低壓差電壓調(diào)節(jié)器及供電系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】低壓差電壓調(diào)節(jié)器及供電系統(tǒng) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種可W節(jié)省能量的低壓差電壓調(diào)節(jié) 器及供電系統(tǒng)。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 傳統(tǒng)的低壓差電壓調(diào)節(jié)器如圖1所示，其包括誤差放大器EA，輸出功率PMOS管 MP5,分壓電阻R1和R2,輸出電容C1及ARM處理器（或其它被供電電路）。隨著物聯(lián)網(wǎng) (InternetofThings)應(yīng)用的興起，系統(tǒng)對功耗要求越來越嚴(yán)格，特別是W電池供電的系 統(tǒng)，希望功耗越小越好，為了降低平均功耗，很多系統(tǒng)中的電路為間歇式工作，比如，基于 ARM(AdvancedRISCMachines)的處理器，一般通過關(guān)閉和重啟其供電電源來實(shí)現(xiàn)減小平 均功耗，當(dāng)供電電源關(guān)閉時(shí)，ARM處理器的電源電壓降為零，從而不再耗電。
[0003] 在圖1中，低壓差電壓調(diào)節(jié)器作為供電電源為ARM處理器供電，在上述間歇式工 作方式中，當(dāng)?shù)蛪翰铍妷赫{(diào)節(jié)器關(guān)閉時(shí)，由于輸出電容C1上有電荷，ARM處理器將繼續(xù)消 耗輸出電容C1上的能量，直至其上的電荷耗盡；當(dāng)重啟時(shí)，低壓差電壓調(diào)節(jié)器會重新將輸 出電容C1充滿，使其充電至ARM處理器所需要的工作電壓VTR(例如，為1.2V)。在不斷關(guān) 閉和重啟過程中，輸出電容C1上的電荷被泄放和充滿的過程將額外消耗能量，此能量約為 擊CKTT?2./，其中，C為輸出電容C1的電容值，VTR為ARM處理器所需的工作電壓，f為間 歇式工作的頻率。
[0004] 因此，有必要提供一種改進(jìn)的技術(shù)方案來節(jié)省上述在輸出電容C1上額外消耗的 能量。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種低壓差電壓調(diào)節(jié)器，其可W節(jié)省在間歇式工作方式中 額外消耗的能量，從而進(jìn)一步降低系統(tǒng)的平均功耗。
[0006] 為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種低壓差電壓調(diào)節(jié)器， 其包括功率管、誤差放大器、反饋電壓采樣電路、控制晶體管、使能端、輸出電容、控制開關(guān) 和輸出端V0。所述功率管的源極與電源端相連，其漏極與輸出端V0相連，其柵極與誤差放 大器的輸出端相連，誤差放大器的第二輸入端與參考電壓相連；所述反饋電壓采樣電路的 輸入端與輸出端V0相連，所述反饋電壓采樣電路的輸出端與所述誤差放大器的第一輸入 端相連，所述反饋電壓采樣電路用于采樣所述輸出端V0的電壓并輸出反饋電壓；所述控制 晶體管的第一連接端與電源端相連，其第二連接端與功率管的柵極相連，其控制端與使能 端相連；所述控制開關(guān)和輸出電容依次連接于所述輸出端V0和接地端之間，所述控制開關(guān) 的控制端與所述使能端相連，所述使能端用于接收使能信號。
[0007] 進(jìn)一步的，當(dāng)所述使能信號為第一邏輯電平時(shí)，其使控制晶體管導(dǎo)通，將功率管的 柵極電壓拉高至電源電壓，從而關(guān)斷功率管，實(shí)現(xiàn)關(guān)閉低壓差電壓調(diào)節(jié)器，同時(shí)，該第一邏 輯電平使控制開關(guān)關(guān)斷，W切斷輸出電容與輸出端VO的連接；當(dāng)所述使能信號為第二邏輯 電平時(shí)，其使控制晶體管關(guān)斷，此時(shí)，功率管的柵極電壓受誤差放大器的輸出端控制，同時(shí)， 該第二邏輯電平使控制開關(guān)導(dǎo)通，W實(shí)現(xiàn)輸出電容與輸出端V0相連，從而實(shí)現(xiàn)重啟低壓差 電壓調(diào)節(jié)器。
[000引進(jìn)一步的，所述低壓差電壓調(diào)節(jié)器還包括連接于控制開關(guān)的控制端和使能端之間 的邏輯控制電路，所述邏輯控制電路的第一輸入端與使能端相連，其第二輸入端與輸出端 V0相連，其第S輸入端與輸出電容和控制開關(guān)之間的連接節(jié)點(diǎn)相連，其輸出端與所述控制 開關(guān)的控制端相連。當(dāng)所述使能信號為第二邏輯電平時(shí)，若輸出端V0的電壓小于Vl-Vos， 則所述邏輯控制電路輸出控制信號W使得控制開關(guān)關(guān)斷，若輸出端的電壓VO的電壓大于 等于Vl-Vos時(shí)，所述邏輯控制電路使控制開關(guān)導(dǎo)通，其中，VI為輸出電容和控制開關(guān)之間 的連接節(jié)點(diǎn)的電壓值，V0為輸出端V0的電壓值，Vos為預(yù)先設(shè)定的偏差電壓，當(dāng)所述使能信 號為第一邏輯電平時(shí)，所述邏輯控制電路輸出控制信號W使得控制開關(guān)關(guān)斷。
[0009] 進(jìn)一步的，所述邏輯控制電路包括比較器、電壓源和邏輯單元，所述比較器的第一 輸入端與輸出端V0相連，其第二輸入端與電壓源的負(fù)極相連，該電壓源的正極與輸出電容 和控制開關(guān)之間的連接節(jié)點(diǎn)相連，比較器的輸出端與邏輯單元的一個輸入端相連；所述邏 輯單元的另一個輸入端與使能端相連，所述邏輯單元的輸出端與控制開關(guān)的控制端相連， 所述電壓源的電壓值為所述偏差電壓的電壓值。
[0010] 進(jìn)一步的，所述偏差電壓Vos的取值范圍為；0 <Vos< 50mV。
[0011] 進(jìn)一步的，所述功率管為PMOS晶體管；所述誤差放大器的第一輸入端為正相輸入 端，其第二輸入端為負(fù)相輸入端；所述反饋電壓采樣電路包括串聯(lián)于所述輸出端V0和接地 端之間的電阻R2和電阻R1，電阻R2和電阻R1之間的連接節(jié)點(diǎn)為所述反饋電壓采樣電路的 輸出端。
[0012] 進(jìn)一步的，所述控制晶體管為PM0S晶體管，所述控制晶體管的第一連接端為源 極，其第二連接端為漏極，其控制端為柵極；或所述控制晶體管為PNP雙極型晶體管，所述 控制晶體管的第一連接端為射極，其第二連接端為集電極，其控制端為基極。
[0013] 進(jìn)一步的，所述比較器的第一輸入端為正相輸入端，其第二輸入端為負(fù)相輸入端； 所述邏輯單元包括與口；使能信號的第一邏輯電平為低電平，其第二邏輯電平為高電平。
[0014] 進(jìn)一步的，所述控制晶體管為NM0S晶體管，所述控制晶體管的第一連接端為漏 極，其第二連接端為源極，其控制端為柵極；或所述控制晶體管為NPN雙極型晶體管，所述 控制晶體管的第一連接端為集電極，其第二連接端為射極，其控制端為基極。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供一種供電系統(tǒng)，其包括被供電電路和低壓 差電壓調(diào)節(jié)器。所述低壓差電壓調(diào)節(jié)器通過其輸出端V0給被供電電路供電，所述被供電電 路為ARM處理器。所述低壓差電壓調(diào)節(jié)器包括功率管、誤差放大器、反饋電壓采樣電路、控 制晶體管、使能端、輸出電容、控制開關(guān)和輸出端V0。所述功率管的源極與電源端相連，其 漏極與輸出端V0相連，其柵極與誤差放大器的輸出端相連，誤差放大器的第二輸入端與參 考電壓相連；所述反饋電壓采樣電路的輸入端與輸出端V0相連，所述反饋電壓采樣電路的 輸出端與所述誤差放大器的第一輸入端相連，所述反饋電壓采樣電路用于采樣所述輸出端 V0的電壓并輸出反饋電壓；所述控制晶體管的第一連接端與電源端相連，其第二連接端與 功率管的柵極相連，其控制端與使能端相連；所述控制開關(guān)和輸出電容依次連接于所述輸 出端VO和接地端之間，所述控制開關(guān)的控制端與所述使能端相連，所述使能端用于接收使 能信號。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在低壓差電壓調(diào)節(jié)器關(guān)閉時(shí)，切斷輸出電容與輸出端的 連接，在低壓差電壓調(diào)節(jié)器重啟時(shí)，接通輸出電容與輸出端的連接，該樣可W節(jié)省低壓差電 壓調(diào)節(jié)器在不斷關(guān)閉和重啟過程中，輸出電容上額外消耗的能量，從而進(jìn)一步降低系統(tǒng)的 平均功耗。 【【附圖說明】】
[0017] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可W根據(jù)該些附圖獲得其它 的附圖。其中：
[001引圖1為傳統(tǒng)的一種低壓差電壓調(diào)節(jié)器的電路示意圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明在一個實(shí)施例中的低壓差電壓調(diào)節(jié)器的電路示意圖；
[0020] 圖3為圖2所示的低壓差電壓調(diào)節(jié)器中的輸出端V0在使能信號EN變?yōu)楦唠娖胶?的啟動波