和电阻R8的阻值R8 0相同，在此情况下，公式十六可以简化为：
Figure BDA0002273636810000114
由公式十七可见，调整电压Vs的电压值Vs 0与采样电阻RT的压降的电压值VT 0线性正相关。而采样电阻RT的压降的电压值VT 0又与第一电流I1的电流值I1 0线性正相关。因此，调整电压Vs的电压值Vs 0与第一电流I1的电流值I1 0线性正相关。调整电压Vs随第一电流I1的增大而线性增大，在保持反馈电压VF为额定电压的情况下，第二电压V2线性降低。而第二电压V2的电压值V2 0与第一电压V1的电压值V1 0线性正相关，因此第一电压V1随之线性降低，也就是实现了load line功能。
在第二采样电路402的另一种可能的实现方式中，如图8所示，第二采样电路402还可以包括电阻R9和第三电容C3。电阻R9的第一端与电阻R7耦合，电阻R9的第二端与第二差分放大器A2的正输入端耦合。第三电容C3的一端与电阻R9的第一端耦合，第三电容C3的另一端接地。
电阻R9和第三电容C3可以构成一阶滤波电路，滤除第二放大器A2的输入信号(即采样电阻RT的第二端的电压VT2)中的高频噪声信号，从而有利于提高第二采样电路402的采样结果的准确性，以及提高第二采样电路402的稳定性。
具体来说，如图9所示，示例性示出了多条第二采样电路402的频率-电压增益曲线。图9的横坐标表示频率，纵坐标表示电压增益。沿图9中箭头方向所示，该多条频率-电压增益曲线分别对应的第三电容C3的电容值由100pf至10nf。其中，第二采样电路402的采样带宽可以定义为电压增益由0开始降低的位置对应的频率，与电压增益为-20dB的位置对应的频率之间的频率范围。
由图9可见，随着第三电容C3的电容值增大，一阶滤波电路的时间常数随之增大，第二采样电路402的采样带宽逐渐降低。为了降低一阶滤波电路对第二采样电路402的采样带宽的影响，一般来说，电阻R9和第三电容C3构成的一阶滤波电路的时间常数需要大于开关电源100的开关周期的2倍，第三电容C3不宜过大。
基于图8所示的电路结构，第二差分放大器A2的正输入端电压V2+可以如公式十八所示：
Figure BDA0002273636810000121
其中，R9 0表示电阻R9的阻值。
第二差分放大器A2的负输入端电压V2-可以如公式十五所示，对此不再赘述。
由于第二差分放大器A2中，正输入端电压V2+等于负输入端电压V2-，则根据公式十八和公式十五计算，可得调整电压Vs满足以下公式：
Figure BDA0002273636810000122
在一种可能的实现方式中，电阻R5的阻值R5 0等于电阻R7的阻值R7 0和电阻R9的阻值R9 0之和，电阻R6的阻值R6 0和电阻R8的阻值R8 0相同，在此情况下，公式十九可以简化为公式十七。
在一种可能的实现方式中，若采样电阻RT位于N条传输通路与负载电路300之间，如图3中实线的采样电阻RT所示，则电阻R5的阻值R5 0可以和电阻R6的阻值R6 0相同，公式十七可以进一步简化为：
Vs 0＝VT 0＝RT 0·I1 0 (公式二十)
由公式二十可见，在此情况下，调整电压Vs的电压值Vs 0与第一电流I1的电流值I1 0之间线性正相关，且比例系数为采样电阻RT的阻值RT 0。
在另一种可能的实现方式中，若采样电阻RT位于N条传输通路中的任一传输通路，如图3中虚线的采样电阻RT所示，则电阻R6的阻值R6 0可以是电阻R5的阻值R5 0N的倍，公式十七也可以进一步简化为公式二十。
反馈电路403
在一种可能的实现方式中，反馈电路403可以对第二电压V2和调整电压Vs进行加法运放处理，从而生成反馈电压VF。具体来说，反馈电路403可以基于加法运放电路实现，由加法运放电路对第二电压V2和调整电压Vs进行加法运放处理，从而得到反馈电压VF。
应理解，反馈电路403存在多种可能的实现方式。例如，反馈电路403既可以通过模拟电路(如上述加法运放电路)实现，也可以通过模拟电路与数字电路结合的方式实现，本申请实施例对此并不多作限制。在反馈电路403为加法运放电路的情况下，反馈电路403可以是同相加法电路，也可以是反相加法电路，本申请实施例对此并不多作限制。
示例性的，图10示例性示出了一种第二采样电路402的结构示意图。如图10所示，反馈电路403包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14和第三差分放大器A3。电阻R11的一端与第一采样电路401的输出端耦合，电阻R11的另一端分别与电阻R12的一端和第三差分放大器A3的正输入端耦合，电阻R12的另一端接地。电阻R14的一端与第二采样电路402的输出端耦合，电阻R14的另一端与第三差分放大器的正输入端耦合。电阻R13的一端接地，电阻R13的另一端与第三差分放大器的负输入端耦合。电阻R10的两端分别与第三差分放大器A3的负输入端和第三差分放大器A3的输出端耦合。
其中，第一差分放大器A1的正极可以接收恒流电压V5，负极与接地电路耦合，恒流电压V5用于为第一差分放大器A1供能。
在反馈电路403中，电阻R11可以接收第一采样电路401提供的第二电压V2，电阻R14可以接收第二采样电路402提供的调整电压Vs，第三差分放大器A3可以根据第二电压V2和调整电压Vs，生成反馈电压VF，该反馈电压VF被反馈给开关电源100，使得开关电源100可以根据接收到的反馈电压VF调节输出电压。
基于图10所示的电路结构，第三差分放大器A3的正输入端的电压V3+可以如公式二十一所示：
Figure BDA0002273636810000131
其中，V3+ 0表示第三差分放大器A3的正输入端的电压V3+的电压值，R11 0表示电阻R11的阻值，R12 0表示电阻R12的阻值，R14 0表示电阻R14的阻值。
第三差分放大器A3的负输入端的电压V3-可以如公式二十二所示：
Figure BDA0002273636810000132
其中，V3- 0表示第三差分放大器A3的负输入端的电压V3-的电压值，R10 0表示电阻R10的阻值，R13 0表示电阻R13的阻值，VF 0表示反馈电压VF的电压值。
由于第三差分放大器A3的正输入端的电压V3+与负输入端的电压V3-相同，则根据公式二十一和公式二十二计算可得：
Figure BDA0002273636810000133
由公式二十三可见，反馈电压VF的电压值VF 0与第二电压的电压值和调整电压Vs的电压值Vs 0线性正相关，因此，将反馈电压VF反馈给开关电源100，可以使开关电源100的输出电压随输出电流的增大而线性降低，即实现了load line功能。
在一种可能的实现方式中，电阻R11的阻值R11 0、电阻R12的阻值R12 0和电阻R14的阻值R14 0相同，电阻R10的阻值R10 0为电阻R13的阻值R13 0的两倍。在此情况下，公式二十三可以简化为公式二十四：
VF 0＝V2 0+Vs 0 (公式二十四)
即，反馈电压VF的电压值VF 0为第二电压V2的电压值V2 0和调整电压Vs的电压值Vs 0之和。在一种具体的应用场景中，结合公式十和公式二十，当RT 0＝1时，公式二十四可以进一步简化为：
VF 0＝V1 0+I1 0 (公式二十五)
即反馈电压VF的电压值VF 0为第一电压V1的电压值V1 0和第一电流I1的电流值I1 0之和，由公式二十五所示，可以更加直接地示出本申请实施例中第一电压V1的电压值V1 0和第一电流I1的电流值I1 0之间的线性负相关关系。
在一种可能的实现方式中，如图10所示，反馈电路403还包括第四电容C4，第四电容C4的两端分别与第三差分放大器A3的负输入端和第三差分放大器A3的输出端耦合。与第一采样电路401中的第一电容C1类似，第四电容C4也可以生成一个反馈极点，可以提高反馈电路的精度和稳定性，对此不再赘述。
瞬态响应
此外，本申请实施例中load line电路400作为常规开关电源的外围电路，可以使开关电源实现load line功能，而且还有利于改善开关电源的瞬态响应。本申请实施例采用电源仿真软件Simplis搭建仿真电路，对load line电路400改善开关电源的瞬态响应的效果进行了验证。
图11示例性示出了常规开关电源的输出电压示意图。其中，纵坐标表示输出电压，横坐标表示时间。如图11所示，常规开关电源的电压曲线，其中，开关电源的输出电流周期性变化，如图11中，开关电源的输出电流在0.65ms突然降低，在0.725ms突然升高，在0.8ms突然降低，在0.875ms突然降低……，由图11可见，开关电源的输出电压的峰-峰值电压约为112mV。
如图12所示，为在设置有本申请实施例所提供的load line电路400的情况下，开关电源的电压曲线。其中，开关电源的输出电流与图11中开关电源的输出电流相同。由图12可见，开关电源的输出电压的峰-峰值电压约为83mV。因此，通过实验验证，本申请实施例所提供的load line电路400有利于减小开关电源的输出电压的峰-峰值电压，即降低开关电源的输出电压的波动范围，有利于改善开关电源的瞬态响应。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种负载线load line电路，其特征在于，包括：第一采样电路，第二采样电路和反馈电路；其中，所述第一采样电路的输出端与所述反馈电路的第一输入端耦合，所述第二采样电路的输出端与所述反馈电路的第二输入端耦合，所述反馈电路的输出端用于与开关电源耦合；
所述第一采样电路，用于生成第二电压，并将所述第二电压提供给所述反馈电路，所述第二电压的电压值与第一电压的电压值线性正相关，所述第一电压为所述开关电源提供给负载电路的电压；
所述第二采样电路，用于生成调整电压，并将所述调整电压提供给所述反馈电路，所述调整电压的电压值与第一电流的电流值线性正相关，所述第一电流为所述开关电源提供给所述负载电路的电流；
所述反馈电路，用于对所述第二电压和所述调整电压进行加法运放处理，生成反馈电压，并将所述反馈电压反馈给所述开关电源，所述反馈电压的电压值分别与所述第二电压的电压值和所述调整电压的电压值线性正相关。
2.根据权利要求1所述的load line电路，其特征在于，所述第一采样电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和第一差分放大器；
所述电阻R1的一端用于与所述负载电路的负输入端耦合，所述电阻R1的另一端与所述第一差分放大器的负输入端耦合；
所述电阻R3的两端分别与所述第一差分放大器的负输入端和所述第一差分放大器的输出端耦合；
所述电阻R2的一端用于与所述开关电源的正输出端耦合，所述电阻R2的另一端与所述第一差分放大器的正输入端耦合；
所述电阻R4的一端与所述第一差分放大器的正输入端耦合，所述电阻R4的另一端与接地电路耦合。
3.根据权利要求2所述的load line电路，其特征在于，所述电阻R1的阻值和所述电阻R2的阻值相同，所述电阻R3的阻值和所述电阻R4的阻值相同。
4.根据权利要求2或3所述的load line电路，其特征在于，所述电阻R1的阻值、所述电阻R2的阻值、所述电阻R3的阻值和所述电阻R4的阻值相同。
5.根据权利要求2或3所述的load line电路，其特征在于，所述第一采样电路还包括第一电容，所述第一电容与所述电阻R3并联。
6.根据权利要求2或3所述的load line电路，其特征在于，所述第一采样电路还包括第二电容，所述第二电容与所述电阻R2并联。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的load line电路，其特征在于，所述第二采样电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8和第二差分放大器；
所述电阻R5的一端用于与采样电阻的第一端耦合，所述电阻R5的另一端与所述第二差分放大器的负输入端耦合，所述采样电阻的第一端与所述负载电路的正输入端耦合；
所述电阻R6的两端分别与所述第二差分放大器的负输入端和所述第二差分放大器的输出端耦合；
所述电阻R7的一端用于与所述采样电阻的第二端耦合，所述电阻R7的另一端与所述第二差分放大器的正输入端耦合，所述采样电阻的第二端与所述开关电源的正输出端耦合；
所述电阻R8的一端与所述第二差分放大器的正输入端耦合，所述电阻R8的另一端与接地电路耦合。
8.根据权利要求7所述的load line电路，其特征在于，所述电阻R5的阻值与所述电阻R7的阻值相同，所述电阻R6和所述电阻R8的阻值相同。
9.根据权利要求7所述的load line电路，其特征在于，所述第二采样电路还包括电阻R9和第三电容，所述电阻R9的第一端与所述电阻R7耦合，所述电阻R9的第二端与所述第二差分放大器的正输入端耦合；
所述第三电容的一端与所述电阻R9的第一端耦合，所述第三电容的另一端接地。
10.根据权利要求9所述的load line电路，其特征在于，所述电阻R9的阻值与所述电阻R7的阻值之和，为所述电阻R5的阻值；所述电阻R6和所述电阻R8的阻值相同。
11.根据权利要求9所述的load line电路，其特征在于，所述负载电路和所述开关电源的正输出端之间包括并联的N个传输通路，所述采样电阻位于所述N个传输通路中的任一传输通路，N为大于等于1的整数；
所述电阻R6的阻值为所述电阻R5的阻值的N倍。
12.根据权利要求11所述的load line电路，其特征在于，所述反馈电路包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14和第三差分放大器；
所述电阻R11的一端与所述第一采样电路的输出端耦合，所述电阻R11的另一端分别与所述电阻R12的一端和所述第三差分放大器的正输入端耦合，所述电阻R12的另一端接地；
所述电阻R14的一端与所述第二采样电路的输出端耦合，所述电阻R14的另一端与所述第三差分放大器的正输入端耦合；
所述电阻R13的一端接地，所述电阻R13的另一端与所述第三差分放大器的负输入端耦合；
所述电阻R10的两端分别与所述第三差分放大器的负输入端和所述第三差分放大器的输出端耦合。
13.根据权利要求12所述的load line电路，其特征在于，所述反馈电路还包括第四电容，所述第四电容的两端分别与所述第三差分放大器的负输入端和所述第三差分放大器的输出端耦合。
14.根据权利要求12所述的load line电路，其特征在于，所述电阻R11的阻值、所述电阻R12的阻值和所述电阻R14的阻值相同；所述电阻R10的阻值为所述电阻R13的阻值的两倍。
15.一种电子设备，其特征在于，包括开关电源、负载电路、采样电阻和如权利要求1至14中任一项所述的load line电路；
所述开关电源的正输出端与所述采样电阻的第二端耦合，所述采样电阻的第一端与所述负载电路的正输入端耦合，所述开关电源的负输出端与所述负载电路的负输入端耦合；
所述load line电路的第一采样电路分别与所述负载电路的正输入端和所述负载电路的负输入端耦合，所述load line电路的第二采样电路分别与所述采样电阻的第一端和所述采样电阻的第二端耦合；
所述开关电源，用于通过所述采样电阻，向所述负载电路提供所述第一电压和第一电流。
16.根据权利要求15所述的电子设备，其特征在于，所述开关电源的正输出端和所述负载电路的正输入端之间包括N个传输通路，所述采样电阻位于所述N个传输通路中的任一传输通路，N为大于等于1的整数。
CN201911114288.4A 2019-11-14 2019-11-14 一种load line电路及电子设备 Active CN111010021B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911114288.4A CN111010021B (zh) 2019-11-14 2019-11-14 一种load line电路及电子设备
EP20888247.2A EP4050778A4 (en) 2019-11-14 2020-07-27 LOAD LINE CIRCUIT AND ELECTRONIC DEVICE
PCT/CN2020/104986 WO2021093371A1 (zh) 2019-11-14 2020-07-27 一种load line电路及电子设备
US17/743,237 US12068673B2 (en) 2019-11-14 2022-05-12 Load line circuit and electronic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911114288.4A CN111010021B (zh) 2019-11-14 2019-11-14 一种load line电路及电子设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111010021A CN111010021A (zh) 2020-04-14
CN111010021B true CN111010021B (zh) 2021-06-22

Family

ID=70112164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911114288.4A Active CN111010021B (zh) 2019-11-14 2019-11-14 一种load line电路及电子设备

Country Status (4)

Country Link
US (1) US12068673B2 (zh)
EP (1) EP4050778A4 (zh)
CN (1) CN111010021B (zh)
WO (1) WO2021093371A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111010021B (zh) 2019-11-14 2021-06-22 华为技术有限公司 一种load line电路及电子设备

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6977492B2 (en) * 2002-07-10 2005-12-20 Marvell World Trade Ltd. Output regulator
US7080268B2 (en) * 2002-12-03 2006-07-18 Intel Corporation Method and apparatus for regulating power to electronic circuits
CN101236441B (zh) * 2007-01-29 2011-09-21 中兴通讯股份有限公司 改善电源负载调整率的电路
US20130043849A1 (en) * 2011-08-18 2013-02-21 Broadcom Corporation Voltage Converter Including Variable Mode Switching Regulator And Related Method
US9397564B2 (en) * 2012-09-27 2016-07-19 Texas Instruments Incorporated DC-DC switching regulator with transconductance boosting
CN103227412B (zh) * 2013-04-12 2015-04-01 南京诺威尔光电系统有限公司 一种大功率半导体激光器恒流互补控制电路
US9543834B2 (en) * 2013-04-26 2017-01-10 Fujitsu Ten Limited Switching regulator, electronic device, and electronic circuit
US9577508B2 (en) * 2013-05-15 2017-02-21 Texas Instruments Incorporated NMOS LDO PSRR improvement using power supply noise cancellation
CN103731033A (zh) 2013-12-19 2014-04-16 山东艾诺仪器有限公司 一种具有恒功率输出特性的宽范围直流电源
CN105406723B (zh) * 2015-12-24 2018-09-18 杭州士兰微电子股份有限公司 恒功率控制电路及包含所述恒功率控制电路的驱动系统
CN107834847B (zh) * 2016-08-31 2020-03-31 杰华特微电子（张家港）有限公司 一种开关电路的控制电路及控制方法、开关电源电路
JP6911677B2 (ja) * 2017-09-27 2021-07-28 富士電機株式会社 交流−直流変換装置
DE102018101932A1 (de) * 2018-01-29 2019-08-01 Infineon Technologies Ag Schaltwandler, der Pulsfrequenzmodulation und Strombetriebssteuerung verwendet
CN108183610A (zh) * 2018-02-28 2018-06-19 深圳市恒惠源电子有限公司 一种高精度的恒功率直流电源
US11086377B2 (en) * 2018-04-29 2021-08-10 Oracle International Corporation Load line compensation in power monitoring
CN111010021B (zh) * 2019-11-14 2021-06-22 华为技术有限公司 一种load line电路及电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
EP4050778A1 (en) 2022-08-31
US20220271644A1 (en) 2022-08-25
WO2021093371A1 (zh) 2021-05-20
EP4050778A4 (en) 2022-11-30
US12068673B2 (en) 2024-08-20
CN111010021A (zh) 2020-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7323853B2 (en) Low drop-out voltage regulator with common-mode feedback
CN109814650B (zh) 一种低压差线性稳压器用箝位晶体管结构
CN104079164A (zh) 一种有源emi滤波器及电源管理装置
US8536852B2 (en) Current balance circuit to keep dynamic balance between currents in power passages of power connector
CN111010021B (zh) 一种load line电路及电子设备
CN108475982A (zh) 一种开关电源电路及开关电源电流检测方法
CN115333334A (zh) 开关电源设备
CN110535333B (zh) 开关电源输出并联均流控制电路及开关电源系统
US20110043188A1 (en) Voltage margin test device
CN113541692A (zh) 积分电路和源测模块
CN109818360B (zh) 组合电容补偿装置及连接方法
US9608633B1 (en) Interface circuit with configurable variable supply voltage for transmitting signals
KR20190002680A (ko) 전압 발생 장치 및 반도체 칩
CN110830009B (zh) 多路dc/dc转换器的控制装置和方法
US7504809B2 (en) Power supply and a device for providing a control voltage that is substantially equivalent to a reference voltage used by the power supply
CN102290977B (zh) 一种带直流偏置的开关电源最大值均流控制电路
CN116581976B (zh) 电流缓冲电路及线性稳压器
CN211830294U (zh) 充电电路及充电盒
CN212965129U (zh) 一种针对多路交流配电电压的差分采样电路
CN114675697B (zh) 一种内部电源管理电路
CN219960389U (zh) 电源控制电路及电源电路
CN220535587U (zh) 供电系统及汽车
CN113204278B (zh) 一种服务器功耗转换系统和服务器
CN220752579U (zh) 一种变送器的电源电路
CN118713634A (zh) 一种高精度隔离型迟滞比较器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant