专利名称：线性电源芯片电压输出调节方法、芯片及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子领域，尤其涉及一种线性电源芯片电压输出调节方法、芯片及系统。
背景技术：
在现有的DC/DC (直流转直流)电源中，由于LDO (Low Dropout,低压差线性稳压器)具有外围器件较少，电路结构简单，价钱相对便宜的优点，所以在消费类电子行业中被广泛应用。通常，LDO由输入电源(Vin)，MOS (Metal Oxide Semiconductor，金属-氧化物-半导体)，运算放大器(Operating Amplifier, OP AMP)，输出电源(Vout)等几部分构成。当负载增加时，输出电压(Vot)由于输出电容放电而电位下降，由分压电阻感应后，反馈电压和带隙参考电压的压差增大，经过误差放大器放大一定倍数后，使得MOS导通加深，以补偿负载增大需要的能量。反之，当负载减小时，则MOS导通程度减轻。如图1所示，现有设计中常在LDO的传输晶体管的G和D之间添加一电容，称为米勒电容。其主要功能是在时域上调节MOS管的导通速度，频域上增加波特图中的零极点对， 提高环路的相位裕度，提高电源的稳定性。但实际上随着负载台阶大小及频率快慢的变化，以及由于米勒容值的不变性，使得环路的稳定性劣化。现象是在时域上表现为动态纹波值过大，频率上表现为相位裕度过小，容易被噪声干扰，产生振荡。针对于此，如图2所示，现有技术主要是通过增加补偿网络——一系列并串联的米勒补偿电容，以及一系列控制米勒电容并串联的晶体管，来实现随着负载的变化，动态的控制弥勒补偿电容的大小以调节输出的电压。在图2中，电压调节电路包含输出传递晶体管10、镜像晶体管45、补偿网络50和误差放大器40。输入未经调节的直流的输入端子Vin连接到输出传递晶体管10的源极和镜像晶体管45的源极。与输出经调节的直流的输出端子Vqut耦接的输出传递晶体管10的漏极提供输出电流Ιο。镜像晶体管45的栅极与输出传递晶体管10的栅极相互耦接。镜像晶体管45的漏极产生与输出电流I。成比例的镜像电流IM。误差放大器40 提供控制电压V·。以偏压晶体管60的漏极提供的控制电压Ve来操作输出传递晶体管10 的栅极。参考电压Vkef被供应到误差放大器40的负输入。当输出传递晶体管10接通时， 输入端子Vin处的电压从输入端子Vin被传输到输出端子VOTT。电阻器31和电阻器32串联耦接在输出端子Vqut与参考接地电平之间。分压节点FB位于电阻器31与电阻器32之间。 分压节点FB处的反馈电压Vfb被供应到误差放大器40的正输入。从可编程电流源70产生与镜像电流Im成比例的第一镜像电流Iml。响应于第一镜像电流Iml，基于第一镜像晶体管 55决定补偿网络50的阻抗。可编程电流源71产生与镜像电流Im成比例的第二镜像电流 Im2。响应于第二镜像电流Im2，基于第二镜像晶体管65确定偏压晶体管60的阻抗。补偿网络50耦接在输出传递晶体管10的栅极与漏极之间以补偿反馈回路。补偿网络50包含第一部分，其具有彼此串联耦接的第一电容器80和第一晶体管90的。补偿网络50的第二部分并联耦接到第一晶体管90，该第二部分包含彼此串联耦接的第二电容器 81和第二晶体管91。补偿网络50还包含分配网络52，其具有与第二晶体管91并联连接的多个电容和晶体管，第一电容器80耦接在输出传递晶体管10的栅极与第一晶体管90的漏极之间。晶体管90的源极耦接到输出传递晶体管10的漏极。第一镜像晶体管55、第一晶体管90、第二晶体管91和分配网络52中的晶体管的源极耦接到输出端子VQUT。第一晶体管90、第二晶体管91、分配网络52中的晶体管和第一镜像晶体管55的栅极连接在一起。 因此，分配网络52中的晶体管的阻抗和第一晶体管90和第二晶体管91的阻抗与第一镜像晶体管55的阻抗相关联。 第一镜像晶体管55的栅极和漏极彼此耦接形成电流镜。第一镜像晶体管55的漏极耦接到可编程电流源70。因此，分配网络52中的晶体管的阻抗和第一晶体管90和第二晶体管91的组坑与输出电流I。成反比。偏压晶体管60的漏极耦接到输出传递晶体管10 的栅极。偏压晶体管60的源极和第二镜像晶体管65的源极耦接到误差放大器40的输出端。偏压晶体管60的栅极、第二镜像晶体管65的栅极以及第二镜像晶体管65的漏极耦接到可编程电流源71。因此，偏压晶体管60的阻抗与输出电流Itj成反比。沿着从误差放大器40的输出、偏压晶体管60、补偿网络50、输出传递晶体管10、输出端子Vqut以及晶体管31、32到误差放大器40的正输入的路径形成反馈回路。但是，发明人发现现有技术补偿网络50中的模块均是模拟电路模块，其精确度会有偏差，从而影响米勒补偿控制电路的精确性，导致LDO输出的不稳定。
发明内容
本发明的实施例提供一种线性电源芯片电压输出调节方法、芯片及系统，解决了现有技术中模拟的补偿控制电路精度不佳的问题，增强了线性电源芯片电压输出的稳定性。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案一种线性电源芯片电压输出调节方法，包括根据传输的数据信号得到电源电压的负载等级信息；将所述负载等级信息传输到线性电源芯片，以便所述线性电源芯片根据所述负载等级信息控制补偿电路调节输出电压。本发明的实施例还提供一种线性电源芯片电压输出调节方法，包括接收控制芯片发送的负载等级信息；根据所述负载等级信息控制补偿电路调节输出电压。本发明的实施例还提供一种控制芯片，包括负载获取模块，用于根据传输的数据信号得到电源电压的负载等级信息；发送模块，用于将所述负载等级信息发送至线性电源芯片。本发明的实施例还提供一种线性电源芯片，包括接收模块，用于接收来自控制芯片发送的负载等级信息；控制模块，用于根据所述接收模块接收的所述负载等级信息控制补偿电路模块；补偿电路模块，用于根据所述控制模块的控制调节输出电压。
本发明的实施例还提供一种线性电源芯片电压输出调节系统，包括控制芯片，用于根据传输的数据信号得到电源电压的负载等级信息；并将所述负载等级信息发送给线性电源芯片；线性电源芯片，用于接收所述线性电源芯片发送的所述负载等级信息，并根据所述负载等级信息控制补偿电路调节输出电压。本发明实施例提供一种线性电源芯片电压输出调节方法、芯片及系统，控制芯片根据传输中的数据信号得到电源电压的负载等级信息，并将该负载等级信息传输到线性电源芯片；线性电源芯片接收后，根据该负载等级信息控制补偿电路调节输出电压。由此，线性电源芯片通过预先计算出的负载等级信息控制补偿电路进行电压输出控制，可以有效提高调控精度，避免了现有技术中模拟的补偿控制电路精度不佳的问题，增强了线性电源芯片电压输出的稳定性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为现有技术中的LDO的结构电路示意图；图2为现有技术中的另一 LDO的结构电路示意图；图3为本发明实施例提供的线性电源芯片电压输出调节方法的结构框图；图4为本发明实另一施例提供的线性电源芯片电压输出调节方法的结构框5为本发明实施例提供的LDO的结构电路示意图；图6为本发明另一实施例提供的LDO的结构电路示意图；图7为本发明实施例提供的控制芯片的结构框图；图8为本发明实施例提供控的另一控制芯片的结构框图；图9为本发明实施例提供的线性电源芯片的结构框图；图10为本发明实施例提供的另一线性电源芯片的结构框图；图11为本发明实施例提供的线性电源芯片电压输出调节系统的结构框图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供的线性电源芯片电压输出调节方法，如图3所示，该方法步骤包括S301、根据传输的数据信号得到电源电压的负载等级信息。步骤S301的执行主体可以是TCON(Timing Controller,时序控制器)。具体的，TCON可以根据传输中的数据的跃迁等级或灰阶等级，计算出TCON接口数据信号等模块需消耗的电源 电压的负载等级信息。且进一步地，TCON将该负载等级信息进行数字编码，转化成一串数字编码。另外，由于目前许多面板已经添加了插黑，过激励(Over Drive,0D)等数据分析模块步骤，因此，可以将步骤S301的执行过程添加到插黑、OD等数据分析模块步骤中，这样可以节省资源。S302、将该负载等级信息传输到线性电源芯片，以便线性电源芯片根据该负载等级信息控制补偿电路调节输出电压。具体的，TCON可以通过I2C接口将数字编码后的负载等级信息传输给线性电源芯片，以便线性电源芯片根据该负载等级信息控制补偿电路调节输出电压。另外，负载等级信息在从TCON向线性电源芯片的传输过程中，可以是和STV/ VSYNC等控制信号同步传输，这样同样节省资源。本发明实施例提供的线性电源芯片电压输出调节方法，控制芯片根据传输中的数据信号得到电源电压的负载等级信息，并将该负载等级信息传输到线性电源芯片；线性电源芯片接收后，根据该负载等级信息控制补偿电路调节输出电压。由此，线性电源芯片通过预先计算出的负载等级信息控制补偿电路进行电压输出控制，可以有效提高调控精度，避免了现有技术中模拟的补偿控制电路精度不佳的问题，增强了线性电源芯片电压输出的稳定性。需要说明的是，在本实施例中负载等级计算是在TCON中完成的，但本实施例并不限于此，在其他的芯片，如图像裁剪器SCALAR等中也可以完成。但若使用SCALAR，需要相应增加connector管脚，实现SCALAR板和TCON控制板的板间通信。另外，本实施例中负载等级使通过I2C接口传输的，但本实施例并不限于此，在其他的接口，如SPI (Serial Peripheral Interface，串行外设接口)等也可以。本发明另一实施例提供的线性电源芯片电压输出调节方法，如图4所示，该方法步骤包括S401、接收控制芯片发送的负载等级信息。步骤S401的执行主体可以是LD0。与上述实施例相同，可以通过I2C接口或SPI 接口接收来自TCON的预先得到的负载等级信息，且该负载等级信息被经数字化处理过。S402、根据该负载等级信息控制补偿电路调节输出电压。在本实施例中，补偿电路有由晶体管和电容构成，通过控制晶体管的开闭可以以实现电容串并联的不同组合。图5是本发明实施例LDO的基本结构电路示意图。该LDO包含误差放大器501、补偿电路510、控制模块511、输出传递晶体管502和电阻503、504。输入未经调节的直流的输入端子Vin与输出传递晶体管502的源极连接，输出调节后的直流的输出端子Vqut与输出传递晶体管502的漏极连接，误差放大器501的输出端与输出传递晶体管502的栅极连接。供应输出端子Vot输出的电流传递给负载，该负载一端与输出端子Vtm连接，另一端接地。当输出传递晶体管502接通时，输入端子Vin处的电压将从输入端子Vin传输到输出端子VQUT。电阻503、504串联在输出端子Vqut与参考接地电平之间，一分压节点FB位于电阻503和504之间，分压节点FB处的反馈电压被供应到误差放大器501的正输入，参考电压Vkef接入误差放大器501的负输入。补偿电路510连接在输出传递晶体管502的栅极与漏极之间以补偿反馈回路。补偿电路510包含多组串联的电容和晶体管，如串联的第一电容505和第一晶体管506构成的第一组，串联的第二电容507和第二晶体管508构成的第二组。在第一组中，第一电容 505的一端与输出传递晶体管502的栅极连接，另一端与第一晶体管506的源极连接，第一晶体管506的漏极与输出端子Vot连接，第一晶体管506的栅极与控制模块511连接。第二组与第一组的第一晶体管506并联，即第二组的第二电容507的一端与第一组的第一晶体管506的源极连接，第二电容507的另一端与第二晶体管508的源极连接，第二晶体管508 的漏极与第一晶体管506的漏极连接，并连接到输出端子Vott，第二晶体管508的栅极与控制模块511连接。其他组之间也均如此。具体的，当LDO接收到包含负载等级信息的数字编码后，将该负载等级信息转换为晶体管控制信号D1、D2、D3…后发送至控制模块511，控制模块511根据该晶体管控制信号D1、D2、D3…控制补偿电路510的晶体管506、508…的开闭，改变补偿电路510的多个电容505、507…的串并联状态，以达到改变米勒补偿电容的容值大小，实现输出电压的调节。此外，控制补偿电路调节输出电压的精度与负载等级信息的数字编码位数成正比，即数据编码位数越多，可控制的晶体管和电容的个数也就越多，从而所实现的控制精度也就越精确。同时，补偿电路中的各个电容的容值既可以相等，也可以不等。再有，如图6所示，还可以添加一晶体管控制电阻512，这样可以更好地调节环路的零极点。本发明实施例提供的线性电源芯片电压输出调节方法，控制芯片根据传输中的数据信号得到电源电压的负载等级信息，并将该负载等级信息传输到线性电源芯片；线性电源芯片接收后，根据该负载等级信息控制补偿电路调节输出电压。由此，线性电源芯片通过预先计算出的负载等级信息控制补偿电路进行电压输出控制，可以有效提高调控精度，避免了现有技术中模拟的补偿控制电路精度不佳的问题，增强了线性电源芯片电压输出的稳定性。另外，由于本实施中的补偿电路属于数字电路，受温度、湿度及工艺条件的影响较小。有效改善了现有技术中负载感应单元的工艺复杂性和环境差异性，可有效防止环路相位裕度过小所造成的输出震荡。本发明实施例提供的一种控制芯片70，如图7所示，包括负载获取模块701，用于根据传输的数据信号得到电源电压的负载等级信息。发送模块702，用于将该负载等级信息发送至线性电源芯片。进一步地，如图8所示，该控制芯片70还包括数字编码模块703，用于将负载获取模块701得到的负载等级信息进行数字编码， 得到数字编码后的负载等级信息。发送模块702，用于将数字编码模块703得到的数字编码后的负载等级信息发送至线性电源芯片。控制芯片70包括时序控制器TCON或图像裁剪器SCALAR。且该控制芯片70位于插黑、OD等数据分析模块中。本发明实施例提供的控制芯片，根据传输中的数据信号得到电源电压的负载等级信息，并将该负载等级信息传输到线性电源芯片；线性电源芯片接收后，根据该负载等级信息控制补偿电路调节输出电压。由此，线性电源芯片通过预先计算出的负载等级信息控制补偿电路进行电压输出控制，可以有效提高调控精度，避免了现有技术中模拟的补偿控制电路精度不佳的问题，增强了线性电源芯片电压输出的稳定性本发明实施例提供的线性电源芯片90，如图9所示，包括接收模块901，用于接收来自控制芯片发送的负载等级信息。控制模块902，用于根据接收模块901接收的负载等级信息控制补偿电路模块 903。补偿电路模块903，用于根据控制模块902的控制调节输出电压。线性电源芯片的基本电路架构如图5、6所示，包括输入端子Vin，用于输入未经调节的直流电流；输出端子VQUT，用于输出调节后的直流电流；输出传递晶体管502，用于向输出端子Vin供电，输出传递晶体管502的栅极与误差放大器501的输出端连接，输出传递晶体管502的源极与输入端子Vin连接，输出传递晶体管502的漏极与输出端子Vqut连接；误差放大器501，用于控制输出传递晶体管502的栅极，误差放大器501的正输入端接入输出端子处的电压的分压电压，误差放大器501的负输入端接入参考电压；补偿电路模块510连接在输出传递晶体管502的栅极和漏极之间，进一步包括至少一组串联的电容(如505、507等)和晶体管(如506、508等)，各组串联的电容和晶体管之间并联。其中，电容和晶体管串联，以电容505和晶体管506为例，为晶体管506的源极与电容505连接，晶体管506的栅极与控制模块511连接；第一组的电容505的另一端与输出传递晶体管502的栅极连接，第一组的晶体管506的漏极与输出端子连接；各组之间并联，以电容507和晶体管508为例，为电容507的另一端与前一组的晶体管506的源极连接，晶体管508的漏极与前一组的晶体管506的漏极连接。如图10所示，性电源芯片90还包括转换模块904，用于将接收模块901接收的负载等级信息转换为晶体管控制信号。控制模块902，用于根据转换模块904得到的晶体管控制信号控制补偿电路模块 903的晶体管的开闭。晶体管控制电阻905，用于调节环路的零极点。线性电源芯片90可以为LD0。本发明实施例提供的线性电源芯片，控制芯片根据传输中的数据信号得到电源电压的负载等级信息，并将该负载等级信息传输到线性电源芯片；线性电源芯片接收后，根据该负载等级信息控制补偿电路调节输出电压。由此，线性电源芯片通过预先计算出的负载等级信息控制补偿电路进行电压输出控制，可以有效提高调控精度，避免了现有技术中模拟的补偿控制电路精度不佳的问题，增强了线性电源芯片电压输出的稳定性。本发明实施例提供的线性电源芯片电压输出调节系统，如图11所示，包括控制芯片1101，用于根据传输的数据信号得到电源电压的负载等级信息；并将负载等级信息发送给线性电源芯片1102。
线性电源芯片1102，用于接收线性电源芯片1101发送的负载等级信息，并根据该负载等级信息控制补偿电路调节输出电压。在本实施例中，控制芯片1101可以为TCON或SCALAR;线性电源芯片1102可以为 LD0;且控制芯片1101与线性电源芯片1102可以通过I2C接口或SPI接口连接。控制芯片1101和线性电源芯片1102的结构与上述实施例相同，在此不再赘述。本发明实施例提供的线性电源芯片电压输出调节系统，控制芯片根据传输中的数据信号得到电源电压的负载等级信息，并将该负载等级信息传输到线性电源芯片；线性电源芯片接收后，根据该负载等级信息控制补偿电路调节输出电压。由此，线性电源芯片通过预先计算出的负载等级信息控制补偿电路进行电压输出控制，可以有效提高调控精度，避免了现有技术中模拟的补偿控制电路精度不佳的问题，增强了线性电源芯片电压输出的稳定性。本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括R0M、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种线性电源芯片电压输出调节方法，其特征在于，包括根据传输的数据信号得到电源电压的负载等级信息；将所述负载等级信息传输到线性电源芯片，以便所述线性电源芯片根据所述负载等级信息控制补偿电路调节输出电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据传输的数据信号得到电源电压的负载等级信息包括根据数据信号传输中的跃迁等级或灰阶等级计算需消耗的电源电压的负载等级信息。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述负载等级信息传输到线性电源芯片包括将所述负载等级信息进行数字编码后传输到线性电源芯片。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过I2C接口或SPI接口将数字编码后的所述负载等级信息传输到线性电源芯片。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，数字编码后的所述负载等级信息与控制信号同步传输到所述线性电源芯片。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据传输的数据信号得到电源电压的负载等级信息的步骤在插黑或过激励数据分析步骤中进行。
7.—种线性电源芯片电压输出调节方法，其特征在于，包括接收控制芯片发送的负载等级信息；根据所述负载等级信息控制补偿电路调节输出电压。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述负载等级信息控制补偿电路调节输出电压包括将所述负载等级信息转换为晶体管控制信号，并根据该晶体管控制信号控制所述补偿电路的晶体管的开闭，改变所述补偿电路的多个电容的串并联状态，调节输出电压。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，控制补偿电路调节输出电压的精度与所述负载等级信息的数字编码位数成正比。
10.一种控制芯片，其特征在于，包括负载获取模块，用于根据传输的数据信号得到电源电压的负载等级信息；发送模块，用于将所述负载等级信息发送至线性电源芯片。
11.根据权利要求10所述的控制芯片，其特征在于，所述控制芯片还包括数字编码模块，用于将所述负载获取模块得到的所述负载等级信息进行数字编码，得到数字编码后的负载等级信息；所述发送模块，用于将所述数字编码模块得到的数字编码后的负载等级信息发送至线性电源芯片。
12.根据权利要求10或11所述的控制芯片，其特征在于，所述控制芯片包括时序控制器TC0N、图像裁剪器SCALAR。
13.一种线性电源芯片，包括基本电路架构，其特征在于，还包括接收模块，用于接收来自控制芯片发送的负载等级信息；控制模块，用于根据所述接收模块接收的所述负载等级信息控制补偿电路模块；补偿电路模块，用于根据所述控制模块的控制调节输出电压。
14.根据权利要求13所述的线性电源芯片，其特征在于，所述基本电路架构包括输入端子，用于输入未经调节的直流电流；输出端子，用于输出调节后的直流电流；输出传递晶体管，用于向所述输出端子供电，所述输出传递晶体管的栅极与误差放大器的输出端连接，所述输出传递晶体管的源极与所述输入端子连接，所述输出传递晶体管的漏极与所述输出端子连接；误差放大器，用于控制所述输出传递晶体管的栅极，所述误差放大器的正输入端接入所述输出端子处的电压的分压电压，所述误差放大器的负输入端接入参考电压；所述补偿电路模块连接在所述输出传递晶体管的栅极和漏极之间，进一步包括至少一组串联的电容和晶体管，各组串联的电容和晶体管之间并联；其中，电容和晶体管串联为晶体管的源极与电容一端连接，所述晶体管的栅极与所述控制模块连接；第一组的电容的另一端与所述输出传递晶体管的栅极连接，第一组的晶体管的漏极与所述输出端子连接；各组之间并联为除所述第一组外，其他组的电容的另一端与前一组的晶体管的源极连接，其他组的晶体管的漏极与前一组的晶体管的漏极连接。
15.根据权利要求13所述的线性电源芯片，其特征在于，所述线性电源芯片还包括转换模块，用于将所述接收模块接收的所述负载等级信息转换为晶体管控制信号；所述控制模块，用于根据所述转换模块得到的所述晶体管控制信号控制所述补偿电路模块的晶体管的开闭。
16.根据权利要求13至15任一所述的线性电源芯片，其特征在于，所述线性电源芯片还包括晶体管控制电阻，用于调节环路的零极点。
17.—种线性电源芯片电压输出调节系统，其特征在于，包括控制芯片，用于根据传输的数据信号得到电源电压的负载等级信息；并将所述负载等级信息发送给线性电源芯片；线性电源芯片，用于接收所述线性电源芯片发送的所述负载等级信息，并根据所述负载等级信息控制补偿电路调节输出电压。
全文摘要
本发明实施例提供一种线性电源芯片电压输出调节方法、芯片及系统，涉及电子领域，解决了现有技术中模拟的补偿控制电路精度不佳的问题，增强了线性电源芯片电压输出的稳定性。解决方法为根据传输的数据信号得到电源电压的负载等级信息；将所述负载等级信息传输到线性电源芯片，以便所述线性电源芯片根据所述负载等级信息控制补偿电路调节输出电压。本发明实施例用于线性电源调节输出电压。
文档编号H02M3/158GK102437736SQ20101050029
公开日2012年5月2日 申请日期2010年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者罗红磊, 肖璐 申请人:北京京东方光电科技有限公司