CN116149417A - 低压差线性稳压器、电源管理芯片和电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种低压差线性稳压器、电源管理芯片和电子设备，属于电力电子技术领域，其中，低压差线性稳压器具有输入电压端和输出电压端，被配置为将输入电压端输入的第一电压转换为第二电压，并通过输出电压端输出；低压差线性稳压器包括检测模块、开关单元、过冲抑制模块和稳压模块；在初始化阶段，开关单元在第一控制信号的控制下关断，过冲抑制模块，被配置为在初始化阶段，对第一电压进行抑制，以使输出电压端输出的第二电压小于预设值；在稳压输出阶段，开关单元在第一控制信号的控制下导通，稳压模块，被配置为与过冲抑制模块共同作用，对第一电压进行调节，以使输出电压端输出稳定的第二电压。

Description

低压差线性稳压器、电源管理芯片和电子设备

技术领域

本公开属于电力电子技术领域，具体涉及一种低压差线性稳压器、电源管理芯片和电子设备。

背景技术

低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator，LDO)，由于具有体积小、成本低且外围电路简单，通常只有一两个旁路电容，输出纹波小，负载响应快，稳定性好等特点而被广泛应用于各种便携式电子设备之中。

然而，向LDO施加输入电压时，由于其输出端接有容性负载，因此会产生浪涌电流。浪涌电流是指电源刚开通瞬间，产生的远大于稳态电流的峰值电流或者过载电流。浪涌电流通常发生在极短时间内，它是一种剧烈的脉冲，由于晶体管耐电流冲击较差，容易直接击穿，这些因素都可能导致系统的异常运行、故障甚至永久性损坏，因此需要对浪涌电流进行限制。此外，在电子设备中常常使用多个LDO来为设备的不同部分提供电流，以最大限度地减少手机或笔记本电脑等使用电池的设备的功耗，也导致产生浪涌电流的风险增加。

发明内容

本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种低压差线性稳压器、电源管理芯片和电子设备。

第一方面，本公开实施例提供了一种低压差线性稳压器，具有输入电压端和输出电压端，被配置为将所述输入电压端输入的第一电压转换为第二电压，并通过所述输出电压端输出；所述低压差线性稳压器包括检测模块、开关单元、过冲抑制模块和稳压模块；

所述检测模块，被配置为对所述输出电压端输出的第二电压进行检测，并根据检测结果生成第一控制信号；

所述开关单元，被配置为响应于所述第一控制信号，而导通或者断开所述过冲抑制模块和所述稳压模块的连接；

在初始化阶段，所述开关单元在所述第一控制信号的控制下关断，所述过冲抑制模块，被配置为在初始化阶段，对所述第一电压进行抑制，以使所述输出电压端输出的第二电压小于预设值；

在稳压输出阶段，所述开关单元在所述第一控制信号的控制下导通，所述稳压模块，被配置为与所述过冲抑制模块共同作用，对所述第一电压进行调节，以使所述输出电压端输出稳定的第二电压。

在一些实施例中，所述过冲抑制模块包括第一晶体管，所述第一晶体管的第一极与所述输入电压端电连接，所述第一晶体管的第二极与所述输出电压端电连接，所述第一晶体管的控制极与所述开关单元电连接。

在一些实施例中，所述稳压模块包括第二晶体管，所述第二晶体管的第一极与所述输入电压端电连接，所述第二晶体管的第二极与所述输出电压端电连接，所述第二晶体管的控制极与所述开关单元电连接。

在一些实施例中，所述检测模块包括第三晶体管、充电电容和触发器；所述第三晶体管的第一极与所述输出电压端电连接，所述第三晶体管的控制极被配置为接收偏置电流，所述第三晶体管的第二极与所述充电电容的第一极和所述触发器的第一端电连接，所述充电电容的第二极与第一参考电压端电连接，所述触发器的第二端与所述开关单元电连接。

在一些实施例中，所述检测模块还包括第四晶体管和电流源；所述第四晶体管的第一极与所述输入电压端电连接，所述第四晶体管的控制极与所述第四晶体管的第二极、所述第三晶体管的控制极和所述电流源的第一端电连接，所述电流源的第二端与第二参考电压端电连接。

在一些实施例中，所述开关单元包括开关晶体管；所述开关晶体管的第一极与所述过冲抑制模块电连接，所述开关晶体管的控制极与所述检测模块电连接，所述开关晶体管的第二极与所述稳压模块电连接。

在一些实施例中，低压差线性稳压器还包括反馈网络、运算放大器和补偿模块；

所述反馈网络，被配置为对所述输出电压端输出的第二电压进行采样以生成反馈电压，并将所述反馈电压输出至运算放大器；

所述运算放大器，被配置为将所述反馈电压和基准电压进行比较，根据比较结果生成第二控制信号；

所述补偿模块，被配置为对所述低压差线性稳压器的反馈回路进行补偿。

在一些实施例中，所述反馈网络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与所述输出电压端电连接，所述第一分压电阻的第二端与所述第二分压电阻的第一端电连接，所述第二分压电阻的第二端与第三参考电压端电连接。

在一些实施例中，所述运算放大器的同相输入端与所述第一分压电阻的第二端电连接，所述运算放大器的反相输入端与基准电压端电连接，所述运算放大器的输出端与所述过冲抑制模块、所述补偿模块和所述开关单元电连接。

在一些实施例中，所述补偿模块包括补偿电容；所述补偿电容的第一极与所述运算放大器的输出端电连接，所述补偿电容的第二极与所述输出电压端电连接。

第二方面，本公开实施例还提供了一种低压差线性稳压器，具有输入电压端和输出电压端，被配置为将所述输入电压端输入的第一电压转换为第二电压，并通过所述输出电压端输出；所述低压差线性稳压器包括检测模块、开关晶体管、第一晶体管、第二晶体管、反馈网络、运算放大器和补偿模块；

所述检测模块，被配置为对所述输出电压端输出的第二电压进行检测，并根据检测结果生成第一控制信号；

所述反馈网络，被配置为对所述输出电压端输出的第二电压进行采样以生成反馈电压，并将所述反馈电压输出至运算放大器；

所述运算放大器，被配置为将所述反馈电压和基准电压进行比较，根据比较结果生成第二控制信号；

所述补偿模块，被配置为对所述低压差线性稳压器的反馈回路进行补偿；

所述第一晶体管的第一极与所述第二晶体管的第一极电连接，且均电连接至所述输入电压端，所述第一晶体管的控制极与所述开关晶体管的第一极、所述运算放大器的输出端和所述补偿模块电连接，所述第一晶体管的第二极与所述第二晶体管的第二极、所述补偿模块、所述反馈网络和所述检测模块电连接，且均电连接至所述输出电压端，所述第二晶体管的控制极与所述开关晶体管的第二极电连接，所述开关晶体管的控制极与所述检测模块电连接。

第三方面，本公开实施例还提供了一种电源管理芯片，其包括上述实施例中任一项所述的低压差线性稳压器。

第四方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，其包括上述实施例中所述的电源管理芯片。

附图说明

图1为一种传统的低压差线性稳压器的电路结构示意图；

图2为图1中低压差线性稳压器的启动电流和启动电压示意图；

图3为本公开实施例提供的一种低压差线性稳压器的电路结构示意图；

图4为图3中低压差线性稳压器的启动电流和启动电压示意图；

图5为本公开实施例提供的一种检测模块的电路结构示意图；

图6为本公开实施例提供的另一种检测模块的电路结构示意图；

图7为本公开实施例提供的另一种低压差线性稳压器的电路结构示意图。

其中附图标记为：Vin、第一电压；Vout、第二电压；P0、直通晶体管；1、检测模块；2、开关单元；3、过冲抑制模块；4、稳压模块；K1、第一控制信号；

P1、第一晶体管；P2、第二晶体管；P3、第三晶体管；C2、充电电容；T、触发器；Bias、偏置电流；P4、第四晶体管；Is、电流源；SW、开关晶体管；5、反馈网络；EA、运算放大器；6、补偿模块；R1、第一分压电阻；R2、第二分压电阻；Vfb、反馈电压；Vref、基准电压；C1、补偿电容；K2、第二控制信号；Co、负载电容。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本公开实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本公开的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本公开的选定实施例。基于本公开的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中提及的“多个或者若干个”是指两个或两个以上。“和/或”，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。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

发明人发现，低压差线性稳压器的输出端接有容性负载，而初始阶段未对电容进行充电，因此在低压差线性稳压器上电的瞬间，对电容迅速充电，由于对电容充电需要很高的初始电流，使其产生的浪涌电流远大于稳态电流。因此，需要对低压差线性稳压器进行设置以抑制浪涌电流的产生。

图1为一种传统的低压差线性稳压器的电路结构示意图，如图1所示，低压差线性稳压器具有输入电压端和输出电压端，被配置为将输入电压端输入的第一电压Vin转换为第二电压Vout，并通过输出电压端输出，输出电压端电连接负载电容Co；低压差线性稳压器包括直通晶体管P0、反馈网络5、运算放大器EA和补偿模块6；反馈网络5被配置为对输出电压端输出的第二电压Vout进行采样以生成反馈电压Vfb，并将反馈电压Vfb输出至运算放大器EA；运算放大器EA被配置为将反馈电压Vfb和基准电压Vref进行比较，根据比较结果生成第二控制信号K2；直通晶体管P0可以为功率晶体管，其主要作为输入电压端与输出电压端的电流导通沟道，且第二控制信号K2控制直通晶体管P0的栅极电压，从而稳定输出电压端输出的第二电压Vout；补偿模块6被配置为对低压差线性稳压器的反馈回路进行补偿。具体的，直通晶体管P0的第一极电连接至输入电压端，直通晶体管P0的控制极与运算放大器EA的输出端、补偿模块6电连接，直通晶体管P0的第二极与补偿模块6和反馈网络5电连接，且均电连接至输出电压端。

图2为图1中低压差线性稳压器的启动电流和启动电压示意图，如图1和图2所示，在低压差线性稳压器的工作模式下，用4.7uF的负载电容Co输出80mA，会在低压差线性稳压器操作的初始阶段产生大量的涌流(>100mA)。这是因为低压差线性稳压器在上电工作时会对负载电容Co进行充电，为了快速使输出电压端输出的第二电压Vout达到预设值，电源电压(也即输入电压端输入的第一电压Vin)需要对负载电容Co充电，如果不做任何处理，此时直通晶体管P0的电阻较小，第二电压Vout上升很快，导致浪涌电流过大。如上所述，这种大的涌流是不可取的，因为它会导致系统的异常运行、故障或永久性损坏。

需要说明的是，浪涌电流的大小取决于电源电压的上升速度以及负载电容Co的大小，最常见的方法就是尽可能减小负载电容Co的大小，但是这不仅不能解决根本问题，还会影响环路稳定性。根据这种情况，现有技术中提供了各种用于防止浪涌电流的LDO设计技术，其中，包括用数字定时与控制单元控制输入电压和输出电压之间的直通晶体管P0，以及通过将反馈电压Vfb和输出电压分别与参考电压(基准电压Vref)进行比较来调整直通晶体管P0的栅极电压，还有通过基于输出电压和电流的反馈回路来修改反馈网络5的技术。

然而，数字控制技术不能应用于必须在施加数字电源之前运行的LDO。另外，通过将直通晶体管P0分为若干个以调节其导通和关断的方式增加了开关的数量，从而增加了复杂度；修改一个反馈回路网络需要另一个回路来修改网络，同样使得设计变得困难和复杂。

鉴于此，本公开实施例提供了一种低压差线性稳压器，其在传统的低压差线性稳压器的电路结构上增设了检测模块1、开关单元2、过冲抑制模块3和稳压模块4，通过过冲抑制模块3抑制浪涌电流，并通过检测模块1控制开关单元2，在检测到输出电压端输出的第二电压Vout稳定时，过冲抑制模块3和稳压模块4共同作用，使系统稳定工作。本公开提供的低压差线性稳压器可以限制浪涌电流，并提供稳定的功率，此外，本公开提供的低压差线性稳压器还具有更快的启动时间，因此在使用时不具有启动时间限制，也并不需要对反馈网络5进行额外设置，从而降低了系统复杂度。

第一方面，本公开实施例提供了一种低压差线性稳压器，具有输入电压端和输出电压端，被配置为将输入电压端输入的第一电压Vin转换为第二电压Vout，并通过输出电压端输出。图3为本公开实施例提供的一种低压差线性稳压器的电路结构示意图，如图3所示，低压差线性稳压器包括检测模块1、开关单元2、过冲抑制模块3和稳压模块4。

具体的，检测模块1被配置为对输出电压端输出的第二电压Vout进行检测，并根据检测结果生成第一控制信号K1；开关单元2被配置为响应于第一控制信号K1，而导通或者断开过冲抑制模块3和稳压模块4的连接。

在初始化阶段，开关单元2在第一控制信号K1的控制下关断，过冲抑制模块3被配置为在初始化阶段，对第一电压Vin进行抑制，以使输出电压端输出的第二电压Vout小于预设值；在稳压输出阶段，开关单元2在第一控制信号K1的控制下导通，稳压模块4被配置为与过冲抑制模块3共同作用，对第一电压Vin进行调节，以使输出电压端输出稳定的第二电压Vout。

如图3所示，检测模块1对输出电压端输出的第二电压Vout进行检测，在初始化阶段，输出电压端输出的第二电压Vout接近地，检测模块1这时输出的第一控制信号K1使开关单元2处于关断状态，此时只有过冲抑制模块3工作，并且通过过冲抑制模块3抑制浪涌电流的产生；在稳压输出阶段，随着第二电压Vout不断上升，当检测模块1检测到第二电压Vout到达预设值且处于稳定状态时，输出的第一控制信号K1使开关单元2处于导通状态，此时过冲抑制模块3和稳压模块4共同工作，对第一电压Vin进行调节，以使输出电压端输出稳定的第二电压Vout。图4为图3中低压差线性稳压器的启动电流和启动电压示意图，如图4所示，在低压差线性稳压器的工作模式下，用4.7uF的负载电容Co输出80mA，与图2相比，可以看出浪涌电流明显减小。可见，通过上述设置，本公开实施例提供的低压差线性稳压器可以限制浪涌电流，并提供稳定的功率，同时，本公开实施例提供的低压差线性稳压器还具有更快的启动时间。

在一些实施例中，如图3所示，过冲抑制模块3包括第一晶体管P1，第一晶体管P1的第一极与输入电压端电连接，第一晶体管P1的第二极与输出电压端电连接，第一晶体管P1的控制极与开关单元2电连接。

具体的，第一晶体管P1的第一极与输入电压端电连接，第一晶体管P1的第二极与检测模块1电连接，且电连接至输出电压端，第一晶体管P1的控制极与开关单元2电连接，第一晶体管P1可在外部控制下改变其导通电流，即第一晶体管P1相当于一个压控的可变电阻，通过调节第一晶体管P1的导通电阻的大小从而改变输出电压端输出的第二电压Vout，进而抑制浪涌电流；需要说明的是，第一晶体管P1需要对浪涌电流起到抑制作用，因此，第一晶体管P1的导通电阻可以在几十欧姆至几百欧姆，具体视实际使用需求而定，本公开对此不做限制。

在一些实施例中，如图3所示，稳压模块4包括第二晶体管P2，第二晶体管P2的第一极与输入电压端电连接，第二晶体管P2的第二极与输出电压端电连接，第二晶体管P2的控制极与开关单元2电连接。

具体的，第二晶体管P2的第一极与输入电压端电连接，第二晶体管P2的第二极与检测模块1电连接，且电连接至输出电压端，第二晶体管P2的控制极与开关单元2电连接。在开关单元2接收到第二控制信号K2，且第二控制信号K2控制其导通时，第二晶体管P2与过冲抑制模块3共同工作，使得低压差线性稳压器电压输出端输出稳定的第二电压Vout。需要说明的是，当过冲抑制模块3包括第一晶体管P1，稳压模块4包括第二晶体管P2时，第一晶体管P1的电阻值大于第二晶体管P2的电阻值。

在一些实施例中，图5为本公开实施例提供的一种检测模块的电路结构示意图，如图5所示，检测模块1包括第三晶体管P3、充电电容C2和触发器T；第三晶体管P3的第一极与输出电压端电连接，第三晶体管P3的控制极被配置为接收偏置电流Bias，第三晶体管P3的第二极与充电电容C2的第一极和触发器T的第一端电连接，充电电容C2的第二极与第一参考电压端电连接，触发器T的第二端与开关单元2电连接。

具体的，本公开实施例中触发器T的输出端与开关单元2电连接，以输出第一控制信号K1，当触发器T检测到输出电压端输出的第二电压Vout还未上升至预设值时，触发器T输出的第一控制信号K1控制开关单元2关断，当触发器T检测到输出电压端输出的第二电压Vout上升至预设值且处于稳定状态时，触发器T输出的第一控制信号K1控制开关单元2导通，此时，对充电电容C2的充电时间可表示为t＝I/CV。

在一些实施例中，图6为本公开实施例提供的另一种检测模块的电路结构示意图，如图6所示，检测模块1还包括第四晶体管P4和电流源Is；第四晶体管P4的第一极与输入电压端电连接，第四晶体管P4的控制极与第四晶体管P4的第二极、第三晶体管P3的控制极和电流源Is的第一端电连接，电流源Is的第二端与第二参考电压端电连接。

具体的，在本公开实施例中，采用电流镜电路，第三晶体管P3的控制极被配置为接收偏置电流Bias，且由于采用下行镜像电路作为电源，可以实现在低压差线性稳压器的输出端输出稳定的第二电压Vout后，使触发器T正常输出；其中，触发器T可以为施密特触发器T。

在一些实施例中，如图3所示，开关单元2包括开关晶体管SW；开关晶体管SW的第一极与过冲抑制模块3电连接，开关晶体管SW的控制极与检测模块1电连接，开关晶体管SW的第二极与稳压模块4电连接。

具体的，在本公开实施例中，开关晶体管SW的控制极被配置为接收检测模块1输出的第一控制信号K1，当第一控制信号K1控制其关断时，低压差线性稳压器中只有过冲抑制模块3工作，对浪涌电流起到抑制作用；当第一控制信号K1控制其导通时，低压差线性稳压器中过冲抑制模块3和稳压模块4共同工作，以稳定输出电压端输出的第二电压Vout。

需要说明的是，本公开实施例中所采用的晶体管可以为薄膜晶体管或场效应管或其他特性的相同器件，由于采用的晶体管的源极和漏极是对称的，所以其源极、漏极是没有区别的。为区分晶体管的源极和漏极，将其中一极称为第一极，另一极称为第二极，栅极称为控制极。按照晶体管的特性区分可以将晶体管分为N型和P型，当采用P型晶体管时，第一极为P型晶体管的源极，第二极为P型晶体管的漏极，栅极输入低电平信号时，源漏极导通；当采用N型晶体管时，第一极为N型晶体管的漏极，第二极为N型晶体管的源极，栅极输入高电平信号时，源漏极导通。为便与描述和理解，本公开实施例中以第一晶体管P1、第二晶体管P2、第三晶体管P3和第四晶体管P4均为P型晶体管为例进行说明。

在一些实施例中，如图3所示，低压差线性稳压器还包括反馈网络5、运算放大器EA和补偿模块6；反馈网络5被配置为对输出电压端输出的第二电压Vout进行采样以生成反馈电压Vfb，并将反馈电压Vfb输出至运算放大器EA；运算放大器EA被配置为将反馈电压Vfb和基准电压Vref进行比较，根据比较结果生成第二控制信号K2；补偿模块6被配置为对低压差线性稳压器的反馈回路进行补偿。

具体的，运算放大器EA可以为误差放大器，误差放大器的同相输入端与反馈网络5电连接，以输入对输出电压端输出的第二电压Vout进行采样以生成的反馈电压Vfb，误差放大器的反相输入端与基准电压源电连接，以输入基准电压Vref；其中，基准电压源可以为误差放大器提供与环境尽可能无关的基准电压Vref(参考电压)，基准电压源的精度和稳定性可以直接影响低压差线性稳压器整体电路的性能。例如，选择不随输入电压和温度变化的基准电压源，可以为后续电路提供稳定的基准电压Vref。

反馈网络5可以是由电阻组成的电阻分压网络，为了满足不同用户需求以提供多种输出电压值，同时简化设计。本公开实施例中可以调节电阻分压网络，使其按照不同的比值组合出若干个不同的输出电压。需要说明的是，反馈网络5用于对输出电压端输出的第二电压Vout进行精准采样以获知其变化，但是由于采样电阻是接在输出电压端的，为了不增加系统的静态功耗，所以采样电阻的阻值需要设定的比较大。

过冲抑制模块3包括第一晶体管P1，稳压模块4包括第二晶体管P2时，第一晶体管P1和第二晶体管P2可以为功率晶体管，在稳压输出阶段主要作为输入电压端与输出电压端的电流导通沟道。为驱动功率晶体管导通，与其电连接的误差放大器需要具有较强的驱动能力，以保证输出电压的稳定。当外界需求或者环境发生改变时，负载电流有所波动，功率晶体管就需要通过反馈网络5，改变其输出电流来保证输出电压稳定。此外，可以选择耐压高，电流增益大，带载能力强的功率晶体管以保证低压差线性稳压器的转换效率。

需要说明的是，当系统稳定工作时需要构成负反馈结构，即需要误差放大器工作在深度负反馈状态，保证同相输入端与反相输入端虚短、虚断，电压近似相等，在反馈网络5获取的反馈电压Vfb输入至误差放大器的同相输入端，基准电压Vref输入至误差放大器的反相输入端，误差放大器将反馈电压Vfb和基准电压Vref相比较，即作差，二者的差值经过误差放大器放大后，控制功率晶体管的栅极电压，从而稳定输出电压。

在一些实施例中，图7为本公开实施例提供的另一种低压差线性稳压器的电路结构示意图，如图7所示，反馈网络5包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2；第一分压电阻R1的第一端与输出电压端电连接，第一分压电阻R1的第二端与第二分压电阻R2的第一端电连接，第二分压电阻R2的第二端与第三参考电压端电连接。

具体的，在本公开实施例中，采用电阻组成的电阻分压网络，使得输出电压端输出的第二电压Vout仅与分压电阻比值相关，而与分压电阻本身阻值无关。这样设置，可以在设计版图时采用相同类型的电阻并做好匹配，就可以尽量降低分压电阻对低压差线性稳压器整体带来的误差。

需要说明的是，为降低功耗，减小静态电流，分压电阻的阻值较大。此外，本公开实施例中还可以采用二极管连接形式的三极管，或者MOS管串联的形式以实现分压功能，本公开对此不做限制。

在一些实施例中，如图7所示，运算放大器EA的同相输入端与第一分压电阻R1的第二端电连接，运算放大器EA的反相输入端与基准电压Vref端电连接，运算放大器EA的输出端与过冲抑制模块3、补偿模块6和开关单元2电连接。

具体的，在本公开实施例中，运算放大器EA为误差放大器，误差放大器的同相输入端与反馈网络5电连接，以输入对输出电压端输出的第二电压Vout进行采样以生成的反馈电压Vfb，误差放大器的反相输入端与基准电压源电连接，以输入基准电压Vref，误差放大器将反馈电压Vfb和基准电压Vref比较作差，二者的差值经过误差放大器放大后，控制过冲抑制模块3和稳压模块4，从而稳定输出电压端输出的第二电压Vout。

在一些实施例中，如图7所示，补偿模块6包括补偿电容C1；补偿电容C1的第一极与运算放大器EA的输出端电连接，补偿电容C1的第二极与输出电压端电连接，以对反馈回路进行补偿，维持反馈回路的稳定性。

第二方面，本公开实施例还提供了一种低压差线性稳压器，如图7所示，具有输入电压端和输出电压端，被配置为将输入电压端输入的第一电压Vin转换为第二电压Vout，并通过输出电压端输出；低压差线性稳压器包括检测模块1、开关单元2、过冲抑制模块3、稳压模块4、反馈网络5、运算放大器EA和补偿模块6。

具体的，检测模块1被配置为对输出电压端输出的第二电压Vout进行检测，并根据检测结果生成第一控制信号K1；开关单元2被配置为响应于第一控制信号K1，而导通或者断开过冲抑制模块3和稳压模块4的连接；在初始化阶段，开关单元2在第一控制信号K1的控制下关断，过冲抑制模块3被配置为在初始化阶段，对第一电压Vin进行抑制，以使输出电压端输出的第二电压Vout小于预设值；在稳压输出阶段，开关单元2在第一控制信号K1的控制下导通，稳压模块4被配置为与过冲抑制模块3共同作用，对第一电压Vin进行调节，以使输出电压端输出稳定的第二电压Vout；反馈网络5被配置为对输出电压端输出的第二电压Vout进行采样以生成反馈电压Vfb，并将反馈电压Vfb输出至运算放大器EA；运算放大器EA被配置为将反馈电压Vfb和基准电压Vref进行比较，根据比较结果生成第二控制信号K2；补偿模块6被配置为对低压差线性稳压器的反馈回路进行补偿。

具体的，本公开实施例中检测模块1具有如图6中所示的电路结构，检测模块1包括第三晶体管P3、充电电容C2、触发器T、第四晶体管P4和电流源Is；第三晶体管P3的第一极与输出电压端电连接，第三晶体管P3的控制极被配置为接收偏置电流Bias，第三晶体管P3的第二极与充电电容C2的第一极和触发器T的第一端电连接，充电电容C2的第二极与第一参考电压端电连接，触发器T的第二端与开关单元2电连接；第四晶体管P4的第一极与输入电压端电连接，第四晶体管P4的控制极与第四晶体管P4的第二极、第三晶体管P3的控制极和电流源Is的第一端电连接，电流源Is的第二端与第二参考电压端电连接。在本公开实施例中，采用电流镜电路，第三晶体管P3的控制极被配置为接收偏置电流Bias，且由于采用下行镜像电路作为电源，可以实现在低压差线性稳压器的输出端输出稳定的第二电压Vout后，使触发器T正常输出；其中，触发器T可以为施密特触发器T。

具体的，本公开实施例中开关单元2包括开关晶体管SW，过冲抑制模块3包括第一晶体管P1，稳压模块4包括第二晶体管P2，反馈网络5包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，补偿模块6包括补偿电容C1，运算放大器EA为误差放大器；其中，第一晶体管P1的第一极与第二晶体管P2的第一极电连接，且均电连接至输入电压端，第一晶体管P1的第二极与补偿电容C1的第二极、第一分压电阻R1的第一端、第三晶体管P3的第一极、第二晶体管P2的第二极电连接，且均电连接至输出电压端，第一晶体管P1的控制极与误差放大器的输出端、补偿电容C1的第一极和开关晶体管SW的第一极电连接。第二晶体管P2的控制极与开关晶体管SW的第二极电连接，开关晶体管SW的控制极SW_G与触发器T的输出端电连接。第一分压电阻R1的第二端与第二分压电阻R2的第一端和误差放大器的同相输入端电连接，运算放大器EA的反相输入端与基准电压Vref端电连接。

本公开实施例提供的低压差线性稳压器，通过第一晶体管P1抑制浪涌电流，并通过检测模块1控制开关晶体管SW，在检测到输出电压端输出的第二电压Vout稳定时，第一晶体管P1和第二晶体管P2共同作用，使系统稳定工作。本公开实施例提供的低压差线性稳压器具有更快的启动时间，可以限制浪涌电流，并提供稳定的功率。

第三方面，本公开实施例还提供了一种电源管理芯片，其包括上述实施例中任一项的低压差线性稳压器。

第四方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，其包括上述实施例中的电源管理芯片。本公开实施例提供的电子设备可以是可穿戴设备，例如手表。当然还可以是手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪、车载显示等任何具有显示功能的产品或部件。其中，电子设备主要包括负载和上述任一实施例所提供的电源管理芯片，该电源管理芯片与负载连接，将电源电压转换为负载的工作电压后，输出给负载。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。

Claims (13)

1.一种低压差线性稳压器，具有输入电压端和输出电压端，被配置为将所述输入电压端输入的第一电压转换为第二电压，并通过所述输出电压端输出；其特征在于，所述低压差线性稳压器包括检测模块、开关单元、过冲抑制模块和稳压模块；

所述检测模块，被配置为对所述输出电压端输出的第二电压进行检测，并根据检测结果生成第一控制信号；

所述开关单元，被配置为响应于所述第一控制信号，而导通或者断开所述过冲抑制模块和所述稳压模块的连接；

在初始化阶段，所述开关单元在所述第一控制信号的控制下关断，所述过冲抑制模块，被配置为在初始化阶段，对所述第一电压进行抑制，以使所述输出电压端输出的第二电压小于预设值；

在稳压输出阶段，所述开关单元在所述第一控制信号的控制下导通，所述稳压模块，被配置为与所述过冲抑制模块共同作用，对所述第一电压进行调节，以使所述输出电压端输出稳定的第二电压。

2.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述过冲抑制模块包括第一晶体管，所述第一晶体管的第一极与所述输入电压端电连接，所述第一晶体管的第二极与所述输出电压端电连接，所述第一晶体管的控制极与所述开关单元电连接。

3.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述稳压模块包括第二晶体管，所述第二晶体管的第一极与所述输入电压端电连接，所述第二晶体管的第二极与所述输出电压端电连接，所述第二晶体管的控制极与所述开关单元电连接。

4.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述检测模块包括第三晶体管、充电电容和触发器；所述第三晶体管的第一极与所述输出电压端电连接，所述第三晶体管的控制极被配置为接收偏置电流，所述第三晶体管的第二极与所述充电电容的第一极和所述触发器的第一端电连接，所述充电电容的第二极与第一参考电压端电连接，所述触发器的第二端与所述开关单元电连接。

5.根据权利要求4所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述检测模块还包括第四晶体管和电流源；所述第四晶体管的第一极与所述输入电压端电连接，所述第四晶体管的控制极与所述第四晶体管的第二极、所述第三晶体管的控制极和所述电流源的第一端电连接，所述电流源的第二端与第二参考电压端电连接。

6.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述开关单元包括开关晶体管；所述开关晶体管的第一极与所述过冲抑制模块电连接，所述开关晶体管的控制极与所述检测模块电连接，所述开关晶体管的第二极与所述稳压模块电连接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的低压差线性稳压器，其特征在于，还包括反馈网络、运算放大器和补偿模块；

所述反馈网络，被配置为对所述输出电压端输出的第二电压进行采样以生成反馈电压，并将所述反馈电压输出至运算放大器；

所述运算放大器，被配置为将所述反馈电压和基准电压进行比较，根据比较结果生成第二控制信号；

所述补偿模块，被配置为对所述低压差线性稳压器的反馈回路进行补偿。

8.根据权利要求7所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述反馈网络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与所述输出电压端电连接，所述第一分压电阻的第二端与所述第二分压电阻的第一端电连接，所述第二分压电阻的第二端与第三参考电压端电连接。

9.根据权利要求8所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述运算放大器的同相输入端与所述第一分压电阻的第二端电连接，所述运算放大器的反相输入端与基准电压端电连接，所述运算放大器的输出端与所述过冲抑制模块、所述补偿模块和所述开关单元电连接。

10.根据权利要求7所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述补偿模块包括补偿电容；所述补偿电容的第一极与所述运算放大器的输出端电连接，所述补偿电容的第二极与所述输出电压端电连接。

11.一种低压差线性稳压器，具有输入电压端和输出电压端，被配置为将所述输入电压端输入的第一电压转换为第二电压，并通过所述输出电压端输出；其特征在于，所述低压差线性稳压器包括检测模块、开关晶体管、第一晶体管、第二晶体管、反馈网络、运算放大器和补偿模块；

所述检测模块，被配置为对所述输出电压端输出的第二电压进行检测，并根据检测结果生成第一控制信号；

所述反馈网络，被配置为对所述输出电压端输出的第二电压进行采样以生成反馈电压，并将所述反馈电压输出至运算放大器；

所述运算放大器，被配置为将所述反馈电压和基准电压进行比较，根据比较结果生成第二控制信号；

所述补偿模块，被配置为对所述低压差线性稳压器的反馈回路进行补偿；

所述第一晶体管的第一极与所述第二晶体管的第一极电连接，且均电连接至所述输入电压端，所述第一晶体管的控制极与所述开关晶体管的第一极、所述运算放大器的输出端和所述补偿模块电连接，所述第一晶体管的第二极与所述第二晶体管的第二极、所述补偿模块、所述反馈网络和所述检测模块电连接，且均电连接至所述输出电压端，所述第二晶体管的控制极与所述开关晶体管的第二极电连接，所述开关晶体管的控制极与所述检测模块电连接。

12.一种电源管理芯片，其包括权利要求1-11中任一项所述的低压差线性稳压器。

13.一种电子设备，其包括权利要求12中所述的电源管理芯片。

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