CN219225375U - 一种输出电压可调的ldo电路和电源装置 - Google Patents

一种输出电压可调的ldo电路和电源装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种输出电压可调的LDO电路和电源装置。其中，方法包括：LDO，LDO包括输入引脚、输出引脚和反馈引脚；电压反馈单元，电压反馈单元与输出引脚相连，电压反馈单元用于根据LDO的输出电压生成反馈电压；比较单元，比较单元的第一输入端与电压反馈单元的输出端相连，比较单元的输出端与反馈引脚相连；控制单元，控制单元的电压输出引脚与比较单元的第二输入端相连，控制单元用于输出可配置的控制电压至比较单元，以使比较单元根据控制电压和反馈电压生成比较信号，以使LDO根据比较信号对输出电压进行调节。该电路通过改变控制单元输出的控制电压，从而改变电路在反馈控制稳定后的输出电压，实现LDO电路的输出可调。

Description

一种输出电压可调的LDO电路和电源装置
技术领域
本实用新型涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种输出电压可调的LDO电路和电源装置。
背景技术
近年来，各种便携式电子产品的普及与产品功能的丰富，促进了电源管理IC技术的不断发展，高性能低成本的电源管理芯片越来越受到用户的青睐，线性稳压器正朝着高功率密度、高可靠性、高效率三个方向迈进。线性稳压器通过调整管连接输入输出，通过采样电路(一般是分压电阻)，将输出的电压变化和内部的基准电压进行比较，其误差经放大后达到调整管的控制端，引起流过调整管电流的变化，进而导致输出电压往相反的方向变化，抵消因输入电压或负载变化而引起的输出电压的变化。相关技术中线性稳压器芯片有很多种，有固定输出电压的也有输出电压可调节的，可调节的线性稳压器一般是把采样电路外置，设计者选取不同的分压电阻对输出电压分压后送入反馈引脚，此种调节方法效率低，且不适用于需要变化的供电电压的测试环境。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种输出电压可调的LDO电路，该电路能够通过改变输出电压可调的LDO电路的反馈引脚的电压实现输出电压的可控。
本实用新型的第二个目的在于提出一种电源装置。
为达到上述目的，本实用新型第一方面实施例提出了一种输出电压可调的LDO电路，包括：LDO，所述LDO包括输入引脚、输出引脚和反馈引脚；电压反馈单元，所述电压反馈单元与所述输出引脚相连，所述电压反馈单元用于根据所述LDO的输出电压生成反馈电压；比较单元，所述比较单元的第一输入端与所述电压反馈单元的输出端相连，所述比较单元的输出端与所述反馈引脚相连；控制单元，所述控制单元的电压输出引脚与所述比较单元的第二输入端相连，所述控制单元用于输出可配置的控制电压至所述比较单元，以使所述比较单元根据所述控制电压和所述反馈电压生成比较信号，以使所述LDO根据所述比较信号对输出电压进行调节。
根据本实用新型的一个实施例，所述控制单元包括基准电压源和控制器，所述基准电压源与所述控制器相连，所述控制器根据所述基准电压源提供的基准电压对所述控制电压进行配置。
根据本实用新型的一个实施例，所述控制器包括DAC，且通过控制所述DAC输出所述控制电压。
根据本实用新型的一个实施例，所述比较单元包括第一比较器，所述第一比较器的正输入端与所述电压反馈单元的输出端相连，所述第一比较器的负输入端与所述控制单元的电压输出引脚相连，其中，在所述反馈电压大于所述控制电压时，所述第一比较器输出高电平比较信号；在所述反馈电压小于所述控制电压时，所述第一比较器输出低电平比较信号。
根据本实用新型的一个实施例，所述高电平比较信号用于指示所述LDO根据内部参考电压对所述输出电压进行调小控制，所述低电平比较信号用于指示所述LDO根据所述内部参考电压对所述输出电压进行调大控制。
根据本实用新型的一个实施例，所述电压反馈单元包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述输出引脚相连；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连，且具有第一节点，所述第二电阻的另一端接地，所述第一节点作为所述电压反馈单元的输出端。
根据本实用新型的一个实施例，所述电压反馈单元还包括第一电容，所述第一电容与所述第一电阻并联。
根据本实用新型的一个实施例，所述LDO包括：开关管，所述开关管的第一端作为所述输入引脚，所述开关管的第二端作为所述输出引脚；第二比较器，所述第二比较器的正输入端作为所述反馈引脚，所述第二比较器的负输入端连接参考电压源，所述第二比较器的输出端与所述开关管的控制端相连。
根据本实用新型的一个实施例，所述开关管为PMOS管。
根据本实用新型实施例的输出电压可调的LDO电路，通过将控制单元的电压输出引脚与比较单元的第二输入端相连，使得比较单元根据控制电压和反馈电压生成比较信号，以便LDO根据所述比较信号对输出电压进行调节，从而通过改变控制单元的输出电压，在电路反馈稳定后，改变LDO电路的输出电压值。
为达到上述目的，本实用新型第二方面实施例提出了一种电源装置，包括本实用新型第一方面实施例所述的输出电压可调的LDO电路。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
图1是根据本实用新型一个实施例的输出电压可调的LDO电路的结构示意图；
图2是根据本实用新型第一个具体实施例的输出电压可调的LDO电路的结构示意图；
图3是根据本实用新型第二个具体实施例的输出电压可调的LDO电路的结构示意图；
图4是根据本实用新型第三个具体实施例的输出电压可调的LDO电路的结构示意图；
图5是根据本实用新型第四个具体实施例的输出电压可调的LDO电路的结构示意图；
图6是根据本实用新型第五个具体实施例的输出电压可调的LDO电路的结构示意图；
图7是根据本实用新型第六个具体实施例的输出电压可调的LDO电路的结构示意图；
图8是根据本实用新型一个实施例的电源装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
下面参考附图1-8描述本实用新型实施例的一种输出电压可调的LDO电路和电源装置。
图1是根据本实用新型一个实施例的输出电压可调的LDO电路的结构示意图。
如图1所示，该输出电压可调的LDO电路，可以包括：LDO(Low Dropout Regulator，低压差稳压器)110、电压反馈单元120、比较单元130和控制单元140。
其中，LDO110包括输入引脚IN、输出引脚OUT和反馈引脚FB；电压反馈单元120与输出引脚OUT相连，电压反馈单元120用于根据LDO110的输出电压生成反馈电压；比较单元130的第一输入端与电压反馈单元120的输出端相连，比较单元130的输出端与反馈引脚FB相连；控制单元140的电压输出引脚与比较单元130的第二输入端相连，控制单元140用于输出可配置的控制电压至比较单元130，以使比较单元130根据控制电压140和反馈电压生成比较信号，以使LDO110根据比较信号对输出电压进行调节。
可选地，LDO110包括内部参考电压、误差放大电路和晶体管调整电路，其中，误差放大电路用于将采集电压输入到误差放大器的反向输入端，与正向输入端的基准电压(即期望输出的电压)进行比较，再将比较结果进行放大，并将放大结果输入至晶体调整电路，晶体调整管电路将该放大后的信号输出到晶体管的控制极(即PMOS管的栅极或者PNP型三极管的基极)，从而通过放大后的信号控制晶体管的导通电压。作为一种示例，当晶体管为PMOS管时，PMOS管的漏极则为本实施例中LDO的输出引脚OUT，PMOS管的源极为本实施例中LDO的输入引脚IN，误差放大器的正向输入端为本实施例中LDO的反馈引脚FB。
进一步地，电压反馈单元120，通过对LDO110输出的电压进行采样，生成反馈电压，将反馈电压输入至比较单元130的第一输入端，比较单元130的第二输入端与控制单元140的连接，比较单元130的作用在于将反馈电压和控制单元140输出的控制电压的大小进行比较并生成比较信号，并将比较信号输入至LDO110的反馈引脚FB，从而通过改变控制单元140的输出的控制电压的值，进一步改变输入到LDO110反馈引脚FB的比较单元130的输出的比较信号，使得LDO110的输出电压可调。
图2是本实用新型第一个具体实施例的输出电压可调的LDO电路的结构示意图。
如图2所示，控制单元140包括基准电压源141和控制器142。
其中，基准电压源141与控制器142相连，控制器142根据基准电压源141提供的基准电压对控制电压进行配置。
可选地，基准电压源141用于向控制器提供基准电压，基准电压可以作为控制器142内部的DAC或ADC的输入参考电压，也可作为控制器142内部参考电压缓冲器的输出。
图3是根据本实用新型第二个具体实施例的输出电压可调的LDO电路的结构示意图。
如图3所示，控制器142包括DAC1401，且通过控制DAC1401输出控制电压。
可以理解的是，DAC1401可以将数字信号转换为模拟信号，也即电压信号，通过DAC1401可以输出任意指定的电压值，即通过DAC1401改变控制电压的值。
图4是根据本实用新型第三个具体实施例的输出电压可调的LDO电路的结构示意图。
如图4所示，比较单元130可以包括第一比较器131。
具体地，第一比较器131的正输入端与电压反馈单元120的输出端相连，第一比较器131的负输入端与控制单元140的电压输出引脚相连，其中，在反馈电压大于控制电压时，第一比较器131输出高电平比较信号；在反馈电压小于控制电压时，所述第一比较器131输出低电平比较信号。
可以理解的是，第一比较器131具有两个电压输入端口，其中正输入端输入的是电压反馈单元输出的反馈电压，负输入端输入的是控制单元140中的DAC1401输出的电压模拟信号(控制电压)，通过比较反馈电压和控制电压之间的大小关系，输出对应的高低电平比较信号。
作为一种可能的实现方式，高电平比较信号用于指示LDO根据内部参考电压对输出电压进行调小控制，低电平比较信号用于指示LDO根据内部参考电压对所述输出电压进行调大控制。
可选地，在反馈电压的值大于控制电压时，第一比较器131输出高电平比较信号，输入至LDO的反馈引脚FB，当比较信号为高电平比较信号时，该高电平比较信号的电压值大于LDO110的内部参考电压，则LDO内部控制输出的电压值减小；当比较信号为低电平比较信号时，该低电平比较信号小于LDO110的内部参考电压，则LDO内部控制输出的电压值增大，从而实现输出电压的稳定。
图5是根据本实用新型第四个具体实施例输出电压可调的LDO电路的结构示意图。
如图5所示，电压反馈单元120可以包括第一电阻R1和第二电阻R2。
其中，第一电阻R1的一端与输出引脚OUT相连；第二电阻R2的一端与第一电阻R1的另一端相连，且具有第一节点，第二电阻R2的另一端接地，第一节点作为电压反馈单元120的输出端。
具体地，第一电阻R1和第二电阻R2连接在LDO110的输出端，用于对LDO110的输出电压进行分压，将分压后的电压，即反馈电压输出至比较单元130的正输入端。
图6是根据本实用新型第五个具体实施例的输出电压可调的LDO电路的结构示意图。
如图6所示，电压反馈单元还包括第一电容C1，第一电容C1与第一电阻R1并联。
具体地，第一电容C1的一端与LDO110的输出引脚相连，另一端设置在第一电阻R1和第二电阻R2之间，第一电容C1与第一电阻R1并联，从而实现滤波的作用，稳定反馈电压的输出。
图7是根据本实用新型第六个具体实施例的输出电压可调的LDO电路的结构示意图。
如图7所示，LDO110可以包括开关管111和第二比较器112。
其中，开关管111的第一端作为输入引脚IN，开关管111的第二端作为输出引脚OUT；第二比较器112，第二比较器112的正输入端作为反馈引脚FB，第二比较器112的负输入端连接参考电压源VREF，第二比较器112的输出端与开关管111的控制端相连。
可以理解的是，开关管111的控制端与第二比较器112的输出端连接，用于根据第二比较器112输出的电压信号调整开关管111的输出电流，从而使得LDO的电压值处于稳定状态。
示例性地，开关管可以为晶体管或者场效应管，第二比较器为误差放大器。
作为一种示例，开关管111为PMOS管。
其中，在开关管111为PMOS管时，PMOS管的栅极与第二比较器的输出端连接，PMOS管的源极作为LDO110的输入引脚IN，PMOS管的漏极作为LDO110的输出引脚OUT。
本实用新型实施例的输出电压可调的LDO电路，通过改变控制单元140中DAC1401输出的电压值实现改变LDO110的输出电压值。举例来说，当LDO110的输出电压的值下降时，电压反馈单元120生成的反馈电压值也随之减小，则第一比较器131的正向输入端的电位下降，将反馈电压的值与控制电压进行比较后，第一比较器131输出低电平比较信号，输入至LDO的反馈引脚FB，即误差放大器(第二比较器112)的正输入端，误差放大器根据低电平比较信号和LDO110的内部参考电压进行比较，在低电平比较信号小于内部参考电压时，误差放大器会降低输出，即误差放大器(第二比较器112)输出端的电压值就会降低，随着误差放大器输出端电压值的降低，PMOS管的源极的电位不变，进而使得PMOS管源极和栅极之间的压差增加，输出的电流值增加，从而使得LDO110的输出电压增加，最后反馈的结果会使得反馈电压的值等于控制电压的值。
当LDO110的输出电压的值上升时，电压反馈单元120生成的反馈电压值也随之增加，则第一比较器131的正向输入端的电位上升，将反馈电压的值与控制电压进行比较，输出高电平比较信号，输入至LDO的反馈引脚，即误差放大器(第二比较器112)的正输入端，误差放大器根据高电平比较信号和LDO110的内部参考电压进行比较，在高电平比较信号大于内部参考电压时，误差放大器会增加输出电压，即误差放大器(第二比较器112)输出端的电压值就会增加，随着误差放大器输出端电压值的上升，PMOS管的源极的电位不变，进而使得PMOS管源极和栅极之间的压差降低，输出的电流值降低，从而使得LDO110的输出电压降低，最后反馈的结果会使得反馈电压的值等于控制电压的值。在本实施例中，反馈电压的值等于LDO110输出电压的值通过第一电阻R1和第二电阻R2分压得到，则可以通过反馈电压的值反推出LDO110的输出的电压值。在本实施例中，若LDO110输出的电压值为VOUT，则VOUT经过第一电阻R1和第二电阻R2分压后的反馈电压的电压值为V反馈＝R2/(R1+R2)*VOUT，DAC输出的控制电压为VDAC，则输出电压可调的LDO电路反馈稳定后的结果为VDAC＝V反馈，从而得到控制电压VDAC和输出电压VOUT之间的关系VOUT＝(R1+R2)*VDAC/R2。
作为一种示例，可以设置第一电阻R1的电阻值等于第二电阻R2的电阻值，则VOUT＝2R1*VDAC，从而通过调整DAC输出的控制电压VDAC的值，实现LDO电路输出电压的可调。
根据本实用新型实施例的输出电压可调的LDO电路，通过将控制单元的电压输出引脚与比较单元的第二输入端相连，使得比较单元根据控制电压和反馈电压生成比较信号，以便LDO根据所述比较信号对输出电压进行调节，从而通过改变控制单元的输出电压，在电路反馈稳定后，改变LDO电路的输出电压值。
为了实现的上述实施例，本实用新型还提出一种电源装置，图8是根据本实用新型一个实施例的电源装置的结构示意图。
如图8所示，该电源装置800，包括根据本实用新型上述任一实施例所述的输出电压可调的LDO电路810。
另外，本实用新型实施例的电源装置的其他构成及作用对本领域的技术人员来说是已知的，为减少冗余，此处不做赘述。
应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，本实用新型实施例中所使用的“第一”、“第二”等术语，仅用于描述目的，而不可以理解为指示或者暗示相对重要性，或者隐含指明本实施例中所指示的技术特征数量。由此，本实用新型实施例中限定有“第一”、“第二”等术语的特征，可以明确或者隐含地表示该实施例中包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，词语“多个”的含义是至少两个或者两个及以上，例如两个、三个、四个等，除非实施例中另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非实施例中另有明确的相关规定或者限定，否则实施例中出现的术语“安装”、“相连”、“连接”和“固定”等应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以理解的，也可以是机械连接、电连接等；当然，还可以是直接相连，或者通过中间媒介进行间接连接，或者可以是两个元件内部的连通，或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，能够根据具体的实施情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种输出电压可调的LDO电路，其特征在于，包括：
LDO，所述LDO包括输入引脚、输出引脚和反馈引脚；
电压反馈单元，所述电压反馈单元与所述输出引脚相连，所述电压反馈单元用于根据所述LDO的输出电压生成反馈电压；
比较单元，所述比较单元的第一输入端与所述电压反馈单元的输出端相连，所述比较单元的输出端与所述反馈引脚相连；
控制单元，所述控制单元的电压输出引脚与所述比较单元的第二输入端相连，所述控制单元用于输出可配置的控制电压至所述比较单元，以使所述比较单元根据所述控制电压和所述反馈电压生成比较信号，以使所述LDO根据所述比较信号对输出电压进行调节。
2.根据权利要求1所述的输出电压可调的LDO电路，其特征在于，所述控制单元包括基准电压源和控制器，所述基准电压源与所述控制器相连，所述控制器根据所述基准电压源提供的基准电压对所述控制电压进行配置。
3.根据权利要求2所述的输出电压可调的LDO电路，其特征在于，所述控制器包括DAC，且通过控制所述DAC输出所述控制电压。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的输出电压可调的LDO电路，其特征在于，所述比较单元包括第一比较器，所述第一比较器的正输入端与所述电压反馈单元的输出端相连，所述第一比较器的负输入端与所述控制单元的电压输出引脚相连，其中，
在所述反馈电压大于所述控制电压时，所述第一比较器输出高电平比较信号；
在所述反馈电压小于所述控制电压时，所述第一比较器输出低电平比较信号。
5.根据权利要求4所述的输出电压可调的LDO电路，其特征在于，所述高电平比较信号用于指示所述LDO根据内部参考电压对所述输出电压进行调小控制，所述低电平比较信号用于指示所述LDO根据所述内部参考电压对所述输出电压进行调大控制。
6.根据权利要求1所述的输出电压可调的LDO电路，其特征在于，所述电压反馈单元包括：
第一电阻，所述第一电阻的一端与所述输出引脚相连；
第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连，且具有第一节点，所述第二电阻的另一端接地，所述第一节点作为所述电压反馈单元的输出端。
7.根据权利要求6所述的输出电压可调的LDO电路，其特征在于，所述电压反馈单元还包括第一电容，所述第一电容与所述第一电阻并联。
8.根据权利要求1所述的输出电压可调的LDO电路，其特征在于，所述LDO包括：
开关管，所述开关管的第一端作为所述输入引脚，所述开关管的第二端作为所述输出引脚；
第二比较器，所述第二比较器的正输入端作为所述反馈引脚，所述第二比较器的负输入端连接参考电压源，所述第二比较器的输出端与所述开关管的控制端相连。
9.根据权利要求8所述的输出电压可调的LDO电路，其特征在于，所述开关管为PMOS管。
10.一种电源装置，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的输出电压可调的LDO电路。
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