CN111756239B - 电流均衡电路以及方法、ldo供电系统 - Google Patents

电流均衡电路以及方法、ldo供电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电流均衡电路以及方法、LDO供电系统，所述电流均衡电路包括N个补偿模块，所述N个补偿模块和N个LDO一一对应；所述补偿模块包括支路电流采样模块、平均电流采样模块以及反馈模块，其中，所述支路电流采样模块用于对其对应的LDO向所述电流消耗点提供的电流进行采样，获得支路采样电流；所述平均电流采样模块用于对每个LDO向所述电流消耗点提供的平均电流进行采样，获得平均采样电流；所述反馈模块用于对所述支路采样电流和所述平均采样电流进行比较，获得误差电流，并将所述误差电流反馈至其对应的LDO。本发明提供的电流均衡电路以及方法、LDO供电系统，可以实现多个LDO对同一网络供电的电流均衡。

Description

电流均衡电路以及方法、LDO供电系统
技术领域
本发明涉及多个LDO对同一电源网络供电技术领域，具体涉及一种电流均衡电路以及方法、LDO供电系统。
背景技术
近年来，电子系统朝着集成度高、应用简单化的方向发展，单颗芯片集成的功能也越来越多，而外围供电种类却越来越少，这就需要更多的LDO(低压差线性稳压器，lowdropout regulator)来为芯片内部各个模块提供稳定的工作电源。由于芯片布局受总体面积有限、封装形式固定、功能块划分、模块布局形状不规则等因素限制，LDO输出到供电网络中各个电流消耗点的距离各不相同，特别对电流消耗较大的电流消耗点或模块，其距离LDO越远，I*R压降越大，轻则影响模块性能，重则会影响其功能，其中该电阻R是电流消耗点或模块到LDO之间的线路等效电阻的电阻。
图1是采用单个LDO对同一电源网络供电的布局示意图，图2是采用单个LDO对同一电源网络供电的电路图。参考图1和图2，由于模块的布局为狭长型，A、B、C、D四点距离LDO输出远近各不相同，各点呈现出不同的电压值，即VB>VA>VC>VD，使得位于A、B、C、D四点的子模块因电源电压不同而具有不同的性能。在极限情况下，D点距离LDO输出最远，且负载电流iload较大，大的I*R压降可能使D点电压VD超出子模块的电源电压标称值所容许的范围，造成电路功能失效。
为了解决单个LDO供电I*R压降大而导致电路性能下降甚至功能失效的问题，现有技术中采用多个LDO对同一电源网络供电。以采用两个LDO对同一电源网络供电为例，图3是采用两个LDO对同一电源网络供电的布局示意图，图4是采用两个LDO对同一电源网络供电的电路图。参考图3和图4，两个LDO可明显减小电源网络中各电流消耗点到LDO输出的等效阻抗，从而能够减小I*R压降，提高整个网络中的电压一致性。然而，由于电流消耗点距离两个LDO输出距离不同且LDO之间存在偏差，两个LDO为同一网络提供的电流呈现明显差异。
发明内容
本发明所要解决的是采用两个以上LDO为同一网络供电提供的电流具有明显差异的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种电流均衡电路，包括用于减小N个LDO为同一个电流消耗点供电的电流差异，N为不小于2的整数，包括N个补偿模块，所述N个补偿模块和所述N个LDO一一对应；所述补偿模块包括支路电流采样模块、平均电流采样模块以及反馈模块，其中，
所述支路电流采样模块用于对其对应的LDO向所述电流消耗点提供的电流进行采样，获得支路采样电流；
所述平均电流采样模块用于对每个LDO向所述电流消耗点提供的平均电流进行采样，获得平均采样电流；
所述反馈模块用于对所述支路采样电流和所述平均采样电流进行比较，获得误差电流，并将所述误差电流反馈至其对应的LDO，以调节其对应的LDO向所述电流消耗点提供的电流。
可选的，所述支路电流采样模块用于对其对应的LDO中的调整管的输出电流进行采样，获得所述支路采样电流。
可选的，所述支路电流采样模块包括第一PMOS管；
所述第一PMOS管的源极用于接收电源电压，所述第一PMOS管的栅极连接对应的LDO中的调整管的控制端，所述第一PMOS管的漏极用于产生所述支路采样电流。
可选的，所述平均电流采样模块包括总电流采样模块和目标电流采样模块；
所述总电流采样模块用于对所述N个LDO向所述电流消耗点提供的总电流进行采样，获得总采样电流；
所述目标电流采样模块用于根据所述总采样电流和所述N个LDO的数量确定所述平均采样电流。
可选的，所述总电流采样模块包括电流求和节点以及N个输出电流采样单元，所述N个输出电流采样单元和所述N个LDO一一对应，其中，
所述输出电流采样单元用于对其对应的LDO中的调整管的输出电流进行采样，获得输出采样电流；
所述电流求和节点用于对所述N个输出电流采样单元的输出采样电流进行求和，获得所述总采样电流。
可选的，所述输出电流采样单元包括第二PMOS管；
所述第二PMOS管的源极用于接收电源电压，所述第二PMOS管的栅极连接对应的LDO中的调整管的控制端，所述第二PMOS管的漏极用于产生所述输出采样电流。
可选的，所述目标电流采样模块包括与所述总电流采样模块连接的电流镜单元；
所述电流镜单元用于对所述总采样电流进行成比例镜像，获得所述平均采样电流。
可选的，所述电流镜单元包括第一NMOS管和第二NMOS管，所述第一NMOS管的宽长比为所述第二NMOS管的宽长比的N倍；
所述第一NMOS管的漏极连接所述第一NMOS管的栅极以及所述第二NMOS管的栅极并用于接收所述总采样电流，所述第一NMOS管的源极接地；
所述第二NMOS管的漏极用于产生所述平均采样电流，所述第二NMOS管的源极接地。
可选的，所述N个补偿模块共用所述第一NMOS管和所述总电流采样模块。
可选的，所述反馈模块包括电流比较节点；
所述支路采样电流流入所述电流比较节点，所述平均采样电流和所述误差电流从所述电流比较节点流出。
可选的，所述平均采样电流的采样比和所述支路采样电流的采样比相同。
可选的，所述反馈模块用于将所述误差电流反馈至其对应的LDO中的运算放大器的反相输入端。
基于同样的发明构思，本发明还提供一种LDO供电系统，包括N个LDO，所述N个LDO的输出端连接同一个电流消耗点，还包括上述电流均衡电路，所述电流均衡电路与所述N个LDO连接。
可选的，所述LDO包括运算放大器、调整管、第一电阻以及第二电阻；
所述运算放大器的同相输入端用于接收参考电压，所述运算放大器的反相输入端连接所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端，所述运算放大器的输出端连接所述调整管的控制端，所述调整管的一端接收电源电压，所述调整管的另一端连接所述第一电阻的另一端并作为所述LDO的输出端，所述第二电阻的另一端接地。
可选的，所述调整管为PMOS管，所述调整管的控制端为PMOS管的栅极，所述调整管的一端为PMOS管的源极，所述调整管的另一端为PMOS管的漏极。
基于同样的发明构思，本发明还提供一种电流均衡方法，用于减小N个LDO为同一个电流消耗点供电的电流差异，N为不小于2的整数，包括：
对目标LDO向所述电流消耗点提供的电流进行采样，获得支路采样电流，所述目标LDO为所述N个LDO中任意一个LDO；
对每个LDO向所述电流消耗点提供的平均电流进行采样，获得平均采样电流；
对所述支路采样电流和所述平均采样电流进行比较，获得误差电流，并将所述误差电流反馈至所述目标LDO，以调节所述目标LDO向所述电流消耗点提供的电流。
可选的，所述对目标LDO向所述电流消耗点提供的电流进行采样，获得平均采样电流包括：
对所述目标LDO中的调整管的输出电流进行采样，获得所述支路采样电流。
可选的，所述对每个LDO向所述电流消耗点提供的平均电流进行采样，获得平均采样电流包括：
对所述N个LDO向所述电流消耗点提供的总电流进行采样，获得总采样电流；
根据所述总采样电流和所述N个LDO的数量确定所述平均采样电流。
可选的，所述对所述N个LDO向所述电流消耗点提供的总电流进行采样，获得总采样电流包括：
对每个LDO中的调整管的输出电流进行采样，获得每个LDO对应的输出采样电流；
对每个LDO对应的输出采样电流进行求和，获得所述总采样电流。
可选的，所述根据所述总采样电流和所述N个LDO的数量确定所述平均采样电流包括：
对所述总采样电流进行成比例镜像，获得所述平均采样电流。
可选的，所述平均采样电流的采样比和所述支路采样电流的采样比相同。
可选的，所述将所述误差电流反馈至所述目标LDO包括：
将所述误差电流反馈至所述目标LDO中的运算放大器的反相输入端。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明提供的电流均衡电路以及LDO供电系统，通过在所述电流均衡电路中设置与N个LDO一一对应的N个补偿模块，所述补偿模块包括支路电流采样模块、平均电流采样模块以及反馈模块，由所述支路电流采样模块对其对应的LDO向所述电流消耗点提供的电流进行采样，获得支路采样电流；由所述平均电流采样模块对每个LDO向所述电流消耗点提供的平均电流进行采样，获得平均采样电流；由所述反馈模块对所述支路采样电流和所述平均采样电流进行比较，获得误差电流，并将所述误差电流反馈至其对应的LDO。
由于将所述误差电流反馈至LDO能够调节LDO向所述电流消耗点提供的电流，因而本发明提供的电流均衡电路以及LDO供电系统，可以明显减小各个LDO向所述电流消耗点提供的电流差异，实现多个LDO对同一网络供电的电流均衡。并且，各个LDO的输出电压保持相对稳定，且网络线路的等效电阻的I*R压降较小。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是采用单个LDO对同一电源网络供电的布局示意图；
图2是采用单个LDO对同一电源网络供电的电路图；
图3是采用两个LDO对同一电源网络供电的布局示意图；
图4是采用两个LDO对同一电源网络供电的电路图；
图5是采用两个LDO对同一电源网络供电的负载电流和线路等效电阻的关系曲线图；
图6是采用两个LDO对同一电源网络供电的输出电压和线路等效电阻的关系曲线图；
图7是采用两个LDO对同一电源网络供电的负载电流和运算放大器的失调电压的关系曲线图；
图8是采用两个LDO对同一电源网络供电的输出电压和运算放大器的失调电压的关系曲线图；
图9是本发明实施例的LDO供电系统的结构示意图；
图10是本发明实施例的补偿模块的电路图；
图11是本发明实施例的电流均衡电路的电路图；
图12是本发明实施例的LDO供电系统在运算放大器的失调电压为零时负载电流和线路等效电阻的关系曲线图；
图13是本发明实施例的LDO供电系统在运算放大器的失调电压为零时输出电压和线路等效电阻的关系曲线图；
图14是本发明实施例的LDO供电系统的负载电流和运算放大器的失调电压的关系曲线图；
图15是本发明实施例的LDO供电系统的输出电压和运算放大器的失调电压的关系曲线图；
图16是本发明实施例的LDO供电系统在运算放大器的失调电压不为零时负载电流和线路等效电阻的关系曲线图；
图17是本发明实施例的LDO供电系统在运算放大器的失调电压不为零时输出电压和线路等效电阻的关系曲线图；
图18是本发明实施例的电流均衡方法的流程图。
具体实施方式
采用图3和图4所示的两个LDO对同一电源网络供电，定义LDO1的输出端out1与电流消耗点Inode之间的等效电阻为rpnw1，LDO1向所述电流消耗点Inode提供的电流为iload1，LDO2的输出端out2与所述电流消耗点Inode之间的等效电阻为rpnw2，LDO2向所述电流消耗点Inode提供的电流为iload2。
若等效电阻rpnw1和等效电阻rpnw2的电阻值之和为40毫欧，LDO1的运算放大器EA1的失调电压Vos1和LDO2的运算放大器EA2的失调电压Vos2均为0V，图5是采用图4所示的两个LDO对同一电源网络供电的负载电流和线路等效电阻的关系曲线图，其中，横坐标表示等效电阻rpnw1的电阻值，纵坐标表示电流iload1的电流值和电流iload2的电流值。
若等效电阻rpnw1和等效电阻rpnw2的电阻值之和为40毫欧，LDO1的运算放大器EA1的失调电压Vos1和LDO2的运算放大器EA2的失调电压Vos2均为0V，图6是采用图4所示的两个LDO对同一电源网络供电的输出电压和线路等效电阻的关系曲线图，其中，横坐标表示等效电阻rpnw1的电阻值，纵坐标表示所述电流消耗点Inode的电压Vout的电压值。
若等效电阻rpnw1和等效电阻rpnw2的电阻值均为20毫欧，LDO1的运算放大器EA1的失调电压Vos1和LDO2的运算放大器EA2的失调电压Vos2的电压值正好相反(考虑较差情况)，图7是采用图4所示的两个LDO对同一电源网络供电的负载电流和失调电压的关系曲线图，其中，横坐标表示LDO1的运算放大器EA1的失调电压Vos1的电压值，纵坐标表示电流iload1的电流值和电流iload2的电流值。
若等效电阻rpnw1和等效电阻rpnw2的电阻值均为20毫欧，LDO1的运算放大器EA1的失调电压Vos1和LDO2的运算放大器EA2的失调电压Vos2的电压值正好相反(考虑较差情况)，图8是采用图4所示的两个LDO对同一电源网络供电的输出电压和失调电压的关系曲线图，其中，横坐标表示LDO1的运算放大器EA1的失调电压Vos1的电压值，纵坐标表示所述电流消耗点Inode的电压Vout的电压值。
从图5至图8可以看出，采用图3和图4所示的两个LDO对同一电源网络供电，由于电流消耗点距离两个LDO输出距离不同且LDO之间存在偏差，两个LDO为同一网络提供的电流呈现明显差异。基于此，本发明提供一种电流均衡电路以及LDO供电系统，通过对每个LDO向电流消耗点提供的电流进行采样获得支路采样电流，对每个LDO平均向所述电流消耗点提供的电流进行采样获得平均采样电流，并对所述支路采样电流和所述平均采样电流进行比较获得误差电流，将所述误差电流反馈至LDO的运算放大器的反相输入端，实现多个LDO对同一网络供电的电流均衡。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
本发明实施例提供一种电流均衡电路以及LDO供电系统，所述LDO供电系统包括N个LDO和所述电流均衡电路。所述N个LDO的输出端连接同一个电流消耗点；所述电流均衡电路与所述N个LDO连接，用于减小所述N个LDO为所述同一个电流消耗点供电的电流差异，N为不小于2的整数。所述电流均衡电路包括N个补偿模块，所述N个补偿模块和所述N个LDO一一对应，所述补偿模块包括支路电流采样模块、平均电流采样模块以及反馈模块。
具体地，所述支路电流采样模块用于对其对应的LDO向所述电流消耗点提供的电流进行采样，获得支路采样电流。
所述平均电流采样模块用于对每个LDO向所述电流消耗点提供的平均电流进行采样，获得平均采样电流，所述平均采样电流为对每个LDO向所述电流消耗点提供的电流进行求和后的平均值对应的采样电流。在本实施例中，所述平均采样电流的采样比和所述支路采样电流的采样比相同。其中，所述平均采样电流的采样比为所述平均采样电流与每个LDO向所述电流消耗点提供的平均电流的比值，所述支路采样电流的采样比为所述支路采样电流与对应的LDO向所述电流消耗点提供的电流的比值。当然，所述平均采样电流的采样比和所述支路采样电流的采样比也可以不相同，只要所述支路采样电流和所述平均采样电流能够反映出对应的LDO向所述电流消耗点提供的电流和每个LDO向所述电流消耗点提供的平均电流之间的差异即可。
所述反馈模块用于对所述支路采样电流和所述平均采样电流进行比较，获得误差电流，并将所述误差电流反馈至其对应的LDO，以调节其对应的LDO向所述电流消耗点提供的电流。作为一种具体实现方式，所述反馈模块是将所述误差电流反馈至其对应的LDO中的运算放大器的反相输入端。由于将所述误差电流反馈至LDO中的运算放大器的反相输入端，能够为LDO中的运算放大器增加额外的失调电压，从而调节LDO中的调整管的导通程度，最终改变LDO向所述电流消耗点提供的电流。需要说明的是，所述反馈模块也可以将所述误差电流反馈至其对应的LDO中的其他位置，只要保证根据所述误差电流能够调节其对应的LDO向所述电流消耗点提供的电流即可。
本发明实施例提供的电流均衡电路以及LDO供电系统，可以明显减小各个LDO向所述电流消耗点提供的电流差异，实现多个LDO对同一网络供电的电流均衡。并且，各个LDO的输出电压保持相对稳定，且网络线路的等效电阻的I*R压降较小。
以N的取值为2为例，图9是本发明实施例的LDO供电系统的电路图，所述LDO供电系统包括两个LDO和电流均衡电路。
两个LDO为LDO1和LDO2，LDO1的输出端out1和LDO2的输出端out2连接同一个电流消耗点Inode。以LDO1为例，本发明实施例提供所述LDO的一种具体电路。LDO1包括运算放大器EA1、调整管Ppwr1、第一电阻R11以及第二电阻R12。运算放大器EA1的同相输入端用于接收参考电压VREF，运算放大器EA1的反相输入端连接第一电阻R11的一端和第二电阻R12的一端，所述运算放大器EA1的输出端连接调整管Ppwr1的控制端PG1，调整管Ppwr1的一端接收电源电压VCC，调整管Ppwr1的另一端连接第一电阻R11的另一端并作为LDO1的输出端out1，第二电阻R12的另一端接地。进一步，调整管Ppwr1为PMOS管，调整管Ppwr1的控制端PG1为PMOS管的栅极，调整管Ppwr1的一端为PMOS管的源极，调整管Ppwr1的另一端为PMOS管的漏极。LDO2的电路结构与LDO1的电路结构相同，在此不再赘述。
所述电流均衡电路包括两个补偿模块，补偿模块1与LDO1对应，补偿模块2与LDO2对应。补偿模块1包括支路电流采样模块11、平均电流采样模块12以及反馈模块13，补偿模块2包括支路电流采样模块21、平均电流采样模块22以及反馈模块23。
支路电流采样模块11用于对LDO1向所述电流消耗点Inode提供的电流iload1进行采样，获得支路采样电流。平均电流采样模块12用于对每个LDO向所述电流消耗点Inode提供的平均电流进行采样，获得平均采样电流。反馈模块13用于对支路电流采样模块11获得的支路采样电流和平均电流采样模块12获得的平均采样电流进行比较，获得误差电流，并将该误差电流反馈至LDO1中的运算放大器EA1的反相输入端。
支路电流采样模块21用于对LDO2向所述电流消耗点Inode提供的电流iload2进行采样，获得支路采样电流。平均电流采样模块12用于对每个LDO向所述电流消耗点Inode提供的平均电流进行采样，获得平均采样电流。反馈模块23用于对支路电流采样模块21获得的支路采样电流和平均电流采样模块22获得的平均采样电流进行比较，获得误差电流，并将该误差电流反馈至LDO2中的运算放大器EA2的反相输入端。
由于LDO1和LDO2向所述电流消耗点Inode提供的总电流为iload，因而每个LDO向所述电流消耗点Inode提供的平均电流为总电流iload的二分之一，总电流iload为LDO1向所述电流消耗点Inode提供的电流iload1与LDO2向所述电流消耗点Inode提供的电流iload2之和。
若所述平均采样电流的采样比和所述支路采样电流的采样比为K，则有：
I1＝K×(iload1-iload÷2)＝K×[iload1-(iload1+iload2)÷2]＝K÷2×(iload1-iload2)，
I2＝K×(iload2-iload÷2)＝K×[iload2-(iload1+iload2)÷2]＝K÷2×(iload2-iload1)，
I1＝-I2，
VFBD1＝VFB1+Vos1＝Vout1×R12÷(R11+R12)+I1×R12+Vos1，
VFBD2＝VFB2+Vos2＝Vout2×R22÷(R21+R22)+I2×R22+Vos2，其中，VFBD1为LDO1中的运算放大器EA1的反相输入端的电压，VFBD2为LDO2中的运算放大器EA2的反相输入端的电压，VFB1为对LDO1的输出电压进行采样获得的反馈电压，VFB2为对LDO2的输出电压进行采样获得的反馈电压，Vos1为LDO1中的运算放大器EA1的失调电压，Vos2为LDO2中的运算放大器EA2的失调电压。
假设R12＝R22＝R0，R11＝R21＝R1，则有：
Figure BDA0002611021720000101
取VFBD1＝VREF，VFBD2＝VREF，则有：
Iload1-iload÷2＝(Vos1-Vos2)÷[K×(R0+R1)]，
取合适的K×(R0+R1)，可明显减小Iload1-iload÷2，从而实现多个LDO电流均衡的目的。
以补偿模块1为例，本发明实施例提供所述补偿模块的一种具体结构，图10是补偿模块1的电路图。
具体地，支路电流采样模块11用于对其对应的LDO中的调整管的输出电流进行采样，即对LDO1中的调整管Ppwr1的输出电流进行采样，获得支路采样电流。作为一种可选实现方式，支路电流采样模块11包括第一PMOS管P21。所述第一PMOS管P21的源极用于接收电源电压VCC，所述第一PMOS管P21的栅极连接对应的LDO中的调整管的控制端，即所述第一PMOS管P21的栅极连接LDO1中的调整管Ppwr1的控制端PG1，所述第一PMOS管P21的漏极用于产生所述支路采样电流。
平均电流采样模块12包括总电流采样模块和目标电流采样模块。
所述总电流采样模块用于对所述N个LDO向所述电流消耗点提供的总电流进行采样，获得总采样电流。进一步，所述总电流采样模块包括电流求和节点以及N个输出电流采样单元。所述N个输出电流采样单元和所述N个LDO一一对应，所述输出电流采样单元用于对其对应的LDO中的调整管的输出电流进行采样，获得输出采样电流。所述电流求和节点用于对所述N个输出电流采样单元的输出采样电流进行求和，获得所述总采样电流。
在本实施例中，所述总电流采样模块包括电流求和节点VS、输出电流采样单元311以及输出电流采样单元312。输出电流采样单元311与LDO1对应，用于对LDO1中的调整管Ppwr1的输出电流进行采样；输出电流采样单元312与LDO2对应，用于对LDO2中的调整管Ppwr2的输出电流进行采样。作为一种可选实现方式，所述输出电流采样单元包括第二PMOS管，所述第二PMOS管的源极用于接收电源电压，所述第二PMOS管的栅极连接对应的LDO中的调整管的控制端，所述第二PMOS管的漏极用于产生所述输出采样电流。
在本实施例中，输出电流采样单元311包括第二PMOS管P11，第二PMOS管P11的源极用于接收电源电压VCC，第二PMOS管P11的栅极连接LDO1中的调整管Ppwr1的控制端PG1，第二PMOS管P11的漏极用于产生输出采样电流。输出电流采样单元312包括第二PMOS管P12，第二PMOS管P12的源极用于接收电源电压VCC，第二PMOS管P12的栅极连接LDO2中的调整管Ppwr2的控制端PG2，第二PMOS管P12的漏极用于产生输出采样电流。根据电流节点定律，输出电流采样单元311产生的输出采样电流以及输出电流采样单元312产生的输出采样电流流入所述电流求和节点VS，从所述电流求和节点VS流出的电流即为所述总采样电流。
所述目标电流采样模块用于根据所述总采样电流和所述N个LDO的数量确定所述平均采样电流。进一步，所述目标电流采样模块包括与所述总电流采样模块连接的电流镜单元32。所述电流镜单元32用于对所述总采样电流进行成比例镜像，即对从所述电流求和节点VS流出的电流进行镜像，获得所述平均采样电流。作为一种可选实现方式，所述电流镜单元32包括第一NMOS管N11和第二NMOS管N21，所述第一NMOS管N11的宽长比为所述第二NMOS管N21的宽长比的N倍。所述第一NMOS管N11的漏极连接所述第一NMOS管N11的栅极以及所述第二NMOS管N21的栅极并用于接收所述总采样电流，所述第一NMOS管N11的漏极连接所述第一NMOS管N11的栅极、所述第二NMOS管N21的栅极以及所述电流求和节点VS，所述第一NMOS管N11的源极接地。所述第二NMOS管N21的漏极用于产生所述平均采样电流，所述第二NMOS管N21的源极接地。由于所述第一NMOS管N11的宽长比为所述第二NMOS管N21的宽长比的N倍，因而所述电流镜单元32的输出电流为其输入电流的N分之一，即所述平均采样电流为所述总采样电流的N分之一，进而实现了对各输出电流采样单元获得的各输出采样电流求和后，再与LDO的个数相除的值，即所述平均采样电流。
反馈模块13包括电流比较节点VC1。根据电流节点定律，支路电流采样模块11获得的支路采样电流流入电流比较节点VC1，平均电流采样模块12获得的平均采样电流从电流比较节点VC1流出，从电流比较节点VC1流出的电流I1即为支路电流采样模块11获得的支路采样电流与平均电流采样模块12获得的平均采样电流之间的误差电流。
在一种可选实现方式中，N个补偿模块可以共用第一NMOS管和总电流采样模块。仍以N的取值为2为例，图11是所述电流均衡电路的电路图。支路电流采样模块21的电路和支路电流采样模块11的电路相同，反馈模块23的电路和反馈模块13的电路相同，平均电流采样模块22和平均电流采样模块12共用第一NMOS管N11、输出电流采样单元311、输出电流采样单元312以及电流求和节点VS。通过N个补偿模块共用第一NMOS管和总电流采样模块，可以简化电路结构，节省电路面积。
为更好地说明本发明实施例的效果，发明人对图11所示的电流均衡电路进行仿真，获得图12至图17的仿真结果，其中，VREF＝0.75V，R12＝R22＝2.5KΩ，R11＝R21＝1.5KΩ，Vout＝1.2V，K＝1/280，即第二PMOS管P11和第一PMOS管P21与调整管Ppwr1的finger数(栅的个数)之比为1:280，第二PMOS管P12和第一PMOS管P22与调整管Ppwr2的finger数(栅的个数)之比为1:280。
若等效电阻rpnw1和等效电阻rpnw2的电阻值之和为40毫欧，LDO1的运算放大器EA1的失调电压Vos1和LDO2的运算放大器EA2的失调电压Vos2均为0V，图12是本发明实施例的LDO供电系统的负载电流和线路等效电阻的关系曲线图，其中，横坐标表示等效电阻rpnw1的电阻值，纵坐标表示电流iload1的电流值和电流iload2的电流值。
若等效电阻rpnw1和等效电阻rpnw2的电阻值之和为40毫欧，LDO1的运算放大器EA1的失调电压Vos1和LDO2的运算放大器EA2的失调电压Vos2均为0V，图13是本发明实施例的LDO供电系统的输出电压和线路等效电阻的关系曲线图，其中，横坐标表示等效电阻rpnw1的电阻值，纵坐标表示所述电流消耗点Inode的电压Vout的电压值。
若等效电阻rpnw1和等效电阻rpnw2的电阻值均为20毫欧，LDO1的运算放大器EA1的失调电压Vos1和LDO2的运算放大器EA2的失调电压Vos2的电压值正好相反(考虑较差情况)，图14是本发明实施例的LDO供电系统的负载电流和失调电压的关系曲线图，其中，横坐标表示LDO1的运算放大器EA1的失调电压Vos1的电压值，纵坐标表示电流iload1的电流值和电流iload2的电流值。
若等效电阻rpnw1和等效电阻rpnw2的电阻值均为20毫欧，LDO1的运算放大器EA1的失调电压Vos1和LDO2的运算放大器EA2的失调电压Vos2的电压值正好相反(考虑较差情况)，图15是本发明实施例的LDO供电系统的输出电压和失调电压的关系曲线图，其中，横坐标表示LDO1的运算放大器EA1的失调电压Vos1的电压值，纵坐标表示所述电流消耗点Inode的电压Vout的电压值。
考虑到较差的真实情况，若等效电阻rpnw1和等效电阻rpnw2的电阻值之和为40毫欧，LDO1的运算放大器EA1的失调电压Vos1为6mV，LDO2的运算放大器EA2的失调电压Vos2为-6mV，图16是本发明实施例的LDO供电系统的负载电流和线路等效电阻的关系曲线图，其中，横坐标表示等效电阻rpnw1的电阻值，纵坐标表示电流iload1的电流值和电流iload2的电流值。
考虑到较差的真实情况，若等效电阻rpnw1和等效电阻rpnw2的电阻值之和为40毫欧，LDO1的运算放大器EA1的失调电压Vos1为6mV，LDO2的运算放大器EA2的失调电压Vos2为-6mV，图17是本发明实施例的LDO供电系统的输出电压和线路等效电阻的关系曲线图，其中，横坐标表示等效电阻rpnw1的电阻值，纵坐标表示所述电流消耗点Inode的电压Vout的电压值。
对比图5至图8，从图12至图17可以看出，各种情况下，两个LDO输出电流差异明显减小，即实现多个LDO对同一网络供电电流均衡。同时，输出电压保持相对稳定，且网络I*R压降较小。
基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种电流均衡方法，用于减小N个LDO为同一个电流消耗点供电的电流差异，N为不小于2的整数。图18是所述电流均衡方法的流程图，所述电流均衡方法包括：
步骤S11，对目标LDO向所述电流消耗点提供的电流进行采样，获得支路采样电流，所述目标LDO为所述N个LDO中任意一个LDO；
步骤S12，对每个LDO向所述电流消耗点提供的平均电流进行采样，获得平均采样电流；
步骤S13，对所述支路采样电流和所述平均采样电流进行比较，获得误差电流，并将所述误差电流反馈至所述目标LDO，以调节所述目标LDO向所述电流消耗点提供的电流。
在一种可选实现方式中，所述对目标LDO向所述电流消耗点提供的电流进行采样，获得平均采样电流包括：
对所述目标LDO中的调整管的输出电流进行采样，获得所述支路采样电流。
在一种可选实现方式中，所述对每个LDO向所述电流消耗点提供的平均电流进行采样，获得平均采样电流包括：
对所述N个LDO向所述电流消耗点提供的总电流进行采样，获得总采样电流；
根据所述总采样电流和所述N个LDO的数量确定所述平均采样电流。
在一种可选实现方式中，所述对所述N个LDO向所述电流消耗点提供的总电流进行采样，获得总采样电流包括：
对每个LDO中的调整管的输出电流进行采样，获得每个LDO对应的输出采样电流；
对每个LDO对应的输出采样电流进行求和，获得所述总采样电流。
在一种可选实现方式中，所述根据所述总采样电流和所述N个LDO的数量确定所述平均采样电流包括：
对所述总采样电流进行成比例镜像，获得所述平均采样电流。
在一种可选实现方式中，所述平均采样电流的采样比和所述支路采样电流的采样比相同。
在一种可选实现方式中，所述将所述误差电流反馈至所述目标LDO包括：
将所述误差电流反馈至所述目标LDO中的运算放大器的反相输入端。
所述电流均衡方法的具体实现原理可参考前述对所述电流均衡电路的描述，在此不再赘述。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种电流均衡电路，用于减小N个LDO为同一个电流消耗点供电的电流差异，N为不小于2的整数，其特征在于，包括N个补偿模块，所述N个补偿模块和所述N个LDO一一对应；所述补偿模块包括支路电流采样模块、平均电流采样模块以及反馈模块，其中，
所述支路电流采样模块用于对其对应的LDO向所述电流消耗点提供的电流进行采样，获得支路采样电流；
所述平均电流采样模块用于对每个LDO向所述电流消耗点提供的平均电流进行采样，获得平均采样电流；
所述反馈模块用于对所述支路采样电流和所述平均采样电流进行比较，获得误差电流，并将所述误差电流反馈至其对应的LDO，以调节其对应的LDO向所述电流消耗点提供的电流；
所述平均电流采样模块包括总电流采样模块和目标电流采样模块；所述总电流采样模块用于对所述N个LDO向所述电流消耗点提供的总电流进行采样，获得总采样电流；所述目标电流采样模块用于根据所述总采样电流和所述N个LDO的数量确定所述平均采样电流；
所述总电流采样模块包括电流求和节点以及N个输出电流采样单元，所述N个输出电流采样单元和所述N个LDO一一对应，其中，所述输出电流采样单元用于对其对应的LDO中的调整管的输出电流进行采样，获得输出采样电流；所述电流求和节点用于对所述N个输出电流采样单元的输出采样电流进行求和，获得所述总采样电流。
2.根据权利要求1所述的电流均衡电路，其特征在于，所述支路电流采样模块用于对其对应的LDO中的调整管的输出电流进行采样，获得所述支路采样电流。
3.根据权利要求2所述的电流均衡电路，其特征在于，所述支路电流采样模块包括第一PMOS管；
所述第一PMOS管的源极用于接收电源电压，所述第一PMOS管的栅极连接对应的LDO中的调整管的控制端，所述第一PMOS管的漏极用于产生所述支路采样电流。
4.根据权利要求1所述的电流均衡电路，其特征在于，所述输出电流采样单元包括第二PMOS管；
所述第二PMOS管的源极用于接收电源电压，所述第二PMOS管的栅极连接对应的LDO中的调整管的控制端，所述第二PMOS管的漏极用于产生所述输出采样电流。
5.根据权利要求1所述的电流均衡电路，其特征在于，所述目标电流采样模块包括与所述总电流采样模块连接的电流镜单元；
所述电流镜单元用于对所述总采样电流进行成比例镜像，获得所述平均采样电流。
6.根据权利要求5所述的电流均衡电路，其特征在于，所述电流镜单元包括第一NMOS管和第二NMOS管，所述第一NMOS管的宽长比为所述第二NMOS管的宽长比的N倍；
所述第一NMOS管的漏极连接所述第一NMOS管的栅极以及所述第二NMOS管的栅极并用于接收所述总采样电流，所述第一NMOS管的源极接地；
所述第二NMOS管的漏极用于产生所述平均采样电流，所述第二NMOS管的源极接地。
7.根据权利要求6所述的电流均衡电路，其特征在于，所述N个补偿模块共用所述第一NMOS管和所述总电流采样模块。
8.根据权利要求1所述的电流均衡电路，其特征在于，所述反馈模块包括电流比较节点；
所述支路采样电流流入所述电流比较节点，所述平均采样电流和所述误差电流从所述电流比较节点流出。
9.根据权利要求1所述的电流均衡电路，其特征在于，所述平均采样电流的采样比和所述支路采样电流的采样比相同。
10.根据权利要求1所述的电流均衡电路，其特征在于，所述反馈模块用于将所述误差电流反馈至其对应的LDO中的运算放大器的反相输入端。
11.一种LDO供电系统，包括N个LDO，所述N个LDO的输出端连接同一个电流消耗点，其特征在于，还包括权利要求1至10任一项所述的电流均衡电路，所述电流均衡电路与所述N个LDO连接。
12.根据权利要求11所述的LDO供电系统，其特征在于，所述LDO包括运算放大器、调整管、第一电阻以及第二电阻；
所述运算放大器的同相输入端用于接收参考电压，所述运算放大器的反相输入端连接所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端，所述运算放大器的输出端连接所述调整管的控制端，所述调整管的一端接收电源电压，所述调整管的另一端连接所述第一电阻的另一端并作为所述LDO的输出端，所述第二电阻的另一端接地。
13.根据权利要求12所述的LDO供电系统，其特征在于，所述调整管为PMOS管，所述调整管的控制端为PMOS管的栅极，所述调整管的一端为PMOS管的源极，所述调整管的另一端为PMOS管的漏极。
14.一种电流均衡方法，用于减小N个LDO为同一个电流消耗点供电的电流差异，N为不小于2的整数，其特征在于，包括：
对目标LDO向所述电流消耗点提供的电流进行采样，获得支路采样电流，所述目标LDO为所述N个LDO中任意一个LDO；
对每个LDO向所述电流消耗点提供的平均电流进行采样，获得平均采样电流；
对所述支路采样电流和所述平均采样电流进行比较，获得误差电流，并将所述误差电流反馈至所述目标LDO，以调节所述目标LDO向所述电流消耗点提供的电流；
所述对每个LDO向所述电流消耗点提供的平均电流进行采样，获得平均采样电流包括：对所述N个LDO向所述电流消耗点提供的总电流进行采样，获得总采样电流；根据所述总采样电流和所述N个LDO的数量确定所述平均采样电流；
所述对所述N个LDO向所述电流消耗点提供的总电流进行采样，获得总采样电流包括：对每个LDO中的调整管的输出电流进行采样，获得每个LDO对应的输出采样电流；对每个LDO对应的输出采样电流进行求和，获得所述总采样电流。
15.根据权利要求14所述的电流均衡方法，其特征在于，所述对目标LDO向所述电流消耗点提供的电流进行采样，获得平均采样电流包括：
对所述目标LDO中的调整管的输出电流进行采样，获得所述支路采样电流。
16.根据权利要求14所述的电流均衡方法，其特征在于，所述根据所述总采样电流和所述N个LDO的数量确定所述平均采样电流包括：
对所述总采样电流进行成比例镜像，获得所述平均采样电流。
17.根据权利要求14所述的电流均衡方法，其特征在于，所述平均采样电流的采样比和所述支路采样电流的采样比相同。
18.根据权利要求14所述的电流均衡方法，其特征在于，所述将所述误差电流反馈至所述目标LDO包括：
将所述误差电流反馈至所述目标LDO中的运算放大器的反相输入端。
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