电源供给电路、稳压装置、电源管理芯片和电子设备的制作方法

1.本公开属于电源控制系统技术领域，具体涉及一种电源供给电路、稳压装置、电源管理芯片和电子设备。


背景技术：

2.随着电子产品的快速发展，在计算机、通信以及消费类电子等领域中对电源管理芯片性能的要求越来越高。电源管理芯片呈现出体积越来越小、转换效率越来越高、瞬态转换越来越频繁的发展趋势。其中，开关电源凭借较高的转换效率及简单的电路结构等优势逐渐成为电源管理芯片的首选。dc/dc转换器是转变输入电压并有效输出固定电压的电压转换器，dc/dc转换器分为三类：升压型dc/dc转换器、降压型dc/dc转换器以及升降压型dc/dc转换器。
3.近几年由于便携式设备的飞速发展，人们对于显示面板的需求越来越大。不论是在液晶(liquid crystal display，lcd)显示还是有机电致发光二极管(organic light-emitting diode，oled)显示技术中，驱动芯片内部电路模块需要多种输入电压值，例如有源矩阵有机发光二极体(active-matrix organic light-emitting diode)面板需要很大的电压和较广的输入电压范围，所以需要各种dc/dc转换器来转换锂电池的电压，然而现有的dc/dc转换器存在轻载的时候效率低，重载的时候输出电压压差大的问题。


技术实现要素：

4.本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种电源供给电路、稳压装置、电源管理芯片和电子设备。
5.第一方面，本公开实施例提供了一种电源供给电路，被配置为向稳压器提供第一电压，所述电源供给电路包括调频子电路、逻辑控制模块、电压调节子电路和检测子电路；
6.所述检测子电路，被配置为检测所述稳压器的信号输出端所输出的电信号，并生成反馈信号；
7.所述调频子电路，被配置为根据所述检测子电路反馈的反馈信号进行调频，并生成时钟信号；
8.所述逻辑控制模块，被配置为根据所述时钟信号生成第一控制信号；
9.所述电压调节子电路，被配置为根据所述第一控制信号，将第二电压转换为所述第一电压。
10.在一些实施例中，所述逻辑控制模块包括逻辑控制子电路和驱动子电路；
11.所述逻辑控制子电路，被配置为根据所述时钟信号生成经过逻辑运算的第二控制信号；
12.所述驱动子电路，被配置为根据所述第二控制信号生成所述第一控制信号，以驱动所述电压调节子电路。
13.在一些实施例中，所述驱动子电路包括第一驱动子电路和第二驱动子电路，所述
第一控制信号包括第一控制子信号和第二控制子信号，且二者相位相差180
°
；
14.所述第一驱动子电路被配置为根据所述第二控制信号生成所述第一控制子信号，所述第二驱动子电路被配置为根据所述第二控制信号生成所述第二控制子信号。
15.在一些实施例中，所述电压调节子电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第一电容和第二电容；所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管的开关特性均相同；
16.所述第一晶体管的第一极被配置为接收所述第二电压，所述第一晶体管的第二极电连接所述第三晶体管的第二极和所述第一电容的第一极，所述第一晶体管的控制极电连接所述第一驱动子电路，所述第三晶体管的第一极电连接第一参考电压端，所述第三晶体管的控制极电连接所述第二驱动子电路，所述第二晶体管的第二极电连接第二参考电压端，所述第二晶体管的第一极电连接所述第一电容的第二极和所述第四晶体管的第一极，所述第二晶体管的控制极电连接所述第一驱动子电路，所述第四晶体管的第二极电连接所述第二电容的第一极和所述稳压器，所述第四晶体管的控制极电连接所述第二驱动子电路，所述第二电容的第二极电连接第三参考电压端。
17.在一些实施例中，所述检测子电路包括第一采样单元、分压单元、电流镜电路和第二采样单元；
18.所述第一采样单元，被配置为将所述稳压器的信号输出端所输出的电信号缩小k1倍，生成第一检测电流，并将所述第一检测电流输出至所述分压单元；
19.所述分压单元，被配置为将所述第一检测电流缩小k2倍，生成第二检测电流；
20.所述电流镜电路，被配置为对所述第二检测电流镜像，生成所述反馈信号，并将所述反馈信号输出至所述第二采样单元；
21.所述第二采样单元，被配置为将所述反馈信号输出至所述调频子电路。
22.在一些实施例中，所述第一采样单元包括第一采样晶体管；所述电流镜电路包括第一电流源、第二电流源、第五晶体管和第六晶体管；所述分压单元包括第一分压电阻、第二分压电阻和第三分压电阻；所述第二采样单元包括第二采样晶体管；
23.所述第一采样晶体管的控制极电连接所述稳压器，所述第一采样晶体管的第一极电连接所述稳压器的信号输出端，所述第一采样晶体管的第二极电连接所述第二分压电阻的第一端；
24.所述第五晶体管的第一极电连接所述第一电流源和所述第二采样晶体管的控制极，所述第五晶体管的控制极电连接所述第六晶体管的控制极和所述第六晶体管的第一极；所述第五晶体管的第二极电连接所述第一分压电阻的第一端；
25.所述第一分压电阻的第二端电连接所述第二分压电阻的第一端，所述第二分压电阻的第二端电连接所述电压调节子电路；
26.所述第六晶体管的第一极电连接所述第二电流源，所述第六晶体管的第二极电连接所述第三分压电阻的第一端和所述第二采样晶体管的第二极，所述第三分压电阻的第二端电连接所述电压调节子电路；所述第二采样晶体管的第一极电连接所述调频子电路。
27.在一些实施例中，所述检测子电路不仅包括上述结构，还包括第七晶体管和第八晶体管；所述第七晶体管的控制极电连接第五参考电压端，所述第七晶体管的第一极电连接所述调频子电路，所述第七晶体管的第二极电连接所述第二采样单元和所述第八晶体管
的第一极，所述第八晶体管的第二极电连接所述电压调节子电路。
28.第二方面，本公开实施例还提供了一种稳压装置，其包括上述实施例中任一项所述的电源供给电路和稳压器，所述电源供给电路被配置为向所述稳压器提供第一电压。
29.在一些实施例中，所述稳压器包括开关单元、反馈网络和运算放大器；
30.所述反馈网络，被配置为对所述稳压器的信号输出端所输出的电信号进行采样以生成反馈电压，并将所述反馈电压输出至所述运算放大器；
31.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三控制信号；
32.所述开关单元，被配置为根据所述第三控制信号，对所述第一电压进行调节，并通过所述稳压器的信号输出端进行输出。
33.在一些实施例中，所述反馈网络包括第四分压电阻和第五分压电阻；所述第四分压电阻的第一端电连接所述稳压器的信号输出端、所述开关单元和所述检测子电路，所述第四分压电阻的第二端电连接所述第五分压电阻的第一端和所述运算放大器，所述第五分压电阻的第二端电连接第四参考电压端。
34.在一些实施例中，所述运算放大器的同相输入端电连接所述反馈网络，所述运算放大器的反相输入端电连接基准电压端，所述运算放大器的输出端电连接所述开关单元和所述检测子电路。
35.在一些实施例中，所述开关单元包括第九晶体管；所述第九晶体管的第一极电连接所述反馈网络，所述第九晶体管的第二极电连接所述电压调节子电路，所述第九晶体管的控制极电连接所述运算放大器和所述检测子电路。
36.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稳压装置。
37.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。
附图说明
38.图1为本公开实施例提供的一种电源供给电路结构示意图；
39.图2为图1中电源供给电路工作波形图；
40.图3为本公开实施例提供的一种检测子电路结构示意图；
41.图4为本公开实施例提供的一种稳压装置的电路结构示意图。
42.其中附图标记为：1、调频子电路；2、逻辑控制模块；3、电压调节子电路；4、检测子电路；5、稳压器；l1、信号输出端；isense、反馈信号；clk、时钟信号；avin、第二电压；vcp、第一电压；21、逻辑控制子电路；22、驱动子电路；221、第一驱动子电路；222、第二驱动子电路；p1、第一晶体管；n1、第二晶体管；n2、第三晶体管；n3、第四晶体管；cfly、第一电容；cl、第二电容；41、第一采样单元；42、分压单元；43、电流镜电路；44、第二采样单元；n4、第一采样晶体管；i1、第一电流源；i2、第二电流源；n5、第五晶体管；n6、第六晶体管；r1、第一分压电阻；r2、第二分压电阻；r3、第三分压电阻；n7、第二采样晶体管；n8、第七晶体管；n9、第八晶体管；51、开关单元；52、反馈网络；ea、运算放大器；en_cp、电荷泵电路使能信号；en_ldo、低压差线性稳压器使能信号；iload、负载电流；r4、第四分压电阻；r5、第五分压电阻；vr、基准电
压；vfb、反馈电压；n10、第九晶体管。
具体实施方式
43.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。
44.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。
45.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。
46.发明人发现，现有的dc/dc转换器存在轻载的时候效率低，重载的时候输出电压压差大的问题。鉴于此，本公开实施例提供了一种电源供给电路，其被配置为向稳压器提供第一电压，并通过检测稳压器的信号输出端所输出的电信号，来调整电压调节子电路的工作开关频率。电荷泵能够实现多倍正电压和负电压的转换，其作为电源管理芯片中开关电源的一种重要结构，同样存在这样的问题，为便于描述和理解，本公开实施例中的电压调节子电路以电荷泵负压产生电路为例进行详细描述，然而，本公开实施例中的电压调节子电路不仅限于此，例如，电压调节子电路也可以为电荷泵正压产生电路、boost升压电路等等。
47.需要说明的是，稳压器包括但不仅限于低压差线性稳压器(low-dropout regulator，ldo)，为便于描述和理解，本公开实施例中稳压器均以低压差线性稳压器为例进行说明；此外，电源供给电路向稳压器提供的第一电压实际上为稳压器的输入电压。
48.需要说明的是，ldo是一种输入电压与输出电压低压差的线性稳压器。线性稳压器有两种基本形式：串联稳压器和并联稳压器。ldo是一种串联稳压器，其位于电源和负载之间，根据输入电压或输出电流的变化调整可变电阻的阻值，保持输出电压稳定。当ldo输出固定时，只要其供电电压大于其输出值的压差电压，即可实现稳定供电。
49.第一方面，本公开实施例提供了一种电源供给电路，图1为本公开实施例提供的一种电源供给电路结构示意图，如图1所示，电源供给电路被配置为向稳压器5提供第一电压vcp，电源供给电路包括调频子电路1、逻辑控制模块2、电压调节子电路3和检测子电路4。
50.具体的，检测子电路4被配置为检测稳压器5的信号输出端l1所输出的电信号，并生成反馈信号isense；调频子电路1被配置为根据检测子电路4反馈的反馈信号isense进行调频，并生成时钟信号clk，并将时钟信号clk输出至逻辑控制模块2；逻辑控制模块2被配置为根据时钟信号clk生成第一控制信号，并将第一控制信号输出至电压调节子电路3；电压调节子电路3被配置为根据第一控制信号，将第二电压avin转换为第一电压vcp，并将第一电压vcp输出至稳压器5。
51.需要说明的是，本公开实施例中的第二电压avin，实际上为电压调节子电路3的输入电压，而第一电压vcp，实际上为电压调节子电路3的输出电压，电压调节子电路3将输出的第一电压vcp作为稳压器5的输入电压。
52.需要说明的是，本公开实施例中所提到的稳压器5的信号输出端l1所输出的电信号，其可以为电压信号，当然也可以是电流信号。例如，检测子电路4在稳压器5的信号输出端l1所检测到的电信号为负载电流iload，也即当负载变化时，检测子电路4检测负载电流iload的变化。
53.在本公开实施例中，电压调节子电路3为电荷泵负压产生电路，下文简称为电荷泵电路。本公开实施例通过对稳压器5的负载电流iload进行采样，并对负载电流iload进行处理，例如，可以将负载电流iload缩小，从而调整电荷泵电路的工作开关频率。通过本公开实施例中电源供给电路的这种工作模式，能够在负载电流iload变化时，使得电荷泵电路的输入电压与输出电压的差值的一部分值固定，进而使得电荷泵电路的输入电压与输出电压的差值只与负载电流iload和电路中功率管的导通阻抗有关。同时，本公开实施例中的电源供给电路在轻载模式下由于开关频率低，能够减小开关损耗，提高效率，在重载模式下能够使输入电压与输出电压的差值较小。
54.图2为图1中电源供给电路工作波形图，下面继续参照图1和图2，对电源供给电路进行具体说明。在本公开实施例中，电压调节子电路3为电荷泵负压产生电路，且以该电荷泵负压产生电路实现负1倍电压转换为例。当电荷泵电路使能信号拉高后，电荷泵电路开始启动，此时第一电压vcp开始下降，直至下降至与第二电压avin数值相等。接着，当稳压器5使能信号拉高后，稳压器5开始启动，直至达到其预设输出电压值。当稳压器5启动完成，并达到其预设输出电压值时，开始进行负载变化。当负载变化时，检测子电路4检测稳压器5的信号输出端l1所输出的电信号，并生成反馈信号isense。反馈信号isense被输入至调频子电路1中，改变调频子电路1输出的时钟信号clk的频率，进而改变电荷泵电路开关工作频率。通过上述电源供给电路的控制模式，可以实现当负载电流iload变大时，电荷泵开关频率增大，当负载电流iload较小时，电荷泵开关频率减小。当空载时，电荷泵以一较低的下限频率工作，本公开中以i
下限
表示。
55.进一步的，本公开实施例中检测子电路4在检测到负载电流iload后，对负载电流iload进行缩放，并将缩放的负载电流iload输入至调频子电路1中，改变调频子电路1输出的时钟信号clk的频率，进而改变电荷泵电路开关工作频率。通过上述检测子电路4对负载电流iload的缩放处理，可以实现在负载电流iload较大时，电压调节子电路3的第二电压avin和第一电压vcp的压差较小，即实现较小的输入电压和输出电压的压差值。
56.在一些实施例中，如图1所示，逻辑控制模块2包括逻辑控制子电路21和驱动子电路22；其中，逻辑控制子电路21被配置为根据时钟信号clk生成经过逻辑运算的第二控制信
号；驱动子电路22被配置为根据第二控制信号生成第一控制信号，以驱动电压调节子电路3。
57.在本公开实施例中，逻辑控制模块2根据时钟信号clk生成第一控制信号，并将第一控制信号输入至电压调节子电路3中，以控制电压调节子电路3的开关工作频率。具体的，逻辑控制模块2包括逻辑控制子电路21和驱动子电路22，逻辑控制子电路21根据时钟信号clk生成经过逻辑运算的第二控制信号，驱动子电路22根据第二控制信号生成第一控制信号，以驱动电压调节子电路3。通过上述对逻辑控制模块2的细化，可以实现对电压调节子电路3的开关工作频率的更加精确的控制。
58.在一些实施例中，如图1所示，驱动子电路22包括第一驱动子电路221和第二驱动子电路222，第一控制信号包括第一控制子信号和第二控制子信号，且二者相位相差180
°
；第一驱动子电路221被配置为根据第二控制信号生成第一控制子信号，第二驱动子电路222被配置为根据第二控制信号生成第二控制子信号。
59.在本公开实施例中，逻辑控制模块2包括逻辑控制子电路21和驱动子电路22，且驱动子电路22包括第一驱动子电路221和第二驱动子电路222；第一驱动子电路221根据逻辑控制子电路21输出的第二控制信号，生成第一控制子信号，并输入至电压调节子电路3；第二驱动子电路222根据逻辑控制子电路21输出的第二控制信号，生成第二控制子信号，并输入至电压调节子电路3。通过上述对驱动子电路22的细化，可以输出不同的控制信号，进而实现对电压调节子电路3的开关工作频率的更加精确的控制。例如，本公开实施例中第一控制子信号和第二控制子信号为相位相差180
°
的互补信号。
60.在一些实施例中，电压调节子电路3包括第一晶体管p1、第二晶体管n1、第三晶体管n2、第四晶体管n3、第一电容cfly和第二电容cl；第一晶体管p1、第二晶体管n1、第三晶体管n2和第四晶体管n3的开关特性均相同。
61.第一晶体管p1的第一极被配置为接收第二电压avin，第一晶体管p1的第二极电连接第三晶体管n2的第二极和第一电容cfly的第一极，第一晶体管p1的控制极电连接第一驱动子电路221，第三晶体管n2的第一极电连接第一参考电压端，第三晶体管n2的控制极电连接第二驱动子电路222，第二晶体管n1的第二极电连接第二参考电压端，第二晶体管n1的第一极电连接第一电容cfly的第二极和第四晶体管n3的第一极，第二晶体管n1的控制极电连接第一驱动子电路221，第四晶体管n3的第二极电连接第二电容cl的第一极和稳压器5，第四晶体管n3的控制极电连接第二驱动子电路222，第二电容cl的第二极电连接第三参考电压端。
62.具体的，在本公开实施例中，第一晶体管p1、第二晶体管n1、第三晶体管n2和第四晶体管n3的开关特性均相同，且第一晶体管p1和第二晶体管n1均接收第一驱动子电路221输出的第一控制子信号，第三晶体管n2和第四晶体管n3均接收第二驱动子电路222输出的第二控制子信号；其中，由于第一控制子信号和第二控制子信号为相位相差180
°
的互补信号，从而能够实现对第一电容cfly的充电，以及对第二电容cl的放电，进而使得电压调节子电路3实现将第二电压avin转换为第一电压vcp的功能。
63.下面继续参照图1，对本公开实施例中的电压调节子电路3(即电荷泵负压产生电路)进行具体说明。
64.进一步的，为使电压调节子电路3实现负1倍电压转换，对第一晶体管p1、第二晶体
管n1、第三晶体管n2和第四晶体管n3进行具体设置。将第一晶体管p1与第二晶体管n1设置为开关特性相反，而将第二晶体管n1、第三晶体管n2和第四晶体管n3设置为开关特性相同为例进行详细说明。例如，第一晶体管p1为p型晶体管，第二晶体管n1、第三晶体管n2和第四晶体管n3均为n型晶体管。在本公开实施例中，第一晶体管p1和第二晶体管n1均接收第一驱动子电路221输出的第一控制子信号，为实现在同一时间的同时导通，可以在第一晶体管p1前增设反相器，以实现第一晶体管p1和第二晶体管n1在同一时间的同时导通。
65.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。
66.具体的，在一个充放电周期中，包括充电阶段和放电阶段。在充电阶段，电压调节子电路3中的第一晶体管p1和第二晶体管n1均接收到第一驱动子电路221输出的第一控制子信号，此时第一控制子信号为高电平，第一晶体管p1和第二晶体管n1导通，第二电压avin输入至第一电容cfly的第一极，对第一电容cfly进行充电，此时电压调节子电路3中的第三晶体管n2和第四晶体管n3均接收到第二驱动子电路222输出的第二控制子信号，此时第二控制子信号为低电平，第三晶体管n2和第四晶体管n3关断。
67.需要说明的是，参考电压端可以为地，也可以为相对另一端(输入电压端)电压较低的一端，后文不再赘述。本公开实施例中以第一参考电压端为地进行详细说明。在第一晶体管p1和第二晶体管n1均导通时，第一电容cfly的第一极接到输入电压端，第一电容cfly的第二极接到地。假设平均充电电流为ic，充电电荷总量为qc，占空比为d，周期为t，每个周期内平均输入电流为i
in
。
68.可得：
69.qc＝ic×d×
t＝i
in
×
t；
[0070]vc
＝avin-ic×
(r
p1
+r
n1
)；
[0071]
在放电阶段，电压调节子电路3中的第三晶体管n2和第四晶体管n3均接收到第二驱动子电路222输出的第二控制子信号，此时第二控制子信号为高电平，第三晶体管n2和第四晶体管n3导通，由于电容两极板之间的电压差不会发生突变，因此第一电容cfly与第二电容cl发生电荷共享，稳压后电压调节子电路3即可实现将第二电压avin转换为第一电压vcp，即实现负1倍的电压变换。此时电压调节子电路3中的第一晶体管p1和第二晶体管n1均接收到第一驱动子电路221输出的第一控制子信号，此时第一控制子信号为低电平，第一晶体管p1和第二晶体管n1关断。假设放电电流为id，第一电容cfly给第二电容cl的放电电荷总量为qd，平均输出电流为i
out
。
[0072]
可得：
[0073]
qd＝-id×
(1-d)
×
t＝-i
out
×
t；
[0074]vd
＝-vcp-id×
(r
n2
+r
n3
)；
[0075]
因为每个周期内对电容充放电的电荷总量是相等的，且占空比d为50％，
[0076]
可得：
[0077][0078]
所以在一个周期内传递的总电荷量为：
[0079]
δq＝c
fly
×
(v
c-vd)
[0080]
＝c
fly
×
(avin+vcp+2i
load
×
(r
p1
+r
n1
+r
n2
+r
n3
))
[0081]
由q＝it，可得第一电压vcp(电压调节子电路3的输出电压)与第二电压avin(电压调节子电路3的输入电压)的关系：
[0082][0083]
以上式为(1-1)式，
[0084]
其中，vcp：第一电压(电压调节子电路3的输出电压)；avin：第二电压(电压调节子电路3的输入电压)；i
load
：稳压器5的负载电流；f：电压调节子电路3的工作频率；c
fly
：第一电容；r
p1
/r
n1
/r
n2
/r
n3
：第一晶体管p1/第二晶体管n1/第三晶体管n2/第四晶体管n3的导通阻抗。
[0085]
需要说明的是，由于第二电容cl的等效串联阻抗(equivalent series resistance，esr)很小，这里忽略esr对第一电压vcp的影响。
[0086]
电压调节子电路3的第一电压vcp的数值如(1-1)式所示，由公式可以看到，第一电压vcp的数值主要由两部分决定，第一部分为开关频率和第一电容cfly，第二部分为第一晶体管p1、第二晶体管n1、第三晶体管n2和第四晶体管n3的导通阻抗。
[0087]
在第二部分中，由于负载电流iload和版图面积决定了第一晶体管p1、第二晶体管n1、第三晶体管n2和第四晶体管n3的导通阻抗不能一直减小，而只能到一个合理的值，所以本公开主要是针对第一部分进行改进。
[0088]
在一些实施例中，调频子电路1根据检测子电路4反馈的反馈信号isense进行调频，并生成时钟信号clk。调频子电路1可以为振荡器，本公开实施例中以调频子电路1为振荡器为例进行说明。如下所示为调频子电路1的公式推导。
[0089]
it＝cu
[0090][0091][0092][0093]
以上式为(1-2)式，
[0094]
其中，f：电压调节子电路3的工作频率；i
load
：稳压器5的负载电流；c：调频子电路1中的充电电容；v
ref
：调频子电路1中的基准电源；k
sense
：负载电流iload的缩放比例。
[0095]
需要说明的是，(1-2)式中f1为定值。例如，当负载电流iload为0时，电路需要有一个频率，可以使其正常工作，f1即为保证电路在没有负载的情况下，依旧可以正常工作的一
固定值。
[0096]
通过公式(1-2)可知，电压调节子电路3的工作频率f与负载电流i
load
呈线性关系，即δi
load
/δf＝c
×vref
×ksense
。因此，当负载电流iload发生变化时，(1-1)式子中第一部分对第一电压vcp的压差可以看作一定值。此时，在负载电流iload较小的时候，电压调节子电路3的工作频率也较低，从而减小了晶体管的开关损耗，提高了电源供给电路轻载时候的效率。
[0097]
在一些实施例中，图3为本公开实施例提供的一种检测子电路结构示意图，如图3所示，检测子电路4包括第一采样单元41、分压单元42、电流镜电路43和第二采样单元44；其中，第一采样单元41被配置为将稳压器5的信号输出端l1所输出的电信号缩小k1倍，生成第一检测电流，并将第一检测电流输出至分压单元42；分压单元42被配置为将第一检测电流缩小k2倍，生成第二检测电流；电流镜电路43被配置为对第二检测电流镜像，生成反馈信号isense，并将反馈信号isense输出至第二采样单元44；第二采样单元44被配置为将反馈信号isense输出至调频子电路1。
[0098]
具体的，在本公开实施例中，检测子电路4通过检测稳压器5的信号输出端l1所输出的电信号(此处为负载电流iload)，并对负载电流iload进行处理，使得负载电流iload即使很大时，第一电压vcp和第二电压avin的压差也可以保持在较小的数值。
[0099]
在一些实施例中，如图3所示，第一采样单元41包括第一采样晶体管n4；电流镜电路43包括第一电流源i1、第二电流源i2、第五晶体管n5和第六晶体管n6；分压单元42包括第一分压电阻r1、第二分压电阻r2和第三分压电阻r3；第二采样单元44包括第二采样晶体管n7；其中，第一采样晶体管n4的控制极电连接稳压器5，第一采样晶体管n4的第一极电连接稳压器5的信号输出端l1，第一采样晶体管n4的第二极电连接第二分压电阻r2的第一端；第五晶体管n5的第一极电连接第一电流源i1和第二采样晶体管n7的控制极，第五晶体管n5的控制极电连接第六晶体管n6的控制极和第六晶体管n6的第一极；第五晶体管n5的第二极电连接第一分压电阻r1的第一端；第一分压电阻r1的第二端电连接第二分压电阻r2的第一端，第二分压电阻r2的第二端电连接电压调节子电路3；第六晶体管n6的第一极电连接第二电流源i2，第六晶体管n6的第二极电连接第三分压电阻r3的第一端和第二采样晶体管n7的第二极，第三分压电阻r3的第二端电连接电压调节子电路3；第二采样晶体管n7的第一极电连接调频子电路1。
[0100]
具体的，在本公开实施例中，第一采样晶体管n4的控制极电连接稳压器5，第一采样晶体管n4的第一极电连接稳压器5的信号输出端l1，第一采样晶体管n4的第二极电连接第二分压电阻r2的第一端，从而实现对负载电流iload的采样。
[0101]
如下所示为对本公开实施例中的检测子电路4的公式推导：
[0102]
电流镜电路43中的第一电流源i1和第二电流源i2为相同恒流源，可得：
[0103]va
＝vb[0104]
i1＝i2[0105]
由于第一采样单元41包括第一采样晶体管n4，第一采样单元41被配置为将稳压器5的信号输出端l1所输出的负载电流iload缩小k1倍，生成第一检测电流，并将第一检测电流输出至分压单元42，可得：
[0106][0107]
其中，i3为第一检测电流。
[0108]
由于分压单元42被配置为将第一检测电流缩小k2倍，生成第二检测电流，分压单元42包括第一分压电阻r1、第二分压电阻r2和第三分压电阻r3，可得：
[0109]
r1＝r3＝k2
×
r2[0110]
由于电流镜电路43被配置为对第二检测电流镜像，生成最终的反馈信号isense，并将反馈信号isense输出至第二采样单元44，第二采样单元44被配置为将反馈信号isense输出至调频子电路1，且第二采样单元44包括第二采样晶体管n7，可得：
[0111]va
＝(i3+i1)
×
r2+i1×
r1[0112]vb
＝(i2+i
sense
)
×
r3[0113][0114]
以上式为(1-3)式，
[0115]
由(1-3)式可知，检测子电路4最终得到的反馈信号isense与负载电流iload的关系如下：
[0116][0117]
以上式为(1-4)式，
[0118]
由于第一电流源i1数值很小，因此(1-4)式中这一项可忽略。
[0119]
继续结合(1-2)式和(1-4)式可得：
[0120][0121]
以上式为(1-5)式，
[0122]
在本公开实施例中，可以对k1
×
k2进行设置，例如，k1可以为2000，k2可以为4，这样设置以后，负载电流iload在经过检测子电路4后，共缩小了8000倍。当负载电流iload较大时，第一电压vcp和第二电压avin仍然能够保持较小的压差值，使得系统更加稳定，同时，本公开实施例通过设置检测子电路4，将负载电压转换为负载电流iload，最终实现对电压调节子电路3的精确控制。
[0123]
在一些实施例中，如图3所示，检测子电路4不仅包括上述结构，还包括第七晶体管n8和第八晶体管n9；第七晶体管n8的控制极电连接第五参考电压端，第七晶体管n8的第一极电连接调频子电路1，第七晶体管n8的第二极电连接第二采样单元44和第八晶体管n9的第一极，第八晶体管n9的第二极电连接电压调节子电路3。
[0124]
具体的，在本公开实施例中，第七晶体管n8的第一极电连接调频子电路1，第七晶体管n8的第二极电连接第二采样晶体管n7的第一极和第八晶体管n9的第一极，第八晶体管n9的第二极电连接电压调节子电路3。本公开实施例中增设第七晶体管n8和第八晶体管n9，可以对检测子电路4进行保护。优选的，第七晶体管n8应用在高压情况下，起到箝位作用，第
八晶体管n9可以为势垒二极管，同样起到钳位作用。
[0125]
第二方面，本公开实施例还提供了一种稳压装置，图4为本公开实施例提供的一种稳压装置的电路结构示意图，如图4所示，其包括上述实施例中任一项的电源供给电路和稳压器5，电源供给电路被配置为向稳压器5提供第一电压vcp。
[0126]
在一些实施例中，如图4所示，稳压器5包括开关单元51、反馈网络52和运算放大器ea；反馈网络52被配置为对稳压器5的信号输出端l1所输出的电信号进行采样以生成反馈电压，并将反馈电压输出至运算放大器ea；运算放大器ea被配置为将反馈电压和基准电压进行比较，根据比较结果生成第三控制信号；开关单元51被配置为根据第三控制信号，对第一电压vcp进行调节，并通过稳压器5的信号输出端l1进行输出。
[0127]
在本公开实施例中，稳压器5中的反馈网络52对信号输出端l1所输出的电信号进行采样，以生成反馈电压，这里的电信号为负载电压；稳压器5中的开关单元51根据第三控制信号，对第一电压vcp进行调节，并通过信号输出端l1进行输出，此处为便于描述和理解，将通过信号输出端l1进行输出的经过调节的第一电压vcp称为第三电压。在本公开实施例中的电源供给电路，通过稳压器5，将第一电压vcp转换为稳定输出的第三电压。
[0128]
在一些实施例中，如图4所示，反馈网络52包括第四分压电阻r4和第五分压电阻r5；第四分压电阻r4的第一端电连接稳压器5的信号输出端l1、开关单元51和检测子电路4，第四分压电阻r4的第二端电连接第五分压电阻r5的第一端和运算放大器ea，第五分压电阻r5的第二端电连接第四参考电压端。
[0129]
具体的，在本公开实施例中，通过设置第四分压电阻r4和第五分压电阻r5，可以在电路环路建立且正常工作后，使得第三电压设定值满足下式：
[0130][0131]
其中，vs为第三电压设定值，vr为基准电压。
[0132]
因此在固定了第三电压设定值后，若反馈电压等于基准电压，则说明第三电压达到设定值。由此可知，可以通过将反馈电压与基准电压进行比较，从而确认稳压器5中第三电压与第三电压设定值之间的关系。
[0133]
在一些实施例中，如图4所示，运算放大器ea的同相输入端电连接反馈网络52，运算放大器ea的反相输入端电连接基准电压端，运算放大器ea的输出端电连接开关单元51和检测子电路4。
[0134]
具体的，在本公开实施例中，运算放大器ea可以为误差放大器。误差放大器通过比较基准电压和反馈电压并放大二者差值，从而输出第三控制信号，以控制开关单元51，进而实现对第三电压的稳压调节。
[0135]
在一些实施例中，如图4所示，开关单元51包括第九晶体管n10；第九晶体管n10的第一极电连接反馈网络52，第九晶体管n10的第二极电连接电压调节子电路3，第九晶体管n10的控制极电连接运算放大器ea和检测子电路4。
[0136]
具体的，在本公开实施例中，第九晶体管n10可以为功率晶体管，其主要作为稳压器5的输入端与输出端的电流导通沟道，且第三控制信号控制第九晶体管n10的控制极电压，从而稳定信号输出端l1所输出的第三电压。
[0137]
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
项的稳压装置。
[0138]
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。
[0139]
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。

技术特征：
1.一种电源供给电路，被配置为向稳压器提供第一电压，其特征在于，所述电源供给电路包括调频子电路、逻辑控制模块、电压调节子电路和检测子电路；所述检测子电路，被配置为检测所述稳压器的信号输出端所输出的电信号，并生成反馈信号；所述调频子电路，被配置为根据所述检测子电路反馈的反馈信号进行调频，并生成时钟信号；所述逻辑控制模块，被配置为根据所述时钟信号生成第一控制信号；所述电压调节子电路，被配置为根据所述第一控制信号，将第二电压转换为所述第一电压。2.根据权利要求1所述的电源供给电路，其特征在于，所述逻辑控制模块包括逻辑控制子电路和驱动子电路；所述逻辑控制子电路，被配置为根据所述时钟信号生成经过逻辑运算的第二控制信号；所述驱动子电路，被配置为根据所述第二控制信号生成所述第一控制信号，以驱动所述电压调节子电路。3.根据权利要求2所述的电源供给电路，其特征在于，所述驱动子电路包括第一驱动子电路和第二驱动子电路，所述第一控制信号包括第一控制子信号和第二控制子信号，且二者相位相差180
°
；所述第一驱动子电路被配置为根据所述第二控制信号生成所述第一控制子信号，所述第二驱动子电路被配置为根据所述第二控制信号生成所述第二控制子信号。4.根据权利要求3所述的电源供给电路，其特征在于，所述电压调节子电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第一电容和第二电容；所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管的开关特性均相同；所述第一晶体管的第一极被配置为接收所述第二电压，所述第一晶体管的第二极电连接所述第三晶体管的第二极和所述第一电容的第一极，所述第一晶体管的控制极电连接所述第一驱动子电路，所述第三晶体管的第一极电连接第一参考电压端，所述第三晶体管的控制极电连接所述第二驱动子电路，所述第二晶体管的第二极电连接第二参考电压端，所述第二晶体管的第一极电连接所述第一电容的第二极和所述第四晶体管的第一极，所述第二晶体管的控制极电连接所述第一驱动子电路，所述第四晶体管的第二极电连接所述第二电容的第一极和所述稳压器，所述第四晶体管的控制极电连接所述第二驱动子电路，所述第二电容的第二极电连接第三参考电压端。5.根据权利要求1-4中任一项所述的电源供给电路，其特征在于，所述检测子电路包括第一采样单元、分压单元、电流镜电路和第二采样单元；所述第一采样单元，被配置为将所述稳压器的信号输出端所输出的电信号缩小k1倍，生成第一检测电流，并将所述第一检测电流输出至所述分压单元；所述分压单元，被配置为将所述第一检测电流缩小k2倍，生成第二检测电流；所述电流镜电路，被配置为对所述第二检测电流镜像，生成所述反馈信号，并将所述反馈信号输出至所述第二采样单元；所述第二采样单元，被配置为将所述反馈信号输出至所述调频子电路。
6.根据权利要求5所述的电源供给电路，其特征在于，所述第一采样单元包括第一采样晶体管；所述电流镜电路包括第一电流源、第二电流源、第五晶体管和第六晶体管；所述分压单元包括第一分压电阻、第二分压电阻和第三分压电阻；所述第二采样单元包括第二采样晶体管；所述第一采样晶体管的控制极电连接所述稳压器，所述第一采样晶体管的第一极电连接所述稳压器的信号输出端，所述第一采样晶体管的第二极电连接所述第二分压电阻的第一端；所述第五晶体管的第一极电连接所述第一电流源和所述第二采样晶体管的控制极，所述第五晶体管的控制极电连接所述第六晶体管的控制极和所述第六晶体管的第一极；所述第五晶体管的第二极电连接所述第一分压电阻的第一端；所述第一分压电阻的第二端电连接所述第二分压电阻的第一端，所述第二分压电阻的第二端电连接所述电压调节子电路；所述第六晶体管的第一极电连接所述第二电流源，所述第六晶体管的第二极电连接所述第三分压电阻的第一端和所述第二采样晶体管的第二极，所述第三分压电阻的第二端电连接所述电压调节子电路；所述第二采样晶体管的第一极电连接所述调频子电路。7.根据权利要求5所述的电源供给电路，其特征在于，所述检测子电路还包括第七晶体管和第八晶体管；所述第七晶体管的控制极电连接第五参考电压端，所述第七晶体管的第一极电连接所述调频子电路，所述第七晶体管的第二极电连接所述第二采样单元和所述第八晶体管的第一极，所述第八晶体管的第二极电连接所述电压调节子电路。8.一种稳压装置，其包括权利要求1-7中任一项所述的电源供给电路和稳压器，所述电源供给电路被配置为向所述稳压器提供第一电压。9.根据权利要求8所述的稳压装置，其特征在于，所述稳压器包括开关单元、反馈网络和运算放大器；所述反馈网络，被配置为对所述稳压器的信号输出端所输出的电信号进行采样以生成反馈电压，并将所述反馈电压输出至所述运算放大器；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三控制信号；所述开关单元，被配置为根据所述第三控制信号，对所述第一电压进行调节，并通过所述稳压器的信号输出端进行输出。10.根据权利要求9所述的稳压装置，其特征在于，所述反馈网络包括第四分压电阻和第五分压电阻；所述第四分压电阻的第一端电连接所述稳压器的信号输出端、所述开关单元和所述检测子电路，所述第四分压电阻的第二端电连接所述第五分压电阻的第一端和所述运算放大器，所述第五分压电阻的第二端电连接第四参考电压端。11.根据权利要求9所述的稳压装置，其特征在于，所述运算放大器的同相输入端电连接所述反馈网络，所述运算放大器的反相输入端电连接基准电压端，所述运算放大器的输出端电连接所述开关单元和所述检测子电路。12.根据权利要求9所述的稳压装置，其特征在于，所述开关单元包括第九晶体管；所述第九晶体管的第一极电连接所述反馈网络，所述第九晶体管的第二极电连接所述电压调节子电路，所述第九晶体管的控制极电连接所述运算放大器和所述检测子电路。
13.一种电源管理芯片，其包括权利要求8-12中任一项所述的稳压装置。14.一种电子设备，其包括权利要求13中所述的电源管理芯片。

技术总结
本公开提供一种电源供给电路、稳压装置、电源管理芯片和电子设备，属于电源控制系统技术领域，其中，电源供给电路被配置为向稳压器提供第一电压，电源供给电路包括调频子电路、逻辑控制模块、电压调节子电路和检测子电路；检测子电路，被配置为检测稳压器的信号输出端所输出的电信号，并生成反馈信号；调频子电路，被配置为根据检测子电路反馈的反馈信号进行调频，并生成时钟信号；逻辑控制模块，被配置为根据时钟信号生成第一控制信号；电压调节子电路，被配置为根据第一控制信号，将第二电压转换为第一电压。换为第一电压。换为第一电压。


技术研发人员：郑鹏
受保护的技术使用者：北京奕斯伟计算技术股份有限公司
技术研发日：2023.04.20
技术公布日：2023/7/25