CN115480611A - 一种电源电路、电源系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电源电路，该电源电路包括：低压差线性稳压模块和带隙基准模块。低压差线性稳压模块，用于根据带隙基准模块输出的基准电压输出输出电压；带隙基准模块，用于根据低压差线性稳压模块输出的输出电压调整自身输出的基准电压。由此可知，本申请提供的电源电路中，低压差线性稳压模块的输入端通过带隙基准模块与低压差线性稳压模块的输出端连接，形成反馈电路。如此，本申请的技术方案中的参考电压VBG的PSRR＝ab/(1‑a/β)，由于a远小于1，所以PSRR近似于ab。且由于b小于1，因此本申请提供的方案中参考电压的PSRR小于传统方案中的PSRR。

Description

一种电源电路、电源系统及电子设备

技术领域

本申请涉及电源领域，尤其涉及一种电源电路、电源系统及电子设备。

背景技术

带隙基准电路(BANDGAP)是模拟电路中的基本电路，用来产生一个不随电源电压和温度变化的参考电压。衡量带隙基准电路产生的参考电压在电源电压变化下的稳定性的指标是电源抑制比(Power Supply Rejection Ratio，PSRR)。电源抑制比越小指示该电路的参考电压在电源电压变化下的稳定性越好。

参见图1，该图为一种带隙基准电路的结构示意图。如图1所示，在这种带隙基准电路中，电源电压连接带隙基准模块，带隙基准模块输出的参考电压连接低压差线性稳压模块，低压差线性稳压模块输出输出电压。参见图2，该图为一种带隙基准电路的参考电压的PSRR示意图。如图2所示，电源电压连接带隙基准模块(Bandgap，BG)，BG连接低压差线性稳压模块(Low dropout regulator，LDO)，LDO输出输出电压Vout，BG输出电压VBG。BG的输出VBG的PSRR等同于BG的PSRR为a。

随着便携式电子产品的广泛应用，对芯片精度要求越来越高。为了提高带隙基准电路的参考电压的PSRR，需要在带隙基准电路中加入额外的增强电路和偏置电路。这些额外增加的电路，不仅增加了整个带隙基准电路的复杂度，还会在使用中产生额外的功耗，提高了带隙基准电路的生产成本和使用成本。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种电源电路、电源系统及电子元件，用于在降低带隙基准电路的提供的参考电压的PSRR。

为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下：

本申请实施例提供一种电源电路，包括：低压差线性稳压模块和带隙基准模块；

所述低压差线性稳压模块，用于根据所述带隙基准模块输出的基准电压输出输出电压；

所述带隙基准模块，用于根据所述低压差线性稳压模块输出的所述输出电压调整自身输出的所述基准电压。

可选地，所述电路还包括：第一电压判断模块；

所述第一电压判断模块，用于接收电源电压和所述带隙基准模块输出的基准电压，当所述基准电压小于预设电压时，根据所述电源电压输出第一参考电压；所述低压差线性稳压模块，具体用于根据所述第一参考电压输出所述输出电压；

所述第一电压判断模块，还用于当所述基准电压大于所述预设电压时，根据所述基准电压输出第二参考电压；所述低压差线性稳压模块，还用于根据所述第二参考电压输出所述输出电压。

可选地，所述第一电压判断模块具体用于，当所述基准电压小于预设电压时，根据所述电源电压输出所述预设电压作为所述第一参考电压。

可选地，所述第一电压判断模块具体用于，当所述基准电压大于所述预设电压时，输出所述基准电压作为所述第二参考电压。

可选地，所述第一电压判断模块包括：预设电压单元、比较器和二选一开关；

所述预设电压单元连接所述电源电压；所述比较器的两个输入端分别连接所述预设电压单元和所述基准电压；所述比较器的输出端控制所述二选一开关；所述二选一开关的两个输入端分别与所述预设电压单元和所述基准电压连接；所述二选一开关的输出端连接所述低压差线性稳压模块；

所述预设电压单元，用于根据所述电源电压输出所述预设电压；

所述比较器，用于控制所述二选一开关输出所述预设电压和所述基准电压中的较大值。

可选地，所述预设电压单元包括：基准切换开关；

所述第一电压判断模块还包括延时单元；所述延时单元的输入端与所述比较器的输出端连接；所述延时单元的输出端控制所述基准切换开关；

所述延时单元，用于当比较器的输出信号指示所述基准电压大于所述预设电压时，在第一预设时间后向所述基准切换开关发送电源切换信号；

所述基准切换开关，用于当获得所述电源切换信号时切换所述预设电压单元中的供电电路，减小所述预设电压。

可选地，所述预设电压单元还包括：

第一二极管和第二二极管；

所述第一二极管与所述第二二极管正向串联在所述电源电压和地线之间；

所述基准切换开关的两端分别连接在所述地线以及所述第一二极管与所述第二二极管中间；

所述基准切换开关，具体用于当获得所述电源切换信号时闭合。

可选地，所述电路还包括：第二电压判断模块；

所述第二电压判断模块，用于接收电源电压和所述带隙基准模块输出的基准电压，当接收所述电源电压的时间小于第二预设时间时，根据所述电源电压输出第一参考电压；所述低压差线性稳压模块，具体用于根据所述第一参考电压输出参考电压；

所述第二电压判断模块，还用于当接收所述电源电压的时间大于第二预设时间时，根据所述基准电压输出第二参考电压；所述低压差线性稳压模块，还用于根据所述第二参考电压输出参考电压。

可选地，所述第二电压判断模块包括：预设电压单元、数字计数器和二选一开关；

所述预设电压单元连接所述电源电压；所述数字计数器的两个输入端分别连接所述预设电压单元和所述基准电压；所述数字计数器的输出端控制所述二选一开关；所述二选一开关的两个输入端分别与所述预设电压单元和所述基准电压连接；所述二选一开关的输出端连接所述低压差线性稳压模块；

所述预设电压单元，用于根据所述电源电压输出所述预设电压；

所述数字计数器，用于当所述基准电压大于所述预设电压时，在预设时间后控制所述二选一开关输出所述基准电压。

本申请实施例提供了一种电源系统，所述系统包括：多个上述的电源电路；

多个所述电源电路级联，上一级的所述电源电路的所述低压差线性稳压模块输出的所述输出电压为与下一级的所述电源电路的所述电源电压；最后一级所述电源电路的输出电压用于为负载提供电压。

本申请实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括如上述的电源电路、输入端口、第一输出端、第二输出端口和接地端口；

所述输入端口连接所述电源电压，所述第一输出端口输出所述输出电压，所述第二输出端口输出所述参考电压，所述接地端口连接地线。

通过上述技术方案可知，本申请具有以下有益效果：

本申请实施例提供了一种电源电路，该电源电路包括：低压差线性稳压模块和带隙基准模块。低压差线性稳压模块，用于根据带隙基准模块输出的基准电压输出输出电压；带隙基准模块，用于根据低压差线性稳压模块输出的输出电压调整自身输出的基准电压。

由此可知，本申请提供的电源电路中，低压差线性稳压模块的输入端通过带隙基准模块与低压差线性稳压模块的输出端连接，形成反馈电路。如此，本申请的技术方案中的参考电压为VBG。VBG的PSRR＝ab/(1-a/β)，由于a远小于1，所以PSRR近似于ab。且由于b小于1，因此本申请提供的方案中参考电压的PSRR(ab)小于传统方案中的PSRR(a)。同时，由于本申请提供的方案没有增加额外的增强电路或偏置电路，不会增加带隙基准电路的生产成本和使用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统方案中的技术方案，下面将对实施例或传统方案描述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。

图1为一种带隙基准电路的结构示意图；

图2为一种带隙基准电路的参考电压的PSRR示意图；

图3为本申请实施例提供的一种电源电路结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电源电路的PSRR示意图；

图5为本申请实施例提供的一种电源电路结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种第一电压判断模块的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种电源系统结构示意图。

具体实施方式

为了帮助更好地理解本申请实施例提供的方案，在介绍本申请实施例提供的方法之前，先介绍本申请实施例方案的应用的场景。

带隙基准电路(BANDGAP)是模拟电路中的基本电路，用来产生一个不随电源电压和温度变化的参考电压。衡量带隙基准电路产生的参考电压在电源电压变化下的稳定性的指标是电源抑制比(Power Supply Rejection Ratio，PSRR)。电源抑制比越小指示该电路的参考电压在电源电压变化下的稳定性越好。

参见图1，该图为一种带隙基准电路的结构示意图。如图1所示，在这种带隙基准电路中，电源电压连接带隙基准模块，带隙基准模块连接低压差线性稳压模块，低压差线性稳压模块输出参考电压。参见图2，该图为一种带隙基准电路的参考电压的PSRR示意图。如图2所示，电源电压连接带隙基准模块(Bandgap，BG)，BG连接低压差线性稳压模块(Lowdropout regulator，LDO)，LDO输出参考电压Vout，BG输出电压VBG。BG的输出VBG的PSRR等同于BG的PSRR为a。

随着便携式电子产品的广泛应用，对芯片精度要求越来越高。为了提高带隙基准电路的PSRR，需要在带隙基准电路中加入额外的增强电路和偏置电路。这些额外增加的电路，不仅增加了整个带隙基准电路的复杂度，还会在使用中产生额外的功耗，提高了带隙基准电路的生产成本和使用成本。

为了解决上述的技术问题，本申请实施例提供了一种电源电路，该电源电路包括：低压差线性稳压模块和带隙基准模块。低压差线性稳压模块，用于根据带隙基准模块输出的基准电压输出输出电压；带隙基准模块，用于根据低压差线性稳压模块输出的输出电压调整自身输出的基准电压。

由此可知，本申请提供的电源电路中，低压差线性稳压模块的输入端通过带隙基准模块与低压差线性稳压模块的输出端连接，形成反馈电路。如此，本申请的技术方案中的参考电压为VBG。VBG的PSRR＝ab/(1-a/β)，由于a远小于1，所以PSRR近似于ab。且由于b小于1，因此本申请提供的方案中参考电压的PSRR(ab)小于传统方案中的PSRR(a)。同时，由于本申请提供的方案没有增加额外的增强电路或偏置电路，不会增加带隙基准电路的生产成本和使用成本。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。

参见图3，该图为本申请实施例提供的一种电源电路结构示意图。如图3所示，本申请实施例提供的电源电路包括：低压差线性稳压模块100和带隙基准模块200。

低压差线性稳压模块100，用于根据带隙基准模块输出的基准电压输出输出电压。

带隙基准模块200，用于根据低压差线性稳压模块输出的输出电压调整自身输出的基准电压。

参见图4，该图为本申请实施例提供的一种电源电路的PSRR示意图。如图4所示，在本申请实施例中BG输出的基准电压VBG为参考电压，参考电压常用于提供与一个稳定的标定电压。BG的输出VBG PSRR为PSRR＝ab/(1-a/β)，由于a远小于1，所以PSRR近似于ab。且由于b小于1，因此本申请提供的方案中参考电压的PSRR(ab)小于图2中的PSRR(a)。

需要说明的是，本申请实施例提供的方案除了可以减小电源电路提供的参考电压VBG的PSRR外，还可以减小电源电路提供的输出电压Vout的PSRR。在实际应用中，输出电压Vout常用于为负载提供电压。

如图2所示，LDO的前向增益A远大于1，反馈系数β小于1。LDO输出的参考电压Vout＝1/β*VBG。VBG的PSRR由BG的PSRR决定，为a。因此，传统方案中的Vout的PSRR＝a*A/(1+βA)+b。由于A远大于1，Vout的PSRR可以近似于a/β+b。如图4所示，本申请实施例提供的电源电路的Vout的PSRR＝b/(1-a/β)，由于a远小于1，所以PSRR近似于PSRR＝b。因此本申请实施例的技术方案提供的Vout的PSSR(b)小于图2所示的传统方案中的Vout的PSRR(a/β+b)。

在本申请实施例中，考虑到BG的输出未建立之前无法启动LDO，作为一种可能的实施方式，第一电压判断模块。参见图5，该图为本申请实施例提供的一种电源电路结构示意图。如图5所示，本申请实施例提供的电源电路还可以包括：第一电压判断模块300，用于接收电源电压和带隙基准模块200输出的基准电压，当基准电压小于预设电压时，根据电源电压输出第一参考电压；低压差线性稳压模块100，具体用于根据第一参考电压输出输出电压；第一电压判断模块300，还用于当基准电压大于预设电压时，根据基准电压输出第二参考电压；低压差线性稳压模块100，还用于根据第二参考电压输出输出电压。

可以理解的是，在本申请实施例中，在BG输出的基准未建立之前需要一个电压启动LDO，作为一种可能的实施方式，可以通过第一电压判断模块判断BG输出的基准电压是否建立，当判断BG输出的基准电压未建立时，即当基准电压小于预设电压时，通过电源电压输出第一参考电压，使得BG建立一个有效的基准电压。当判断BG输出的基准电压建立完成时，即基准电压大于预设电压时，切换第一电压判断模块的输出电路，使得第一电压判断模块根据基准电压输出第二参考电压。

在本申请实施例中，作为一种可能的实施方式，第一电压判断模块具体用于，当基准电压小于预设电压时，根据电源电压输出预设电压作为第一参考电压。在本申请实施例中，作为一种可能的实施方式，第一电压判断模块具体用于，当基准电压大于预设电压时，输出基准电压作为第二参考电压。

参见图6，该图为本申请实施例提供的一种第一电压判断模块的结构示意图。如图6所示，在本申请实施例中，作为一种可能的实施方式，第一电压判断模块包括：预设电压单元、比较器和二选一开关；预设电压单元连接电源电压；比较器的两个输入端分别连接预设电压单元和基准电压；比较器的输出端控制二选一开关；二选一开关的两个输入端分别与预设电压单元和基准电压连接；二选一开关的输出端连接低压差线性稳压模块；预设电压单元，用于根据电源电压输出预设电压；比较器，用于控制二选一开关输出预设电压和基准电压中的较大值。

进一步地，如图6所示，本申请实施例提供的预设电压单元包括：基准切换开关P；第一电压判断模块还包括延时单元；延时单元的输入端与比较器的输出端连接；延时单元的输出端控制基准切换开关P；延时单元，用于当比较器的输出信号指示基准电压大于预设电压时，在第一预设时间后向电源切换P开关发送电源切换信号；基准切换开关P，用于当获得电源切换信号时切换预设电压单元中的供电电路，减小预设电压。

其中，如图6所示，本申请实施例提供的预设电压单元还包括：第一二极管Q和第二二极管W；第一二极管Q与第二二极管W正向串联在电源电压和地线之间；基准切换开关P的两端分别连接在地线以及第一二极管Q与第二二极管W中间；基准切换开关P，具体用于当获得电源切换信号时闭合。

在本申请实施例中，作为一种可能的实施方式，电源电路还可以包括：第二电压判断模块。第二电压判断模块，用于接收电源电压和带隙基准模块输出的基准电压，当接收电源电压的时间小于第二预设时间时，根据电源电压输出第一参考电压；低压差线性稳压模块，具体用于根据第一参考电压输出参考电压；第二电压判断模块，还用于当接收电源电压的时间大于第二预设时间时，根据基准电压输出第二参考电压；低压差线性稳压模块，还用于根据第二参考电压输出参考电压。

进一步地，第二电压判断模块可以包括：预设电压单元、数字计数器和二选一开关。预设电压单元连接电源电压；数字计数器的两个输入端分别连接预设电压单元和基准电压；数字计数器的输出端控制二选一开关；二选一开关的两个输入端分别与预设电压单元和基准电压连接；二选一开关的输出端连接低压差线性稳压模块；预设电压单元，用于根据电源电压输出预设电压；数字计数器，用于当基准电压大于预设电压时，在预设时间后控制二选一开关输出基准电压。

可以理解的是，在本申请实施例中，可以通过第一电压判断模块或第二电压判断模块判断BG输出的基准电压是否建立。当然，本申请实施例所提供的方法可以通过其他方式判断模块判断BG输出的基准电压是否建立，本申请实施例在此不做限定。

综上所述，本申请提供的电源电路中，低压差线性稳压模块的输入端通过带隙基准模块与低压差线性稳压模块的输出端连接，形成反馈电路。如此，本申请的技术方案中的参考电压为VBG。VBG的PSRR＝ab/(1-a/β)，由于a远小于1，所以PSRR近似于ab。且由于b小于1，因此本申请提供的方案中参考电压的PSRR(ab)小于传统方案中的PSRR(a)。同时，由于本申请提供的方案没有增加额外的增强电路或偏置电路，不会增加带隙基准电路的生产成本和使用成本。

根据上述实施例提供的电源电路，作为一种可能的实施方式，为了进一步降低输出电压Vout和参考电压的PSRR，本申请实施例还提供了一种电源系统。参见图7，该图为本申请实施例提供的一种电源系统结构示意图。如图7所示，本申请实施例提供的电源系统包括：多个如上述实施例提供的电源电路；多个电源电路级联，上一级的电源电路的低压差线性稳压模块输出的输出电压为与下一级的电源电路的电源电压；最后一级电源电路的输出电压用于为负载提供电压。

根据上述实施例提供的电源电路和电源系统，本申请实施例还提供了一种电子设备，电子设备包括如上述实施例提供的电源电路、输入端口、第一输出端、第二输出端口和接地端口。其中，输入端口连接电源电压，第一输出端口输出输出电压，第二输出端口输出参考电压，接地端口连接地线。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法中的全部或部分步骤可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对传统方案做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者诸如媒体网关等网络通信设备，等等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

需要说明的是，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。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，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申请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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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 (11)

1.一种电源电路，其特征在于，包括：低压差线性稳压模块和带隙基准模块；

所述低压差线性稳压模块，用于根据所述带隙基准模块输出的基准电压输出输出电压；

所述带隙基准模块，用于根据所述低压差线性稳压模块输出的所述输出电压调整自身输出的所述基准电压。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：第一电压判断模块；

所述第一电压判断模块，用于接收电源电压和所述带隙基准模块输出的基准电压，当所述基准电压小于预设电压时，根据所述电源电压输出第一参考电压；所述低压差线性稳压模块，具体用于根据所述第一参考电压输出所述输出电压；

所述第一电压判断模块，还用于当所述基准电压大于所述预设电压时，根据所述基准电压输出第二参考电压；所述低压差线性稳压模块，还用于根据所述第二参考电压输出所述输出电压。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一电压判断模块具体用于，当所述基准电压小于预设电压时，根据所述电源电压输出所述预设电压作为所述第一参考电压。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一电压判断模块具体用于，当所述基准电压大于所述预设电压时，输出所述基准电压作为所述第二参考电压。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一电压判断模块包括：预设电压单元、比较器和二选一开关；

所述预设电压单元连接所述电源电压；所述比较器的两个输入端分别连接所述预设电压单元和所述基准电压；所述比较器的输出端控制所述二选一开关；所述二选一开关的两个输入端分别与所述预设电压单元和所述基准电压连接；所述二选一开关的输出端连接所述低压差线性稳压模块；

所述预设电压单元，用于根据所述电源电压输出所述预设电压；

所述比较器，用于控制所述二选一开关输出所述预设电压和所述基准电压中的较大值。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述预设电压单元包括：基准切换开关；

所述第一电压判断模块还包括延时单元；所述延时单元的输入端与所述比较器的输出端连接；所述延时单元的输出端控制所述基准切换开关；

所述延时单元，用于当比较器的输出信号指示所述基准电压大于所述预设电压时，在第一预设时间后向所述基准切换开关发送电源切换信号；

所述基准切换开关，用于当获得所述电源切换信号时切换所述预设电压单元中的供电电路，减小所述预设电压。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述预设电压单元还包括：

第一二极管和第二二极管；

所述第一二极管与所述第二二极管正向串联在所述电源电压和地线之间；

所述基准切换开关的两端分别连接在所述地线以及所述第一二极管与所述第二二极管中间；

所述基准切换开关，具体用于当获得所述电源切换信号时闭合。

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：第二电压判断模块；

所述第二电压判断模块，用于接收电源电压和所述带隙基准模块输出的基准电压，当接收所述电源电压的时间小于第二预设时间时，根据所述电源电压输出第一参考电压；所述低压差线性稳压模块，具体用于根据所述第一参考电压输出参考电压；

所述第二电压判断模块，还用于当接收所述电源电压的时间大于第二预设时间时，根据所述基准电压输出第二参考电压；所述低压差线性稳压模块，还用于根据所述第二参考电压输出参考电压。

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述第二电压判断模块包括：预设电压单元、数字计数器和二选一开关；

所述预设电压单元连接所述电源电压；所述数字计数器的两个输入端分别连接所述预设电压单元和所述基准电压；所述数字计数器的输出端控制所述二选一开关；所述二选一开关的两个输入端分别与所述预设电压单元和所述基准电压连接；所述二选一开关的输出端连接所述低压差线性稳压模块；

所述预设电压单元，用于根据所述电源电压输出所述预设电压；

所述数字计数器，用于当所述基准电压大于所述预设电压时，在预设时间后控制所述二选一开关输出所述基准电压。

10.一种电源系统，其特征在于，所述系统包括：多个如权利要求1至9任一项所述的电源电路；

多个所述电源电路级联，上一级的所述电源电路的所述低压差线性稳压模块输出的所述输出电压为与下一级的所述电源电路的所述电源电压；最后一级所述电源电路的输出电压用于为负载提供电压。

11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1至9任一项所述的电源电路、输入端口、第一输出端、第二输出端口和接地端口；

所述输入端口连接所述电源电压，所述第一输出端口输出所述输出电压，所述第二输出端口输出所述参考电压，所述接地端口连接地线。

Images