CN111786557B - 一种自动降低ldo功耗的电源电路及信号发生器 - Google Patents

一种自动降低ldo功耗的电源电路及信号发生器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动降低LDO功耗的电源电路及信号发生器,该电路包括:控制单元,用于将生成的同一模拟电压分别提供给第一、第二控压网络;第一控压网络,用于配合DCDC对模拟电压执行具有第一缩放系数的线性缩放处理,生成第一输出电压;第二控压网络,用于配合LDO对模拟电压执行具有第二缩放系数的线性缩放处理,生成第二输出电压;该第一、第二缩放系数被配置为相等以实现第一、第二输出电压对模拟电压的增益消除,且第一、第二输出电压之间的差值不大于预设的压差阈值;本发明将DCDC和LDO输出的控制信号关联到同一控制器,并通过配置实现DCDC和LDO的输出对控制信号的增益消除,确保LDO的输入、输出电压之间具有固定的低压差值,从而有效降低了LDO的功耗。

Description

一种自动降低LDO功耗的电源电路及信号发生器
技术领域
本发明属于电源技术领域,更具体地,涉及一种自动降低LDO功耗的电源电路及信号发生器。
背景技术
在电子系统中,电源的纹波和功耗是设计中需要关注的重点。精密设备,如信号发生器中使用的电源需要具备噪声低、纹波小的特点,低压差线性稳压器(low dropoutregulator,LDO)无疑是目前最符合要求的电源之一。而传统的电源结构中,LDO的输入电压保持不变,对于需要输出可调电压范围的驱动电路,当需要较低的输出电压时LDO将承受较大的压差,使电路功耗和热量急剧上升,从而影响设备性能。
LDO属于线性工作电源,其功耗与工作电流、输入输出电压压差有关。工作电流由负载决定,因此降低功耗的有效途径是减小LDO的输入、输出电压之间压差。图1是现有的采用LDO的电源电路的结构示意图,如图1所示,根据LDO的工作原理,将直流到直流(DirectCurrent-Direct Current,DCDC)电源转换器的输出电压配置为比LDO的输出电压略高即可。在现有方案中,DCDC和LDO的输出电压控制采用两个完全独立的控制电路,对LDO的输出电压进行调节时,需要首先调节好DCDC的输出电压,再调节LDO的输出电压。软件流程上需要判断下一个调节输出电压值与当前输出电压值的差值后作出相应反应。在软件调节过程中,LDO电路处于较大的压差状态下,导致LDO的功耗十分大。
为了降低LDO的功耗,我们需要寻求一种新的对LDO输入电压可控的方法。
发明内容
针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求,本发明提供了一种自动降低LDO功耗的电源电路及信号发生器,其目的在于控制硬件电路根据控制信号(对应的模拟电压)自动调节DCDC的输出电压,降低LDO输入、输出电压之间的压差,从而降低电源系统的功耗。
为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种自动降低LDO功耗的电源电路,该电路包括:
控制单元,用于将生成的同一模拟电压分别提供给第一控压网络和第二控压网络;
第一控压网络,用于配合DCDC转换器对所述模拟电压执行具有第一缩放系数的线性缩放处理,生成第一输出电压;所述第一输出电压被提供给低压差线性稳压器LDO;
第二控压网络,用于配合低压差线性稳压器LDO对所述模拟电压执行具有第二缩放系数的线性缩放处理,生成第二输出电压;
所述第一缩放系数、第二缩放系数被配置为相等以实现第一输出电压、第二输出电压对模拟电压的增益消除,且第一输出电压与第二输出电压之间的差值被配置为不大于预设的压差阈值。
优选的,上述自动降低LDO功耗的电源电路,其第一控压网络包括第一取反电路和第一匹配电路;
所述第一取反电路包括第一运算放大器,所述第一运算放大器的反相输入端连接控制单元的输出端以接收所述模拟电压,同相输入端接收第一输入电压,输出端连接第一匹配电路的第一端;
所述第一匹配电路的第二端与DCDC转换器的输入端相连,第三端接地,第四端连接DCDC转换器的输出端;所述DCDC转换器的输出端与低压差线性稳压器LDO的第一输入端相连;
所述第二控压网络包括第二运算放大器和第二匹配电路;
所述第二运算放大器的反相输入端连接控制单元的输出端以接收所述模拟电压,同相输入端与第二匹配电路的第一端相连,输出端与低压差线性稳压器LDO的第二输入端相连;所述第二匹配电路的第二端用于接收第二输入电压,第三端接地,第四端与低压差线性稳压器LDO的输出端相连。
优选的,上述自动降低LDO功耗的电源电路,其第一取反电路还包括第一取样电阻和第二取样电阻;
所述第一取样电阻设置在控制单元的输出端与第一运算放大器的反相输入端之间,第二取样电阻设置在第一运算放大器的反相输入端与输出端之间。
优选的,上述自动降低LDO功耗的电源电路,其第一匹配电路包括第一、第二、第三匹配电阻;
所述第一匹配电阻的第一端连接第一运算放大器的输出端,该第一匹配电阻的第二端与第二匹配电阻、第三匹配电阻的第一端连接形成的公共端点与DCDC转换器的输入端相连;所述第二匹配电阻的第二端接地,第三匹配电阻的第二端连接DCDC转换器的输出端。
优选的,上述自动降低LDO功耗的电源电路,其第二匹配电路包括第四、第五、第六匹配电阻;
所述第四、第五、第六匹配电阻的第一端连接形成的公共端与第二运算放大器的同相输入端相连,第四匹配电阻的第二端接地,第五匹配电阻的第二端接收第二输入电压,第六匹配电阻的第二端与低压差线性稳压器LDO的输出端相连。
优选的,上述自动降低LDO功耗的电源电路,其第一控压网络包括第三匹配电路;
所述第三匹配电路的第一端连接控制单元的输出端以接收所述模拟电压,第二端DCDC转换器的输入端相连,第三端接地,第四端连接DCDC转换器的输出端;DCDC转换器的输出端与低压差线性稳压器LDO的第一输入端相连;
所述第二控压网络包括第二取反电路、第四运算放大器以及第四匹配电路;
所述第二取反电路包括第三运算放大器,该第三运算放大器的反相输入端连接控制单元的输出端以接收所述模拟电压,同相输入端接收第三输入电压,输出端连接与第四运算放大器的反相输入端相连;
所述第四运算放大器的同相输入端与第四匹配电路的第一端相连,输出端连接低压差线性稳压器LDO的第二输入端;所述第四匹配电路的第二端用于接收第二输入电压,第三端接地,第四端与低压差线性稳压器LDO的输出端相连。
优选的,上述自动降低LDO功耗的电源电路,其第二取反电路还包括第三取样电阻和第四取样电阻;
所述第三取样电阻设置在控制单元的输出端与第三运算放大器的反相输入端之间,第四取样电阻设置在第三运算放大器的反相输入端与输出端之间。
优选的,上述自动降低LDO功耗的电源电路,其第三匹配电路包括第七、第八、第九匹配电阻;
所述第七匹配电阻的第一端连接控制单元的输出端以接收所述模拟电压,该第七匹配电阻的第二端与第八匹配电阻、第九匹配电阻的第一端连接形成的公共端点与DCDC转换器的输入端相连;所述第八匹配电阻的第二端接地,第九匹配电阻的第二端连接DCDC转换器的输出端。
优选的,上述自动降低LDO功耗的电源电路,其第四匹配电路包括第十、第十一、第十二匹配电阻;
所述第十、第十一、第十二匹配电阻的第一端连接形成的公共端点与第四运算放大器的同相输入端相连,该第十匹配电阻的第二端接地,第十一匹配电阻的第二端接收第四输入电压,第十二匹配电阻的第二端与低压差线性稳压器LDO的输出端相连。
优选的,上述自动降低LDO功耗的电源电路,其控制单元包括控制器和数模转换器DAC;
所述数模转换器DAC用于将控制器产生的控制信号转换为模拟电压并分别提供给第一控压网络和第二控压网络。
按照本发明的另一个方面,提供了一种信号发生器,该信号发生器采用上述任一项所述的自动降低LDO功耗的电源电路作为供电源,以获取噪声低、纹波小的电源。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,能够取得下列有益效果:
(1)本发明提供的自动降低LDO功耗的电源电路,将DCDC和LDO的输出电压的控制信号关联到同一个控制单元,能自动根据控制单元输出的模拟电压同时调节DCDC和LDO的输出电压,并通过配置实现DCDC和LDO的电压控制网络对控制信号的增益消除,确保LDO的输入、输出电压之间具有固定的低压差值,从而达到自动降低LDO功耗的目的。
(2)本发明提供的自动降低LDO功耗的电源电路,只需要一路DAC输出控制信号,减少了控制器的引脚的使用;控制器无需比较下一个输出电压比当前电压的高低,只需要改变DAC的输出,简化了软件控制流程。
附图说明
图1是现有的采用LDO的电源电路的结构示意图;
图2是本发明提供的一种自动降低LDO功耗的电源电路的结构示意图;
图3是常见的一种DCDC输出电压的控制电路框图;
图4是常见的一种由运放组成的LDO的输出电压控制电路框图;
图5是本发明实施例一提供的自动降低LDO功耗的电源电路的结构示意图;
图6是本发明实施例二提供的自动降低LDO功耗的电源电路的结构示意图;
图7是基于本发明提供的电源电路采集的DCDC、LDO与DAC的输出电压之间的关系曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图2是本发明提供的一种自动降低LDO功耗的电源电路的结构示意图,参见图2,该电源电路包括控制单元、第一控压网络、DCDC转换器、第二控压网络和低压差线性稳压器LDO;
其中,控制单元用于将生成的同一模拟电压分别提供给第一控压网络和第二控压网络;作为一个具体的示例,该控制单元包括控制器MCU和数模转换器DAC;数模转换器DAC用于将控制器MCU产生的控制信号转换为模拟电压并分别提供给第一控压网络和第二控压网络。
第一控压网络用于配合DCDC转换器对控制单元输出的模拟电压执行具有第一缩放系数的线性缩放处理,生成第一输出电压;该第一输出电压被提供给低压差线性稳压器LDO;
第二控压网络用于配合低压差线性稳压器LDO对控制单元输出的模拟电压执行具有第二缩放系数的线性缩放处理,生成第二输出电压;
该第一输出电压、第二输出电压与模拟电压之间具有相同的相关关系,且第一缩放系数与第二缩放系数的值相等,由此实现第一输出电压、第二输出电压对模拟电压的增益消除;例如:第一输出电压与模拟电压之间具有正相关关系时,第二输出电压与模拟电压之间同样具有正相关关系;第一输出电压与模拟电压之间具有负相关关系时,第二输出电压与模拟电压之间同样具有负相关关系;另外,第一输出电压与第二输出电压之间的差值被配置为不大于预设的压差阈值,确保低压差线性稳压器LDO的输入、输出电压之间的压差控制在压差阈值之下,从而尽可能减小低压差线性稳压器LDO的功耗。
本方案采用同一路控制信号对DCDC和LDO的输出电压进行控制,DCDC和LDO的输出电压的控制信号关联到同一个控制单元输出的模拟电压,再通过第一、第二控压网络调整DCDC和LDO的输出电压与控制单元输出的模拟电压之间的相关关系及缩放系数,使DCDC和LDO的输出电压同时改变成为可能。
以下结合具体的电路结构进行详细说明。图3为常见的一种DCDC输出电压的控制电路框图,如图3所示,DCDC的输出电压Vi由VDAC、Ra1、Rb1、Rc1、Vref1决定,具体计算方法为:
Figure 58438DEST_PATH_IMAGE001
其中,VDAC为控制单元输出的模拟电压,Vref1为DCDC器件内部的基准电压;Ra1、Rb1、Rc1均为匹配电阻;
参见公式(1),
Figure 933769DEST_PATH_IMAGE002
记为第一缩放系数,由于
Figure 447927DEST_PATH_IMAGE003
小于0,则DCDC的输出电压Vi与模拟电压VDAC之间为负相关的关系。
图4是常见的一种由运放组成的LDO的输出电压控制电路框图,参见图4,LDO(图中标识Q1)的输出电压Vo由VDAC、Ra2、Rb2、Rc2、Vref2决定,具体计算方法为:
Figure 249661DEST_PATH_IMAGE004
其中,Vref2为外部输入的基准电压,该基准电压Vref2经匹配电阻Rb2分压后被提供给运算放大器,Ra2、Rc2同样为匹配电阻。
参见公式(3),
Figure 860771DEST_PATH_IMAGE005
记为第二缩放系数,由于
Figure 89758DEST_PATH_IMAGE006
大于0,因此LDO的输出电压Vo与模拟电压VDAC之间为正相关的关系。
由以上公式可知,DCDC、LDO的输出电压与控制单元输出的模拟电压VDAC之间均为线性相关关系,但是DCDC的输出电压与模拟电压VDAC之间为负相关,而LDO的输出电压与模拟电压VDAC之间为正相关,在这种情况下,无法通过同一个模拟电压VDAC对应的控制信号来同时调整DCDC、LDO的输出电压并确保两者之间的差值为固定值或小于固定值,因此,LDO的输入电压Vi与输出电压Vo之间的差值处于不可控的状态,无法有效降低LDO的功耗。但是,如果在DCDC的控制电路中对VDAC增加取反电路,或者在LDO的控制电路中增加取反电路,将DCDC的输出电压、LDO的输出电压与模拟电压VDAC之间的相关关系配置为相同,以在DCDC的控制电路中对VDAC增加取反电路为例,则公式(2)转换为:
Figure 91212DEST_PATH_IMAGE007
则LDO的输入电压与输出电压之间的差值为:
Figure 86850DEST_PATH_IMAGE008
公式(6)中,有唯一变量VDAC,如果令A1=A2,则△V为一个定值,而与VDAC无关。说明在LDO的输出范围内,LDO的输入、输出电压之间的压差均为
Figure 490149DEST_PATH_IMAGE009
。由此可见,只需要改变匹配电阻的大小和基准电压Vref1、Vref2的值就可以设定LDO的固定压差值,从而达到实现自动降低LDO电路功耗的目的。
本方案的核心思想在于将DCDC和LDO的输出电压的控制信号关联到同一个控制单元,即由同一个控制单元同时控制DCDC和LDO的输出电压,并将DCDC、 LDO的输出电压与控制单元输出的模拟电压VDAC之间的相关关系配置为相同,且第一缩放系数与第二缩放系数的值相等,通过这种配置实现DCDC和LDO电压控制网络对控制单元输出的模拟电压VDAC的增益消除;此外,通过对DCDC和LDO的输出电压的控制电路中的匹配电阻和/或基准电压进行配置,使DCDC和LDO的输出电压之间的差值为所需的固定压差,从而达到自动降低LDO功耗的目的。
下面结合两个不同的实施例和附图对本发明提供的电源电路的结构和工作原理进行详细说明。
实施例一
本实施例在DCDC的控制电路中对VDAC增加取反电路,图5是本实施例提供的自动降低LDO功耗的电源电路的结构示意图,为了保证DCDC与LDO对VDAC变量的增益保持一样,且偏移量具有固定差值,本实施例在DCDC的控制电路中引入负放大倍数和偏置电压。参见图5,该电源电路中的第一控压网络包括第一取反电路和第一匹配电路;
第一取反电路包括运算放大器AMP1,该运算放大器AMP1的反相输入端连接DAC的输出端以接收DAC输出的模拟电压VDAC,同相输入端接收输入电压Vb,输出端连接第一匹配电路的第一端;第一匹配电路的第二端与DCDC转换器的输入端相连,第三端接地,第四端连接DCDC转换器的输出端;DCDC转换器的输出端与低压差线性稳压器LDO的第一输入端相连;通过运算放大器AMP1来调整DCDC与VDAC之间的相关关系;优选的,该第一取反电路还包括取样电阻R1和R2;取样电阻R1设置在DAC的输出端与运算放大器AMP1的反相输入端之间,取样电阻R2设置在运算放大器AMP1的反相输入端与输出端之间。运算放大器AMP1的输出电压通过取样电阻R1和R2反馈到运放的反相输入端,构成电压串联负反馈放大电路。
本实施例中,第一匹配电路包括匹配电阻Ra1、Rb1、Rc1;匹配电阻Ra1的第一端连接运算放大器AMP1的输出端,该匹配电阻Ra1的第二端与匹配电阻Rb1、匹配电阻Rc1的第一端连接形成的公共端点与DCDC转换器的输入端相连;匹配电阻Rb1的第二端接地,匹配电阻Rc1的第二端连接DCDC转换器的输出端。需要指出的是,第一匹配电路的具体组成结构并不局限于包含匹配电阻Ra1、Rb1、Rc1的上述结构。
第二控压网络包括运算放大器AMP2和第二匹配电路;该运算放大器AMP2的反相输入端连接控制单元的输出端以接收模拟电压VDAC,同相输入端与第二匹配电路的第一端相连,输出端与低压差线性稳压器LDO的第二输入端相连;第二匹配电路的第二端用于接收输入电压Vref2,第三端接地,第四端与低压差线性稳压器LDO的输出端相连。本实施例中,第二匹配电路包括匹配电阻Ra2、Rb2、Rc2;匹配电阻Ra2、Rb2、Rc2的第一端连接形成的公共端与运算放大器AMP2的同相输入端相连,匹配电阻Ra2的第二端接地,匹配电阻Rb2的第二端接收第二输入电压,匹配电阻Rc2的第二端与低压差线性稳压器LDO的输出端相连。需要指出的是,第二匹配电路的具体组成结构并不局限于包含匹配电阻Ra2、Rb2、Rc2的上述结构。
图5中,以运算放大器AMP1为主构成的取反电路的输出为:
Figure 155617DEST_PATH_IMAGE010
将公式(7)与公式(1)结合,得到增加取反电路之后DCDC的输出电压Vi为:
Figure 644367DEST_PATH_IMAGE011
参见公式(8),增加取反电路之后,DCDC与VDAC之间的第一缩放系数由原先的
Figure 178117DEST_PATH_IMAGE012
两者由原先的负相关变为正相关;
对比公式(3),令
Figure 435923DEST_PATH_IMAGE013
,则LDO的输入电压Vi与输出电压Vo之间的差值与DAC输出的模拟电压VDAC无关,为一个固定值
Figure 537871DEST_PATH_IMAGE014
;也就是说,通过对电源电路中的取样电阻R1、R2以及匹配电阻Ra1、Rc1、Ra2、Rb2的阻值进行配置使其满足
Figure 513917DEST_PATH_IMAGE015
,即可实现DCDC、LDO对VDAC的增益消除;为了保证LDO功耗足够小,压差一般控制在0.5-1V,即通过对取样电阻R1、R2、匹配电阻Ra1、Rb1、Rc1、Rb2、Rc2以及Vref1、Vref2、Vb的参数配置使
Figure 585778DEST_PATH_IMAGE016
的值在0.5-1V之间即可。
实施例二
本实施例在LDO的控制电路中对VDAC增加取反电路,图5是本实施例提供的自动降低LDO功耗的电源电路的结构示意图,为了保证DCDC与LDO对VDAC变量的增益保持一样,且偏移量具有固定差值,本实施例在LDO的控制电路中引入负放大倍数和偏置电压。参见图6,该电源电路中的第一控压网络包括第三匹配电路;
该第三匹配电路的第一端连接DAC的输出端以接收模拟电压VDAC,第二端与DCDC转换器的输入端相连,第三端接地,第四端连接DCDC转换器的输出端;DCDC转换器的输出端与低压差线性稳压器LDO的第一输入端相连;作为一个具体的示例,第三匹配电路包括匹配电阻Ra1、Rb1、Rc1;匹配电阻Ra1的第一端连接DAC的输出端,该匹配电阻Ra1的第二端与匹配电阻Rb1、Rc1的第一端连接形成的公共端点与DCDC转换器的输入端相连;匹配电阻Rb1的第二端接地,匹配电阻Rc1的第二端连接DCDC转换器的输出端。
第二控压网络包括第二取反电路、运算放大器AMP2以及第四匹配电路;本实施例中,该第二取反电路同样采用运算放大器AMP1,该运算放大器AMP1的反相输入端连接DAC的输出端以接收模拟电压VDAC,同相输入端接收输入电压Vb,输出端连接与运算放大器AMP2的反相输入端相连;优选的,该第二取反电路还包括取样电阻R1和R2;取样电阻R1设置在DAC的输出端与运算放大器AMP1的反相输入端之间,取样电阻R2设置在运算放大器AMP1的反相输入端与输出端之间。运算放大器AMP1的输出电压通过取样电阻R1和R2反馈到运放的反相输入端,构成电压串联负反馈放大电路。
运算放大器AMP2的同相输入端与第四匹配电路的第一端相连,输出端连接低压差线性稳压器LDO的第二输入端;第四匹配电路的第二端用于接收输入电压Vref2,第三端接地,第四端与低压差线性稳压器LDO的输出端相连。
本实施例中,第四匹配电路包括匹配电阻Ra2、Rb2、Rc2;该匹配电阻Ra2、Rb2、Rc2的第一端连接形成的公共端点与运算放大器AMP2的同相输入端相连,匹配电阻Ra2的第二端接地,匹配电阻Rb2的第二端接收输入电压Vref2,匹配电阻Rc2的第二端与低压差线性稳压器LDO的输出端相连。需要指出的是,第四匹配电路的具体组成结构并不局限于包含匹配电阻Ra2、Rb2、Rc2的上述结构。
图6中,以运算放大器AMP1为主构成的取反电路的输出为:
Figure 963670DEST_PATH_IMAGE017
将公式(9)与公式(3)结合,得到增加取反电路之后LDO的输出电压Vo为:
Figure 970940DEST_PATH_IMAGE018
参见公式(10),增加取反电路之后,LDO与VDAC之间的第一缩放系数由原先的
Figure 434283DEST_PATH_IMAGE019
,两者由原先的正相关变为负相关;
对比公式(1),令
Figure 309835DEST_PATH_IMAGE020
,则LDO的输入电压Vi与输出电压Vo之间的差值与DAC输出的模拟电压VDAC无关,为一个固定值
Figure 542233DEST_PATH_IMAGE021
;也就是说,通过对电源电路中的取样电阻R1、R2以及匹配电阻Ra1、Rc1、Ra2、Rb2的阻值进行配置使其满足
Figure 985984DEST_PATH_IMAGE022
,即可实现DCDC、LDO对VDAC的增益消除;为了保证LDO功耗足够小,压差一般控制在0.5-1V,即通过对取样电阻R1、R2、匹配电阻Ra1、Rb1、Rc1、Rb2、Rc2以及Vref1、Vref2、Vb的参数配置使
Figure 671043DEST_PATH_IMAGE023
的值在0.5-1V之间即可。
图7是基于本发明提供的电源电路采集的DCDC、LDO与DAC的输出电压之间的关系曲线,从图7中可以看出,在工作范围内DCDC的输出电压Vi始终保持比LDO的输出电压Vo高0.5V左右的水平,即不论DAC输出的模拟电压如何改变,LDO的输入电压、输出电压之间始终维持0.5V左右的压差,实现了自动降低可调LDO功耗的目的。
本发明提供的自动降低LDO功耗的电源电路具有功耗小、噪声低、纹波小的特点,可应用于各种精密设备中作为供电源,例如将其应用在图形信号发生器中作为稳压电源,由于该电源电路的功耗和发热量小,不会对图形信号发生器的性能造成不良影响。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种自动降低LDO功耗的电源电路,其特征在于,包括:
控制单元,用于将生成的同一模拟电压分别提供给第一控压网络和第二控压网络;
第一控压网络,用于配合DCDC转换器对所述模拟电压执行具有第一缩放系数的线性缩放处理以使DCDC转换器生成第一输出电压;所述第一输出电压被提供给低压差线性稳压器LDO;所述第一控压网络包括第一取反电路和第一匹配电路;
所述第一取反电路包括第一运算放大器,所述第一运算放大器的反相输入端连接控制单元的输出端以接收所述模拟电压,同相输入端接收第一输入电压,输出端连接第一匹配电路的第一端;
所述第一匹配电路的第二端与DCDC转换器的输入端相连,第三端接地,第四端连接DCDC转换器的输出端;
第二控压网络,用于配合低压差线性稳压器LDO对所述模拟电压执行具有第二缩放系数的线性缩放处理以使低压差线性稳压器LDO生成第二输出电压;
所述第一缩放系数、第二缩放系数被配置为相等以实现第一输出电压、第二输出电压对模拟电压的增益抵消,且第一输出电压与第二输出电压之间的差值被配置为不大于预设的压差阈值。
2.如权利要求1所述的自动降低LDO功耗的电源电路,其特征在于,
所述第二控压网络包括第二运算放大器和第二匹配电路;
所述第二运算放大器的反相输入端连接控制单元的输出端以接收所述模拟电压,同相输入端与第二匹配电路的第一端相连,输出端与低压差线性稳压器LDO的第二输入端相连;所述第二匹配电路的第二端用于接收第二输入电压,第三端接地,第四端与低压差线性稳压器LDO的输出端相连。
3.如权利要求2所述的自动降低LDO功耗的电源电路,其特征在于,所述第一取反电路还包括第一取样电阻和第二取样电阻;
所述第一取样电阻设置在控制单元的输出端与第一运算放大器的反相输入端之间,第二取样电阻设置在第一运算放大器的反相输入端与输出端之间。
4.如权利要求2所述的自动降低LDO功耗的电源电路,其特征在于,所述第一匹配电路包括第一、第二、第三匹配电阻;
所述第一匹配电阻的第一端连接第一运算放大器的输出端,该第一匹配电阻的第二端与第二匹配电阻、第三匹配电阻的第一端连接形成的公共端点与DCDC转换器的输入端相连;所述第二匹配电阻的第二端接地,第三匹配电阻的第二端连接DCDC转换器的输出端。
5.如权利要求2所述的自动降低LDO功耗的电源电路,其特征在于,所述第二匹配电路包括第四、第五、第六匹配电阻;
所述第四、第五、第六匹配电阻的第一端连接形成的公共端与第二运算放大器的同相输入端相连,第四匹配电阻的第二端接地,第五匹配电阻的第二端接收第二输入电压,第六匹配电阻的第二端与低压差线性稳压器LDO的输出端相连。
6.一种自动降低LDO功耗的电源电路,其特征在于,包括:
控制单元,用于将生成的同一模拟电压分别提供给第一控压网络和第二控压网络;
第一控压网络,用于配合DCDC转换器对所述模拟电压执行具有第一缩放系数的线性缩放处理以使DCDC转换器生成第一输出电压;所述第一输出电压被提供给低压差线性稳压器LDO;
第二控压网络,用于配合低压差线性稳压器LDO对所述模拟电压执行具有第二缩放系数的线性缩放处理以使低压差线性稳压器LDO生成第二输出电压;所述第二控压网络包括第二取反电路、第四运算放大器以及第四匹配电路;
所述第二取反电路包括第三运算放大器,该第三运算放大器的反相输入端连接控制单元的输出端以接收所述模拟电压,同相输入端接收第三输入电压,输出端连接与第四运算放大器的反相输入端相连;
所述第四运算放大器的同相输入端与第四匹配电路的第一端相连,输出端连接低压差线性稳压器LDO的第二输入端;所述第四匹配电路的第二端用于接收第二输入电压,第三端接地,第四端与低压差线性稳压器LDO的输出端相连;
所述第一缩放系数、第二缩放系数被配置为相等以实现第一输出电压、第二输出电压对模拟电压的增益抵消,且第一输出电压与第二输出电压之间的差值被配置为不大于预设的压差阈值。
7.如权利要求6所述的自动降低LDO功耗的电源电路,其特征在于,所述第一控压网络包括第三匹配电路;
所述第三匹配电路的第一端连接控制单元的输出端以接收所述模拟电压,第二端DCDC转换器的输入端相连,第三端接地,第四端连接DCDC转换器的输出端;DCDC转换器的输出端与低压差线性稳压器LDO的第一输入端相连。
8.如权利要求7所述的自动降低LDO功耗的电源电路,其特征在于,所述第二取反电路还包括第三取样电阻和第四取样电阻;
所述第三取样电阻设置在控制单元的输出端与第三运算放大器的反相输入端之间,第四取样电阻设置在第三运算放大器的反相输入端与输出端之间。
9.如权利要求7所述的自动降低LDO功耗的电源电路,其特征在于,所述第三匹配电路包括第七、第八、第九匹配电阻;
所述第七匹配电阻的第一端连接控制单元的输出端以接收所述模拟电压,该第七匹配电阻的第二端与第八匹配电阻、第九匹配电阻的第一端连接形成的公共端点与DCDC转换器的输入端相连;所述第八匹配电阻的第二端接地,第九匹配电阻的第二端连接DCDC转换器的输出端。
10.如权利要求7所述的自动降低LDO功耗的电源电路,其特征在于,所述第四匹配电路包括第十、第十一、第十二匹配电阻;
所述第十、第十一、第十二匹配电阻的第一端连接形成的公共端点与第四运算放大器的同相输入端相连,该第十匹配电阻的第二端接地,第十一匹配电阻的第二端接收第四输入电压,第十二匹配电阻的第二端与低压差线性稳压器LDO的输出端相连。
11.一种信号发生器,其特征在于,该信号发生器采用权利要求1-10任一项所述的自动降低LDO功耗的电源电路作为供电源。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113271004A (zh) * 2021-05-21 2021-08-17 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 一种高精度软件可调升压电源
CN115173673A (zh) * 2022-08-15 2022-10-11 芯洲科技(北京)有限公司 供电装置和供电系统
CN117614273A (zh) * 2023-11-22 2024-02-27 上海鳗微科技有限公司 用于射频电源设备的供电电路、射频电源设备
CN117477952B (zh) * 2023-12-27 2024-03-05 吉林省龙电电气有限公司 基于多路电压输出可调的电源模块

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI234339B (en) * 2004-03-25 2005-06-11 Richtek Techohnology Corp High-efficiency voltage transformer
CN104092375B (zh) * 2014-07-17 2016-08-31 电子科技大学 一种两级串联dc-dc变换器
CN205622514U (zh) * 2016-04-29 2016-10-05 深圳市华芯邦科技有限公司 混合型电路的直流电能降压变换装置
CN111211690A (zh) * 2020-03-09 2020-05-29 苏州华兴源创科技股份有限公司 一种电源电路
CN211405861U (zh) * 2020-07-30 2020-09-01 武汉精立电子技术有限公司 一种可降低电源纹波的高精度可调电源电路及电源设备

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