CN113691101B - 一种多负载运行下的电压校准电路及电源供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多负载运行下的电压校准电路及电源供电系统，该电压校准电路包括：与每个负载端一一对应连接的各条感测线和具有多个输入端的调节模块，其中，调节模块的每个输入端分别与对应负载的感测线连接，调节模块的输出端与电源模块的反馈端连接；调节模块，用于获取各个负载的电压值，并依据每个负载的电压值得到电压平均值，将电压平均值通过电源模块的分压模组反馈至反馈端，使反馈端的电压为基于各个负载的平均电压值得到的，以免因某个负载上电流发生变化时，负载损坏及电源模块的输出电压超出IC需求范围，使系统正常工作。

Description

一种多负载运行下的电压校准电路及电源供电系统

技术领域

本发明涉及供电系统技术领域，特别是涉及一种多负载运行下的电压校准电路及电源供电系统。

背景技术

集成技术的发展丰富IC能够实现的功能，同时所需要的电压等级也趋于同步，有些器件在其内部集成电压转换装置，不仅可以给内部逻辑运行提供能量支持，同时可以输出到外界，供给其他设备使用。目前，整个系统中多种类型的IC可以共同使用一个电源，现有的设计方案一般将220V市电通过整流降压等技术转换成54V或者12V的主流方案，之后系统将12V通过BUCK(降压电路)得到5V、3.3V等多路负载进行供电，其架构，如图1所示。

现阶段系统供电线路一般使用BUCK线路得到不同等级的电压，现有的IC技术已经将BUCK线路中所使用的控制器与MOS集成在一起，通过外部的硬件设计进行电压的调节，其中，图1中IC的FB(Feed Back，反馈)引脚一般作为电压监控引脚使用，在具体设计使用时，将负载端引出sense线，通过分压电阻将所得信号反馈给IC的FB引脚，通过合理调整分压电阻的数值即可调节输出电压。

如果电源后端仅只有一个负载，可以将sense(感测)点放置在临近负载侧，可以避免负载电流过大时，PCB的路径阻抗所造成电压损耗，将负载点的电压维持在IC所需求的水平。

但是，如图2所示针对系统中存在多个负载使用同一个电源，同时其中一个负载既可以当电源也可以当作负载的情况，现有技术中从一个负载处引出sense线，通常从最近端或最远端的负载处引出sense线，当其他负载电流发生变化，这种设置方式可能导致电源路径上其他负载上电压过高或者过低，对负载造成损坏，并且也会使部分端口输出电压超出IC需求范围，从而导致系统工作异常。

鉴于此，如何提供一种解决上述技术问题的多负载运行下的电压校准电路及电源供电系统成为本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种多负载运行下的电压校准电路及电源供电系统，在使用过程中能够在一定程度上避免因某个负载上电流发生变化时，负载损坏及电源模块的输出电压超出IC需求范围，使系统正常工作。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种多负载运行下的电压校准电路，包括：与每个负载端一一对应连接的各条感测线和具有多个输入端的调节模块，其中，所述调节模块的每个所述输入端分别与对应负载的感测线连接，所述调节模块的输出端与电源模块的反馈端连接；所述调节模块，用于获取各个所述负载的电压值，并依据每个所述负载的电压值得到电压平均值，将所述电压平均值通过所述电源模块的分压模组反馈至反馈端。

可选的，所述调节模块包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、以及n个第三电阻，所述n为负载的总数量；

每个所述第三电阻的第一端与对应的感测线连接，每个所述第三电阻的第二端同时与所述运算放大器的正向输入端连接，所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端连接，其公共端与所述运算放大器的反向输入端连接，所述第二电阻的第二端接地，所述第一电阻的第二端与所述运算放大器的输出端连接，其公共端作为所述调节模块的输出端。

可选的，还包括启动模块，所述启动模块的输入端与所述电源模块的输出端连接，所述启动模块的输出端与所述电源模块的反馈端连接；其中：

所述启动模块，用于在所述电源模块启动时导通，并且在所述反馈端的电压达到预设值时断开。

可选的，所述启动模块包括第四电阻和可控开关，所述第四电阻的第一端与所述电源模块的pin端连接，所述第四电阻的第二端接地、同时与所述可控开关的控制端连接，所述电源模块的输出端与所述可控开关的第一端连接，所述可控开关的第二端作为所述启动模块的输出端与所述反馈端连接，当所述电源模块启动时，所述可控开关导通，当所述可控开关的第二端的电压升高至预设值时，所述可控开关断开。

可选的，所述可控开关为NMOS，所述NMOS的栅极作为所述可控开关的控制端，所述NMOS的漏极作为所述可控开关的第一端，所述NMOS的源极作为所述可控开关的第二端。

可选的，所述启动模块还包括第五电阻，所述第五电阻的第一端与所述第四电阻的第二端连接，其公共端与所述可控开关的控制端连接，所述第五电阻的第二端接地。

可选的，所述第三电阻的阻值不低于200KΩ。

本发明实施例中还提供了一种电源供电系统，包括电源模块及如上述所述的多负载运行下的电压校准电路；所述电源模块包括电源模组和分压模组，所述分压模组包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻的第一端和所述第二分压电阻的第一端连接，其公共端与所述电源模组的反馈端连接的，所述第一分压电阻的第二端作为所述电源模块的反馈端与所述多负载运行下的电压校准电路中调节模块的输出端连接，所述第二分压电阻的第二端接地。

本发明实施例提供了一种多负载运行下的电压校准电路及电源供电系统，该电压校准电路包括：与每个负载端一一对应连接的各条感测线和具有多个输入端的调节模块，其中，调节模块的每个输入端分别与对应负载的感测线连接，调节模块的输出端与电源模块的反馈端连接；调节模块，用于获取各个负载的电压值，并依据每个负载的电压值得到电压平均值，将电压平均值通过电源模块的分压模组反馈至反馈端。

可见，本发明实施例中通过从每个负载处分别引出一条感测线，调节模块的每个输入端分别接一条感测线，调节模块的输出端与电源模块的反馈端连接，调节模块能够得到各个负载的平均电压值并将该平均电压值通过反馈端传输至电源模块，通过电源模块内部的分压模组反馈给反馈端，使反馈端的电压为基于各个负载的平均电压值得到的，以免因某个负载上电流发生变化时，负载损坏及电源模块的输出电压超出IC需求范围，使系统正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和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发明的一些实施例，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。

图1为现有的一种降压电路示意图；

图2为现有的一种多负载降压电路示意图；

图3为本发明实施例提供的一种多负载运行下的电压校准电路的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种多负载运行下的电压校准电路的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种多负载运行下的电压校准电路的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种多负载运行下的电压校准电路及电源供电系统，在使用过程中能够在一定程度上避免因某个负载上电流发生变化时，负载损坏及电源模块的输出电压超出IC需求范围，使系统正常工作。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图3，图3为本发明实施例提供的一种多负载运行下的电压校准电路的结构示意图。该多负载运行下的电压校准电路，包括：与每个负载端一一对应连接的各条感测sense线1和具有多个输入端的调节模块2，其中，调节模块2的每个输入端分别与对应负载的sense线1连接，调节模块2的输出端与电源模块3的反馈端连接；调节模块2，用于获取各个负载的电压值，并依据每个负载的电压值得到电压平均值，将电压平均值通过电源模块3的分压模组反馈至FB端。

需要说明的是，本发明实施例中针对多个负载，从每个负载出引出一条sense线1，并设置调节模块2，该调节模块2设有多个输入端，每个输入端接一个sense线1，调节模块2通过每个sense线1与对应的负载连接，调节模块2能够根据各个负载的电压值得到多个负载电压值的电压平均值，并且将该电压平均值通过输出端A点的反馈至电源模块3的反馈端，该电源模块3的反馈端通过电源模块3内部的分压模组反馈至电源模块3的FB端，从而使FB端得到的电压是根据各个负载的平均值得到的，不会因为某个负载上电流发生变化时而导致电源模块3的输出超出IC需求范围，从而使系统正常工作，其中分压模组具体可以包括两个分压电阻R1和R2。

进一步的，请参照图4至图5，调节模块2包括运算放大器21、第一电阻22、第二电阻23、以及n个第三电阻24，n为负载的总数量；

每个第三电阻24的第一端与对应的sense线1连接，每个第三电阻24的第二端同时与运算放大器21的正向输入端连接，第一电阻22的第一端和第二电阻23的第一端连接，其公共端与运算放大器21的反向输入端连接，第二电阻23的第二端接地，第一电阻22的第二端与运算放大器21的输出端连接，其公共端作为调节模块2的输出端。

需要说明的是，本发明实施例中的调节模块2主要由运算放大器21构成，通过各个第三电阻24与对应的sense线连接，以便将不同的负载对应的sense电压串接在一起，使B点电压值等于各个负载电压总和的平均值，也即各个负载电压总和除以n即可得到电压平均值，在实际应用中可以配置第一电阻22的阻值具体可以为0，第二电阻23的阻值具体可以为10KΩ，并且为了避免不同负载之间存在相互漏电的情况，第三电阻24的阻值可以不低于200KΩ，此时调节模块2输出端A点的电压即为各个负载的电压平均值，从而实现对多负载情况下的电压校正，以使电源模块3的输出不超出IC需求范围。具体的，电源模块3中包括两个分压电阻，分别为R1和R2，电源模块3的FB端的参考电压为Vfb，通过配置R1和R2的具体阻值可以使输出电压达到预设电压值，Vout＝(R1+R2)/R2*Vfb。

例如，系统中具有三个负载，也即n为3，则三个负载端的sense电压通过对应的第三电阻23接入运算放大器21中，为了避免不同负载之间存在相互漏电的情况，第三电阻24的阻值可以不低于200KΩ，根据节点电流的原理，流进B点的电流之和为0，可以得到如下计算关系式：

进一步得到，

也即串接点B的电压为三个负载电压的平均值，此时配置第一电阻22的阻值为0，第二电阻23的阻值为10KΩ，设置A点的为各个负载电压的电压平均值。

进一步的，为了在电源模块启动过程中，快速将输出电压抬升至指定值，本发明实施例中还可以包括启动模块4，启动模块4的输入端与电源模块3的输出端连接，启动模块4的输出端与电源模块3的反馈端连接；其中：

启动模块4，用于在电源模块3启动时导通，并且在反馈端的电压达到预设值时断开。

具体的，由于在电源模块3启动时，将远端负载处的电压引至电源模块3的反馈端具有一定的延迟，因此本发明实施例中在电源模块3启动时启动模块4导通，从而将近端电压快速引至电源模块3的反馈端，其中，启动模块4具体将从电源模块3中引出的电压引至电源模块3的反馈端，以便快速将输出电压抬升至指定值。

更进一步的，本发明实施例中的启动模块4包括第四电阻41和可控开关42，第四电阻41的第一端与电源模块3的pin端连接，第四电阻41的第二端接地、同时与可控开关42的控制端连接，电源模块3的输出端与可控开关42的第一端连接，可控开关42的第二端作为启动模块4的输出端与反馈端连接，当电源模块3启动时，可控开关42导通，当可控开关42的第二端的电压升高至预设值时，可控开关42断开。

具体的，本发明实施例中可以从电源模块3的一个pin脚的pin端引出一电压VCC，通过分压电阻第四电阻41接入可控开关42的控制端，当电源模块4启动时，通过电压VCC控制可控开关42导通，并且在可控开关42导通后，可控开关42第二端(也即A点)的电压会升高，当其升高到预设值时，可控开关42断开，此时A点的电压为调节模块2的输出电压，也即为各个负载电压的平均值。

更进一步的，本发明实施例中的可控开关42可以为NMOS，NMOS的栅极作为可控开关的控制端，NMOS的漏极作为可控开关的第一端，NMOS的源极作为可控开关的第二端。具体的，本发明实施例中的启动模块4还可以包括第五电阻43，第五电阻43的第一端与第四电阻41的第二端连接，其公共端与可控开关42的控制端连接，第五电阻43的第二端接地。

需要说明的是，可以通过排至第四电阻41和第五电阻43使NMOS的Q1gate点在Vout达到正常电压值时关闭，也即，Vg-Vout<Vgs(th)。

例如，以型号为MPQ8633A的电源、输出电压为3.3V为例进行说明，其中，n为3具体如下：

MPQ8633A的FB参考电压0.6V，根据计算公式Vout＝(R1+R2)/R2*Vfb，配置R1＝10KΩ，R2＝2.21KΩ，使输出电压达到3.3V，MPQ8633的VCC为3V，为了达到快速启动的目的，选择第四电阻R3＝0Ω～10Ω，其中，第五电阻R4不上件，Q1选择NMOS-PMV16XNR，则系统启动时，Q1的Vgs＝VCC＝3V，Q1工作在可变电阻区，VR FB引脚sense输出端电压，使输出电压迅速抬升，当输出电压Vout的值抬升至VCC-Vth(gs)＝3-0.65＝2.35V时，Q1关闭。此时A点的电压为调节模块2所输出的总负载的平均电压值，MPQ8633根据A点的电压值进行实时调节，以满足负载的运行需求。

可见，本发明实施例中通过从每个负载处分别引出一条sense线，调节模块的每个输入端分别接一条sense线，调节模块的输出端与电源模块的反馈端连接，调节模块能够得到各个负载的平均电压值并将该平均电压值通过反馈端传输至电源模块，通过电源模块内部的分压电阻反馈给FB端，使FB端的电压为基于各个负载的平均电压值得到的，以免因某个负载上电流发生变化时，负载损坏及电源模块的输出电压超出IC需求范围，使系统正常工作。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中还提供了一种电源供电系统，包括电源模块及如上述的多负载运行下的电压校准电路；电源模块包括电源模组和分压模组，该分压模组包括第一分压电阻和第二分压电阻，第一分压电阻的第一端和第二分压电阻的第一端连接，其公共端与电源模组的FB端连接的，第一分压电阻的第二端作为电源模块的反馈端与多负载运行下的电压校准电路中调节模块的输出端连接，第二分压电阻的第二端接地。

具体的，本发明实施例中的电源供电系统的结构示意图具体也可以参照上述实施例中的图3至图5，具体介绍本发明实施例在此不再赘述，具有与上述实施例中的多负载运行下的电压校准电路相同的有益效果。

本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和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。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种多负载运行下的电压校准电路，其特征在于，包括：与每个负载端一一对应连接的各条感测线和具有多个输入端的调节模块，其中，所述调节模块的每个所述输入端分别与对应负载的感测线连接，所述调节模块的输出端与电源模块的反馈端连接；所述调节模块，用于获取各个所述负载的电压值，并依据每个所述负载的电压值得到电压平均值，将所述电压平均值通过所述电源模块的分压模组反馈至反馈端；其中：

还包括启动模块，所述启动模块的输入端与所述电源模块的输出端连接，所述启动模块的输出端与所述电源模块的反馈端连接；

所述启动模块，用于在所述电源模块启动时导通，并且在所述反馈端的电压达到预设值时断开；

所述启动模块包括第四电阻和可控开关，所述第四电阻的第一端与所述电源模块的pin端连接，所述第四电阻的第二端接地、同时与所述可控开关的控制端连接，所述电源模块的输出端与所述可控开关的第一端连接，所述可控开关的第二端作为所述启动模块的输出端与所述反馈端连接，当所述电源模块启动时，所述可控开关导通，当所述可控开关的第二端的电压升高至预设值时，所述可控开关断开。

2.根据权利要求1所述的多负载运行下的电压校准电路，其特征在于，所述调节模块包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、以及n个第三电阻，所述n为负载的总数量；

每个所述第三电阻的第一端与对应的感测线连接，每个所述第三电阻的第二端同时与所述运算放大器的正向输入端连接，所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端连接，其公共端与所述运算放大器的反向输入端连接，所述第二电阻的第二端接地，所述第一电阻的第二端与所述运算放大器的输出端连接，其公共端作为所述调节模块的输出端。

3.根据权利要求1所述的多负载运行下的电压校准电路，其特征在于，所述可控开关为NMOS，所述NMOS的栅极作为所述可控开关的控制端，所述NMOS的漏极作为所述可控开关的第一端，所述NMOS的源极作为所述可控开关的第二端。

4.根据权利要求1所述的多负载运行下的电压校准电路，其特征在于，所述启动模块还包括第五电阻，所述第五电阻的第一端与所述第四电阻的第二端连接，其公共端与所述可控开关的控制端连接，所述第五电阻的第二端接地。

5.根据权利要求1所述的多负载运行下的电压校准电路，其特征在于，第三电阻的阻值不低于200KΩ。

6.一种电源供电系统，其特征在于，包括电源模块及如权利要求1至5任意一项所述的多负载运行下的电压校准电路；所述电源模块包括电源模组和分压模组，所述分压模组包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻的第一端和所述第二分压电阻的第一端连接，其公共端与所述电源模组的反馈端连接的，所述第一分压电阻的第二端作为所述电源模块的反馈端与所述多负载运行下的电压校准电路中调节模块的输出端连接，所述第二分压电阻的第二端接地。

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