CN112416041A

CN112416041A - 一种数字低压差稳压器、晶体管抗老化方法及电子设备

Info

Publication number: CN112416041A
Application number: CN202011297770.9A
Authority: CN
Inventors: 吴春红; 金军贵
Original assignee: Haiguang Information Technology Co Ltd
Current assignee: Haiguang Information Technology Co Ltd
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2040-11-18
Also published as: CN112416041B

Abstract

本申请涉及一种数字低压差稳压器、晶体管抗老化方法及电子设备，属于电子技术领域。该稳压器包括：晶体管阵列、第一控制器以及扩展循环单元；第一控制器用于生成环路控制信号；扩展循环单元用于将输入的K位信号(环路控制信号中的第K位至第1位信号)扩展成具有i位有效位，且与2^K‑1个晶体管一一对应的2^K‑1位逻辑信号，前一时刻与后一时刻对应的2^K‑1位逻辑信号中的i位有效位中至少有一位有效位的位置不同，使得前一时刻与后一时刻导通的晶体管不同。通过将输入的K位信号扩展成2^K‑1位逻辑信号，使得导通的晶体管不再是固定的，可以在2^K‑1晶体管中进行切换，从而避免晶体管长时间工作而加快老化，延长使用寿命。

Description

一种数字低压差稳压器、晶体管抗老化方法及电子设备

技术领域

本申请属于电子技术领域，具体涉及一种数字低压差稳压器、晶体管抗老化方法及电子设备。

背景技术

数字低压差稳压器(Digital Low Dropout regulatOr，DLDO)是一种数字型直流(DC)线性稳压器，可以为不同的负载(loading)提供可配置的电流和可配置的电压。DLDO的大晶体管通常是由几组相同的晶体管阵列(clone array)构成的。每组晶体管阵列又可以按照权重分割成不同的小组，权重最大的称为最高有效位(Most Significant Bit，MSB)，最小的称为最低有效位(Least Significant Bit，LSB)。当DLDO的负载处于空闲状态(idle)或者低功耗模式时，需要的电流很小，因此DLDO控制器输出的环路控制信号(Loopdata in[N:1]，N为正整数)中仅有低几位(如低3位)有变化，仅把几个权重较小的晶体管打开，提供较小的电流。这几个权重较小的晶体管总是在工作，而其他的晶体管在负载处于空闲状态或低功耗模式下是不工作的。长此以往，这几个一直在工作的晶体管老化更快，使用寿命减少。

发明内容

鉴于此，本申请的目的在于提供一种数字低压差稳压器、晶体管抗老化方法及电子设备，以改善现有数字低压差稳压器中部分晶体管容易老化的问题。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种数字低压差稳压器，包括：晶体管阵列、第一控制器、扩展循环单元；第一控制器用于生成环路控制信号，所述环路控制信号的位宽为N，N为正整数；所述扩展循环单元的输入端用于接收所述环路控制信号中的第K位至第1位信号所述扩展循环单元的输出端与所述晶体管阵列中的与K位信号对应的2^K-1个晶体管连接，K为正整数且小于N；所述扩展循环单元，用于将输入的K位信号扩展成具有i位有效位，且与所述2^K-1个晶体管一一对应的2^K-1位逻辑信号，i为大于等于0，小于等于2^K-1的整数；其中，i为所述K位信号和所述逻辑信号当前分别能够导通的晶体管的数量，前一时刻对应的2^K-1位逻辑信号中的i位有效位与后一时刻对应的2^K-1位逻辑信号中的i位有效位中至少有一位有效位的位置不同，使得前一时刻与后一时刻导通的晶体管不同。

本申请实施例中，通过扩展循环单元将输入的K位信号扩展成具有i位有效位的2^K-1位逻辑信号，使得逻辑信号中的一位仅对应2^K-1个晶体管中的一个晶体管，且逻辑信号中的不同位对应的晶体管不同，从而使得2^K-1个晶体管可以单独控制，同时，由于前一时刻对应的2^K-1位逻辑信号中的i位有效位与后一时刻对应的2^K-1位逻辑信号中的i位有效位中至少有一位有效位的位置不同，使得导通的晶体管不再是固定的，可以在2^K-1晶体管中进行切换，从而避免晶体管长时间工作而加快老化，延长使用寿命。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述数字低压差稳压器还包括：选择器，所述扩展循环单元的输出端与所述选择器的输入端连接，所述选择器的第一输出端与所述K位信号对应的2^K-1个晶体管连接，所述选择器的第二输出端与所述环路控制信号中的第y位对应的2^y-1个晶体管中的2^K-1个晶体管连接，所述选择器的控制端与选择信号连接，y为大于等于K+1，小于等于N的整数；所述选择器，用于根据所述选择信号来选择所述2^K-1位逻辑信号是控制所述K位信号对应的2^K-1个晶体管还是所述第y位对应的2^K-1个晶体管。

本申请实施例中，通过从环路控制信号的高位([N:K+1])中选择第y位对应的2^y-1个晶体管中的2^K-1个晶体管与K位信号对应的2^K-1个晶体管来构成选择器的候选项，使得当DLDO的负载处于空闲状态或者低功耗模式时，导通的晶体管除了在K位信号对应的2^K-1个晶体管之间循环外，还可以在第y位对应的2^K-1个晶体管中进行循环，这样能进一步缓解K位信号对应的2^K-1个晶体管的衰老速度。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述数字低压差稳压器还包括：选择器，包括N-K+1个输出端，所述扩展循环单元的输出端与所述选择器的输入端连接，所述选择器的控制端与选择信号连接，所述选择器的第一输出端与所述K位信号对应的2^K-1个晶体管连接，所述选择器剩余的N-K个输出端分别与所述环路控制信号中的第K+1位至第N位各自对应的晶体管中的2^K-1个晶体管连接；所述选择器，用于根据所述选择信号来选择所述2^K-1位逻辑信号控制的目标晶体管组，所述目标晶体管组为N-K+1个由2^K-1个晶体管构成的晶体管组中的任一晶体管组，其中，所述选择信号的位宽为N-K+1，每一位控制一个晶体管组。

本申请实施例中，通过从环路控制信号[N:K+1]中的每一位控制的晶体管中各取出一个晶体管组(2^K-1)来与K位信号对应的晶体管组一起构成选择器的候选晶体管组，以增大选择器可选择的数量，进而进一步缓解各个晶体管的衰老速度。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述扩展循环单元包括：温度计译码器，所述温度计译码器的输入端用于接收所述环路控制信号中的第K位至第1位信号，所述温度计译码器的输出端与循环码电路连接，所述温度计译码器，用于将输入的所述K位信号译码成具有i位有效位的2^K-1位逻辑信号；所述循环码电路，与所述晶体管阵列中的与所述K位信号对应的2^K-1个晶体管连接，所述循环码电路，用于按照特定顺序调整所述2^K-1位逻辑信号中的i位有效位的位置。本申请实施例中，采用温度计译码器+循环码电路相组合的硬件方式，周期性地调整2^K-1位逻辑信号中的i位有效位的位置，使得导通的晶体管可以在2^K-1晶体管中进行循环，尽可能的使每个导通的晶体管的时间相同。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述循环码电路包括：2^K-1个与门，所述2^K-1位逻辑信号与所述2^K-1个与门一一对应；针对每一个与门，该与门的第一输入端与所述2^K-1位逻辑信号中的对应位连接，该与门的第二输入端外接设置信号，该与门的输出端与对应的触发器连接；与所述2^K-1个与门一一对应的2^K-1个触发器，所述2^K-1个触发器还与所述2^K-1个晶体管一一对应；所述2^K-1个触发器串接，形成触发器链；位于所述触发器链首端的触发器的输入端还与位于所述触发器链尾端的触发器的输出端连接；针对每一个触发器，该触发器的设定端与对应的与门的输出端连接，该触发器的复位端接地，该触发器的输出端还与对应的晶体管连接。

本申请实施例中，采用触发器+与门相组合的循环码电路来周期性地调整2^K-1位逻辑信号中的i位有效位的位置，具有电路简单、便于实施的优点。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述扩展循环单元包括：温度计译码器，所述温度计译码器的输入端用于接收所述环路控制信号中的第K位至第1位信号，所述温度计译码器的输出端与随机数生成器连接，所述温度计译码器，用于将输入的所述K位信号译码成具有i位有效位的2^K-1位逻辑信号；所述随机数生成器，与所述晶体管阵列中的与所述K位信号对应的2^K-1个晶体管连接，所述随机数生成器，用于周期性地随机调整所述2^K-1位逻辑信号中的i位有效位的位置。

本申请实施例中，采用温度计译码器+随机数生成器相组合的硬件方式，周期性地随机调整2^K-1位逻辑信号中的i位有效位的位置，使得导通的晶体管可以在2^K-1晶体管中进行切换，丰富了方案，增加了方案的可选择性。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述扩展循环单元为固化有特定程序的第二控制器；所述特定程序被所述第二控制器运行时，用于根据输入的K位信号确定所述K位信号当前能够导通的晶体管的数量i；以及根据晶体管导通数i将输入的K位信号扩展成具有i位有效位的2^K-1位逻辑信号；以及还用于周期性地或随机地调整所述2^K-1位逻辑信号中的i位有效位的位置，使得前一时刻与后一时刻导通的晶体管不同。

本申请实施例中，采用软件的方式来将输入的K位信号扩展成具有i位有效位的2^K-1位逻辑信号，可以简化电路的面积。

第二方面，本申请实施例提供了一种晶体管抗老化方法，应用于数字低压差稳压器，所述数字低压差稳压器包括：晶体管阵列、第一控制器以及第二控制器；所述第一控制器用于生成环路控制信号，所述环路控制信号的位宽为N，N为正整数；所述第二控制器的输入端用于接收所述环路控制信号中的第K位至第1位信号，K为正整数且小于N，所述第二控制器的输出端与所述晶体管阵列中的与K位信号对应的2^K-1个晶体管连接；所述方法包括：所述第二控制器根据输入的K位信号确定所述K位信号当前能够导通的晶体管的数量i，i为大于等于0，小于等于2^K-1的整数；所述第二控制器根据晶体管导通数i将输入的K位信号扩展成具有i位有效位的2^K-1位逻辑信号，其中，所述2^K-1位逻辑信号与所述2^K-1个晶体管一一对应；所述第二控制器周期性地或随机地调整所述2^K-1位逻辑信号中的i位有效位的位置，使得前一时刻与后一时刻导通的晶体管不同。

结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述数字低压差稳压器还包括：包括N-K+1个输出端的选择器，所述第二控制器的输出端与所述选择器的输入端连接，所述选择器的控制端与所述第二控制器的控制端连接，所述选择器的第一输出端与所述K位信号对应的2^K-1个晶体管连接，所述选择器剩余的N-K个输出端分别与所述环路控制信号中的第K+1位至第N位各自对应的晶体管中的2^K-1个晶体管连接；所述方法还包括：

所述第二控制器根据所述选择器的输出端连接的由2^K-1个晶体管构成的晶体管组的组数N-K+1，生成位宽为N-K+1的选择信号，所述选择信号用于控制所述选择器选择所述2^K-1位逻辑信号控制的目标晶体管组，所述目标晶体管组为N-K+1个晶体管组中的任一晶体管组，所述选择信号中的每一位控制一个晶体管组。

第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：负载和如上述第一方面实施例和/或结合第一方面实施例的任一种可能的实施方式提供的数字低压差稳压器，所述负载与所述数字低压差稳压器的输出端连接。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本申请的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1为现有数字低压差稳压器的结构示意图。

图2示出了本申请实施例提供的一种数字低压差稳压器的结构示意图。

图3示出了本申请实施例提供的一种扩展循环单元的结构示意图。

图4示出了本申请实施例提供的一种循环码电路的原理示意图。

图5示出了本申请实施例提供的又一种数字低压差稳压器的结构示意图。

图6示出了本申请实施例提供的一种晶体管抗老化方法的流程示意图。

具体实施方式

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描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

再者，本申请中术语“和/或”，仅仅是一种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。

如图1所示，为现有数字低压差稳压器的结构示意图，鉴于目前的数字低压差稳压器，当DLDO的负载处于空闲状态(idle)或者低功耗模式时，DLDO控制器输出的位宽为N的环路控制信号(Loop data in[N:1]，N为正整数)中仅有低几位(如低3位)有变化，仅把这几个权重较小的晶体管打开，使得这几个权重较小的晶体管总是在工作，而其他的晶体管在负载处于空闲状态或低功耗模式下是不工作的。长此以往，这几个一直在工作的晶体管老化更快，使用寿命减少。其中，环路控制信号中的逻辑0使晶体管打开，逻辑1使晶体管关闭。当负载处于空闲状态(idle)或者低功耗模式时，假设Loop data in[N:1]中仅有低三位有变化，其余高位均为1，则Loop data in[3:1]最小是000(共有7个晶体管导通)，最大是111(没有晶体管导通)，共有八种状态。例如，当为110时，最低位对应的晶体管(共2⁰个)导通，当为101时，第二位对应的晶体管(共2¹个)导通，当为011时，第三位对应的晶体管(共2²个)导通，以此类推，通过调整低3位的逻辑值，来调整导通的晶体管数，以适应电流变化需求。

鉴于此，本申请实施例中提供了一种数字低压差稳压器，通过新增扩展循环单元，使得当负载处于空闲状态(idle)或者低功耗模式时，环路控制信号中的低几位对应的晶体管可以循环导通，以避免晶体管长时间工作而加快老化，延长其使用寿命。下面将结合图2对本申请实施例提供的数字低压差稳压器进行说明。该数字低压差稳压器包括：第一控制器、晶体管阵列和扩展循环单元。

其中，第一控制器，用于根据DLDO的电压输出端的电压，生成位宽为N的环路控制信号(Loop data in[N:1])，以此来调整输出电压，使其稳定。

晶体管阵列，包括2^N-1个晶体管，受环路控制信号的控制，通过环路控制信号来控制导通的晶体管数，以此来调整输出电压以及电流。

扩展循环单元的输入端用于接收环路控制信号中的第K位至第1位信号(也即扩展循环单元的输入端的信号为环路控制信号中的第K位至第1位信号)，K为正整数且小于N，扩展循环单元的输出端与晶体管阵列中的与K位信号(第K位至第1位信号)对应的2^K-1个晶体管连接。扩展循环单元，用于将输入的K位信号扩展成具有i位有效位，且与2^K-1个晶体管一一对应的2^K-1位逻辑信号。i为K位信号和2^K-1位逻辑信号当前分别能够导通的晶体管的数量，也即K位信号当前分别能够导通的晶体管的数量与和2^K-1位逻辑信号当前分别能够导通的晶体管的数量相同。前一时刻对应的2^K-1位逻辑信号中的i位有效位与后一时刻对应的2^K-1位逻辑信号中的i位有效位中至少有一位有效位的位置不同，使得前一时刻与后一时刻导通的晶体管不同，i为大于等于0，小于等于2^K-1的整数，也即，i为整数，且0≤i≤2^K-1。其中，2^K-1位逻辑信号中的一位与2^K-1个晶体管的一个晶体管对应，不同位对应的晶体管不同。

为了便于理解，举例进行说明，若K＝3，则扩展循环单元将输入的3位信号扩展成具有i位有效位的7位逻辑信号输出；若K＝4，则扩展循环单元将输入的4位信号扩展成具有i位有效位的15位逻辑信号输出，以此类推。其中，K位信号当前能够导通的晶体管数与2^K-1位逻辑信号当前能够导通的晶体管数相同，均为i，例如，K位信号为000，则2^K-1位逻辑信号也为0000000，若K位信号为111，则2^K-1位逻辑信号也为1111111，若K位信号为011，则只需要保证这7位逻辑信号中具有4位有效位(逻辑0)即可，而无需关注这4有效位的位置，且前一时刻与后一时刻这4位有效位中至少有一位有效位的位置不同，使得前一时刻与后一时刻导通的晶体管不同，例如，clk1(时刻1)，对应的7位逻辑信号为0000111，clk2(时刻2)，对应的7位逻辑信号为1000011，clk3(时刻3)，对应的7位逻辑信号为1100001，clk4(时刻4)，对应的7位逻辑信号为1110000，clk5(时刻5)，对应的7位逻辑信号为0111000，clk6(时刻6)，对应的7位逻辑信号为0011100，clk7(时刻7)，对应的7位逻辑信号为0001110，clk8(时刻8)，对应的7位逻辑信号为0000111……。这样，使得原本固定的导通晶体管可以在七个功率管之间循环，不再是固定导通，延长了固定功率管的老化时间。进一步地，若K位信号为011，则原来只能固定导通编号为1-7中的4-7这几个晶体管，而采用本申请的方法后，可以导通编号为1-7这7个晶体管中的任意4个晶体管，使得编号为4-7这几个晶体管不再是长时间工作，延长了其老化时间。

需要说明的是，除了按照上述示例的按照特定顺序周期性地调整2^K-1位逻辑信号中的i位有效位的位置外，还可以随机地调整2^K-1位逻辑信号中的i位有效位的位置，只要保证前一时刻与后一时刻i位有效位中至少有一位有效位的位置不同即可。clk1(时刻1)，对应的7位逻辑信号为0000111，clk2(时刻2)，对应的7位逻辑信号为0111000，clk3(时刻3)，对应的7位逻辑信号为0110001……。

其中，扩展循环单元可以是基于硬件的方式实现上述功能，亦可以是基于软件的方式实现上述功能。当扩展循环单元是基于软件的方式实现上述功能时，该扩展循环单元可以是固化有特定程序的第二控制器。该特定程序被第二控制器运行时，用于根据输入的K位信号确定K位信号当前能够导通的晶体管的数量i；以及根据晶体管导通数i将输入的K位信号扩展成具有i位有效位的2^K-1位逻辑信号，其中，2^K-1位逻辑信号中的一位与2^K-1个晶体管的一个晶体管对应；以及还用于周期性地或随机地调整2^K-1位逻辑信号中的i位有效位的位置，使得前一时刻对应的2^K-1位逻辑信号中的i位有效位与后一时刻对应的2^K-1位逻辑信号中的i位有效位中至少有一位有效位的位置不同，从而使得前一时刻与后一时刻导通的晶体管不同。

其中，该第二控制器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的第二控制器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该第二控制器也可以是任何常规的处理器等。

其中，需要说明的是，上述的第一控制器与第二控制器可以是两个相互独立的控制器，也可以是指同一个控制器，在该种实施方式下，数字低压差稳压器仅有一个控制器。

当扩展循环单元是基于硬件的方式实现上述功能时，一种实施方式下，如图3所示，该扩展循环单元包括：温度计译码器以及循环码电路。温度计译码器的输入端用于接收环路控制信号中的第K位至第1位信号，温度计译码器的输出端与循环码电路连接，温度计译码器，用于将输入的K位信号译码成具有i位有效位的2^K-1位逻辑信号。循环码电路与晶体管阵列中的与K位信号对应的2^K-1个晶体管连接，循环码电路，用于按照特定顺序调整2^K-1位逻辑信号中的i位有效位的位置。

一种实施方式下，循环码电路的原理示意图可以如图4所示。该循环码电路包括：2^K-1个与门以及2^K-1个触发器(D Flip Flop，DFF)。2^K-1位逻辑信号中的一位与2^K-1个与门中的一个与门对应，每一个与门对应一个唯一的触发器，每一个触发器对应一个唯一的晶体管。针对每一个与门，该与门的第一输入端与2^K-1位逻辑信号中的对应位连接，该与门的第二输入端外接设置信号(setting)，该与门的输出端与对应的触发器连接。2^K-1个触发器串接，形成触发器链，也即第一个触发器的输出端(Q)与第二个触发器的输入端(D)连接，第二个触发器的输出端(Q)与第三个触发器的输入端(D)连接……第2^K-2个触发器的输出端(Q)与第2^K-1个触发器的输入端(D)连接。此外，位于触发器链首端的触发器的输入端(D)还与位于触发器链尾端的触发器的输出端(Q)连接，以实现循环。针对每一个触发器，该触发器的设定端(set)与对应的与门的输出端连接，该触发器的复位端(reset)接地，该触发器的输出端(Q)还与对应的晶体管连接。开始时，将设置信号(setting)置为1(高电平)，与温度计译码器的输出相与后，输出到触发器的设定端(set)，以设置触发器的初始值，随后将设置信号(setting)置为0(高电平)，让所有触发器的设定端为0，使其保持原有数据在触发器器链中循环。其中，触发器的设定端(set)与复位端(reset)以及初始值的关系如表1所示。

表1

设定端(set)	复位端(reset)	初始值
			1	0	1
0	1	0
			0	0	保持
1	1	不允许同时为1

图4所示的电路图，仅仅是循环码电路的一种实施方式，因此不能将其理解成是对循环码电路的具体限制，例如，一种实施方式下，可以是将图4中的与门利用与非门+非门的方式代替，形成另外的循环码电路。

当扩展循环单元是基于硬件的方式实现上述功能时，又一种实施方式下，该扩展循环单元包括：温度计译码器和随机数生成器。温度计译码器的输入端用于接收环路控制信号中的第K位至第1位信号，温度计译码器的输出端与随机数生成器连接，温度计译码器，用于将输入的K位信号译码成具有i位有效位的2^K-1位逻辑信号。随机数生成器，与晶体管阵列中的与K位信号对应的2^K-1个晶体管连接，随机数生成器，用于根据输入的2^K-1位逻辑信号中的有效位的位数i以及总位数(2^K-1位)，周期性地随机生成总位数相同，且有效位数为i的2^K-1位逻辑信号，从而实现周期性地随机调整2^K-1位逻辑信号中的i位有效位的位置。例如，输入随机数生成器的7位逻辑信号为0000111，clk1(时刻1)，随机数生成器输出的7位逻辑信号为1000110，clk2(时刻2)，随机数生成器输出的7位逻辑信号为0111000，clk3(时刻3)，随机数生成器输出的7位逻辑信号为0110001……。

此外，当DLDO的负载处于空闲状态(idle)或者低功耗模式时，除了使导通的晶体管在K位信号对应的2^K-1个晶体管之间循环外，还可以在第K+1位至第N位对应的晶体管中进行循环。由于当DLDO的负载处于空闲状态(idle)或者低功耗模式时，N位的环路控制信号中仅有K位信号有变化，第K+1位至第N位均为1，对应的晶体管均关闭，因此可以从Loopdata in[N:K+1]中每一位控制的晶体管中各取出一个晶体管组(2^K-1)，也即从第K+1位信号对应的晶体管(共2^K个)中取出2^K-1个晶体管，从第K+2位信号对应的晶体管(共2^K+1个)中取出2^K-1个晶体管……从第N位信号对应的晶体管(共2^N-1个)中取出2^K-1个晶体管，有N-K组，再加上K位信号对应的2^K-1个晶体管，共有N-K+1个由2^K-1个晶体管形成的晶体管组。利用选择器来选择具体控制的晶体管组(目标晶体管组)，再根据2^K-1位逻辑信号来实现导通的晶体管在选择出的目标晶体管组中进行循环。此时，该数字低压差稳压器还包括：选择器。

其中，如图5所示，该选择器包括N-K+1个输出端，扩展循环单元的输出端与选择器的输入端连接，选择器的控制端与选择信号(位宽为N-K+1，每一位控制一个晶体管组)连接，选择器的第一输出端与K位信号对应的2^K-1个晶体管连接，选择器剩余的N-K个输出端分别与环路控制信号中的第K+1位至第N位各自对应的晶体管中的2^K-1个晶体管连接。

选择器，用于根据选择信号来选择2^K-1位逻辑信号控制的目标晶体管组，目标晶体管组为N-K+1个由2^K-1个晶体管构成的晶体管组中的任意晶体管组。具体为，根据选择信号中的有效位所在位置来选择与该有效位位置对应的晶体管组工作。为了便于理解，以逻辑1表示有效进行示例，假设N-K+1＝5，若选择信号为00001，则目标晶体管组为K位信号对应的2^K-1个晶体管构成的晶体管组，若选择信号为00010，则目标晶体管组为第K+1位信号对应的2^K-1个晶体管构成的晶体管组，若选择信号为10000，则目标晶体管组为第K+4位(也即第N位)信号对应的2^K-1个晶体管构成的晶体管组。通过选择信号中的有效位的位置，使得选择器选择的目标晶体管组可以为N-K+1个由2^K-1个晶体管构成的晶体管组中的任一晶体管组。

其中，上述的选择信号可以是第一控制器输出的，也可以是第二控制器输出的。

此外，除了可以从第K+1位至第N位各自对应的晶体管中各取出一组由2^K-1个晶体管构成的晶体管组外，还可以是从中取出部分晶体管组，例如，假设Loop data in[N:K+1]为Loop data in[7:4]，则可以是从这4组(从第4位至第7位各自对应的晶体管中各取出一组，共4组)中取1组、2组或3组来与Loop data in[3:1]对应的晶体管组一起构成选择器的候选晶体管组。为了便于理解，以从N-K中取出任意一组为例，此时，扩展循环单元的输出端与选择器的输入端连接，选择器的第一输出端与K位信号对应的2^K-1个晶体管连接；选择器的第二输出端与环路控制信号中的第y位对应的2^y-1个晶体管中的2^K-1个晶体管连接，y为大于等于K+1，小于等于N的整数，也即，y为整数，且K+1≤y≤N。选择器的控制端与选择信号连接，选择器用于根据选择信号来选择2^K-1位逻辑信号是控制K位信号对应的2^K-1个晶体管还是第y位对应的2^K-1个晶体管。其中，在该种实施方式下，选择信号的位数可以为1，例如，若该位为逻辑0，则选择器用于选择2^K-1位逻辑信号控制K位信号对应的2^K-1个晶体管工作，若该位为逻辑1，则选择器用于选择2^K-1位逻辑信号控制第y位对应的2^K-1个晶体管工作，当然也可以反过来。

本申请实施例还提供了一种应用于数字低压差稳压器的晶体管抗老化方法，下面将结合图6，对本申请实施例提供的晶体管抗老化方法进行说明。其中，数字低压差稳压器包括：晶体管阵列、第一控制器以及第二控制器；所述第一控制器用于生成环路控制信号，所述环路控制信号的位宽为N，N为正整数；所述第二控制器的输入端用于接收所述环路控制信号中的第K位至第1位信号，K为正整数且小于N，所述第二控制器的输出端与所述晶体管阵列中的与K位信号对应的2^K-1个晶体管连接。

步骤S101：所述第二控制器根据输入的K位信号确定所述K位信号当前能够导通的晶体管的数量i。

其中，i为大于等于0，小于等于2^K-1的整数。

步骤S102：所述第二控制器根据晶体管导通数i将输入的K位信号扩展成具有i位有效位的2^K-1位逻辑信号。

其中，2^K-1位逻辑信号与所述2^K-1个晶体管一一对应，也即，所述2^K-1位逻辑信号中的一位与所述2^K-1个晶体管的一个晶体管对应，且不同的位对应的晶体管不同。

步骤S103：所述第二控制器周期性地或随机地调整所述2^K-1位逻辑信号中的i位有效位的位置，使得前一时刻与后一时刻导通的晶体管不同。

可选地，所述数字低压差稳压器还包括：包括N-K+1个输出端的选择器，所述第二控制器的输出端与所述选择器的输入端连接，所述选择器的控制端与所述第二控制器的控制端连接，所述选择器的第一输出端与所述K位信号对应的2^K-1个晶体管连接，所述选择器剩余的N-K个输出端分别与所述环路控制信号中的第K+1位至第N位各自对应的晶体管中的2^K-1个晶体管连接。此时，所述方法还包括：所述第二控制器根据所述选择器的输出端连接的由2^K-1个晶体管构成的晶体管组的组数N-K+1，生成位宽为N-K+1的选择信号，所述选择信号用于控制所述选择器选择所述2^K-1位逻辑信号控制的目标晶体管组，所述目标晶体管组为N-K+1个晶体管组中的任一晶体管组，所述选择信号中的每一位控制一个晶体管组。

本申请实施例所提供的方法，其实现原理及产生的技术效果和前述装置实施例相同，为简要描述，方法实施例部分未提及之处，可参考前述装置实施例中相应内容。

本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括负载和如上述的数字低压差稳压器。其中、负载可以是处理器、存储器等需要由数字低压差稳压器供电的器件。

其中，上述的电子设备，包括但不限于计算机、平板电脑、智能手机、服务器等。

本申请实施例所提供的电子设备，其实现原理及产生的技术效果和前述数字低压差稳压器实施例相同，为简要描述，电子设备实施例部分未提及之处，可参考前述数字低压差稳压器实施例中相应内容。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种数字低压差稳压器，其特征在于，包括：

晶体管阵列；

第一控制器，用于生成环路控制信号，所述环路控制信号的位宽为N，N为正整数；

扩展循环单元，所述扩展循环单元的输入端用于接收所述环路控制信号中的第K位至第1位信号，所述扩展循环单元的输出端与所述晶体管阵列中的与K位信号对应的2^K-1个晶体管连接，K为正整数且小于N；

所述扩展循环单元，用于将输入的所述K位信号扩展成具有i位有效位，且与所述2^K-1个晶体管一一对应的2^K-1位逻辑信号，i为整数，且0≤i≤2^K-1；

其中，i为所述K位信号和所述2^K-1位逻辑信号当前分别能够导通的晶体管的数量，前一时刻对应的2^K-1位逻辑信号中的i位有效位与后一时刻对应的2^K-1位逻辑信号中的i位有效位中至少有一位有效位的位置不同，使得所述前一时刻与所述后一时刻导通的晶体管不同。

2.权利要求1所述的数字低压差稳压器，特征在于，所述数字低压差稳压器还包括：

选择器，所述扩展循环单元的输出端与所述选择器的输入端连接，所述选择器的第一输出端与所述K位信号对应的2^K-1个晶体管连接，所述选择器的第二输出端与所述环路控制信号中的第y位对应的2^y-1个晶体管中的2^K-1个晶体管连接，所述选择器的控制端与选择信号连接，y为整数，且K+1≤y≤N；

所述选择器，用于根据所述选择信号来选择所述2^K-1位逻辑信号是控制所述K位信号对应的2^K-1个晶体管还是所述第y位对应的2^K-1个晶体管。

3.权利要求1所述的数字低压差稳压器，特征在于，所述数字低压差稳压器还包括：

选择器，包括N-K+1个输出端，所述扩展循环单元的输出端与所述选择器的输入端连接，所述选择器的控制端与选择信号连接，所述选择器的第一输出端与所述K位信号对应的2^K-1个晶体管连接，所述选择器剩余的N-K个输出端分别与所述环路控制信号中的第K+1位至第N位各自对应的晶体管中的2^K-1个晶体管连接；

所述选择器，用于根据所述选择信号来选择所述2^K-1位逻辑信号控制的目标晶体管组，所述目标晶体管组为N-K+1个由2^K-1个晶体管构成的晶体管组中的任一晶体管组，其中，所述选择信号的位宽为N-K+1，每一位控制一个晶体管组。

4.权利要求1所述的数字低压差稳压器，特征在于，所述扩展循环单元包括：

温度计译码器，所述温度计译码器的输入端用于接收所述环路控制信号中的第K位至第1位信号，所述温度计译码器的输出端与循环码电路连接，所述温度计译码器，用于将输入的所述K位信号译码成具有i位有效位的2^K-1位逻辑信号；

所述循环码电路，与所述晶体管阵列中的与所述K位信号对应的2^K-1个晶体管连接，所述循环码电路，用于按照特定顺序调整所述2^K-1位逻辑信号中的i位有效位的位置。

5.权利要求4所述的数字低压差稳压器，特征在于，所述循环码电路包括：

2^K-1个与门，所述2^K-1位逻辑信号与所述2^K-1个与门一一对应；针对每一个与门，该与门的第一输入端与所述2^K-1位逻辑信号中的对应位连接，该与门的第二输入端外接设置信号，该与门的输出端与对应的触发器连接；

与所述2^K-1个与门一一对应的2^K-1个触发器，所述2^K-1个触发器还与所述2^K-1个晶体管一一对应；所述2^K-1个触发器串接，形成触发器链；位于所述触发器链首端的触发器的输入端还与位于所述触发器链尾端的触发器的输出端连接；针对每一个触发器，该触发器的设定端与对应的与门的输出端连接，该触发器的复位端接地，该触发器的输出端还与对应的晶体管连接。

6.权利要求1所述的数字低压差稳压器，特征在于，所述扩展循环单元包括：

温度计译码器，所述温度计译码器的输入端用于接收所述环路控制信号中的第K位至第1位信号，所述温度计译码器的输出端与随机数生成器连接，所述温度计译码器，用于将输入的所述K位信号译码成具有i位有效位的2^K-1位逻辑信号；

所述随机数生成器，与所述晶体管阵列中的与所述K位信号对应的2^K-1个晶体管连接，所述随机数生成器，用于周期性地随机调整所述2^K-1位逻辑信号中的i位有效位的位置。

7.权利要求1所述的数字低压差稳压器，特征在于，所述扩展循环单元为固化有特定程序的第二控制器；

所述特定程序被所述第二控制器运行时，用于根据输入的K位信号确定所述K位信号当前能够导通的晶体管的数量i；以及根据晶体管导通数i将输入的K位信号扩展成具有i位有效位的2^K-1位逻辑信号；以及还用于周期性地或随机地调整所述2^K-1位逻辑信号中的i位有效位的位置，使得前一时刻与后一时刻导通的晶体管不同。

8.一种晶体管抗老化方法，其特征在于，应用于数字低压差稳压器，所述数字低压差稳压器包括：晶体管阵列、第一控制器以及第二控制器；所述第一控制器用于生成环路控制信号，所述环路控制信号的位宽为N，N为正整数；所述第二控制器的输入端用于接收所述环路控制信号中的第K位至第1位信号，K为正整数且小于N，所述第二控制器的输出端与所述晶体管阵列中的与K位信号对应的2^K-1个晶体管连接；所述方法包括：

所述第二控制器根据输入的K位信号确定所述K位信号当前能够导通的晶体管的数量i，i为大于等于0，小于等于2^K-1的整数；

所述第二控制器根据晶体管导通数i将输入的K位信号扩展成具有i位有效位的2^K-1位逻辑信号，其中，所述2^K-1位逻辑信号与所述2^K-1个晶体管一一对应；

所述第二控制器周期性地或随机地调整所述2^K-1位逻辑信号中的i位有效位的位置，使得前一时刻与后一时刻导通的晶体管不同。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述数字低压差稳压器还包括：包括N-K+1个输出端的选择器，所述第二控制器的输出端与所述选择器的输入端连接，所述选择器的控制端与所述第二控制器的控制端连接，所述选择器的第一输出端与所述K位信号对应的2^K-1个晶体管连接，所述选择器剩余的N-K个输出端分别与所述环路控制信号中的第K+1位至第N位各自对应的晶体管中的2^K-1个晶体管连接；所述方法还包括：

10.一种电子设备，其特征在于，包括：负载和如权利要求1-7任一项所述的数字低压差稳压器，所述负载与所述数字低压差稳压器的输出端连接。