一种线性电压转换器及电源系统

技术领域

本发明涉及电源管理技术领域，尤其是涉及一种线性电压转换器及电源系统。

背景技术

在无线通讯技术系统快速发展之下，研发低成本、高效能、低功耗之无线射频集成电路日益迫切，目前全球正进入一个各种系统都需要采集和交换资料的物联网（Internetof Things，IoT）时代，传感器以无线方式传输资料的物联网中，如果传感器采用电池供电，功耗受限且必须持续很长时间的话，低功耗WiFi发挥至关重要的角色。如图1所示，在SoC（System on Chip，系统级芯片）电源架构中，LDO（low dropout regulator）作为一种低压差线性稳压器，使用越来越普遍。为提高整体电能转换效率，上层采用切换式电源转换器，电池进入切换式电源转换器的为输入电压V

根据负载功率公式P

表1 切换式电源转换器的转换效率

表2 切换式电源转换器的输出电压调整

在单一切换式电源转换器跟线性电压转换器传的架构下，如图2所示，线性转换器区可分为LDO核心级、LDO缓冲级和LDO输出级，电池进入切换式电源转换器的输入电压为V

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

现有线性电压转换器在极小功率或无功率的负载下，核心级的误差放大器无法提供足够的增益，整体开回路的增益降低，影响线性电压转换器的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种线性电压转换器及电源系统，以解决现有技术中存在的线性电压转换器在极小功率或无功率的负载下，核心级的误差放大器无法提供足够的增益，整体开回路的增益降低，影响线性电压转换器的性能的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种线性电压转换器，包括LDO核心级、LDO缓冲级和LDO输出级；所述LDO核心级通过误差放大器使LDO的电压稳定输出并与所述LDO缓冲级连接，所述LDO缓冲级与所述LDO输出级连接，所述LDO输出级与负载连接并为其供电；所述LDO核心级由电池进入切换式电源转换器的输入电压V

可选地，所述LDO感测级通过感测所述传输MOS管的电流信号控制所述传输MOS管的接入数量；所述LDO感测级包括感测元件、阻抗和电压比较器阵列。

可选地，所述电压比较器阵列由多个电压比较器组成，所述电压比较器的数量与传输MOS管的数量相同；多个所述电压比较器设置有相同或不同的参考电压。

可选地，所述电压比较器、传输MOS管的数量均为三个。

可选地，所述感测元件为PMOS管，所述感测元件的源极、栅极、漏极分别与所述阻抗、传输MOS管阵列和切换式电源转换器转换后的电压VOUT连接。

可选地，所述电压比较器的反相输入端通过所述阻抗与所述感测元件的源极连接获取感测电压，所述电压比较器的正相输入端为参考电压，所述电压比较器的输出端与所述传输MOS管的栅极连接。

可选地，所述比较器阵列根据所述参考电压与所述感测电压的比较结果，控制所述传输MOS管的接入数量。

可选地，所述感测电压高于所述参考电压时，所述比较器的输出端为低电平信号，所述传输MOS管导通接入；所述感测电压低于所述参考电压时，所述比较器的输出端为高电平信号，所述传输MOS管不接入。

可选地，所述电压比较器为两级比较器。

一种电源系统，所述电源系统包括以上任一所述的线性电压转换器。

上述任一技术方案至少可以产生如下技术效果：

本发明通过将核心级电源接到较高电压V

附图说明

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是现有SoC电源架构结构框图；

图2是现有单一切换式电源转换器与线性电压转换器的结构框图；

图3是现有线性电压转换器的电路图；

图4是现有误差放大器的电路图；

图5是本发明实施例1的电路图；

图6是本发明实施例2的电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

本发明提供了一种线性电压转换器，如图5所示，包括LDO核心级、LDO缓冲级和LDO输出级。LDO核心级通过误差放大器A1使LDO的电压稳定输出并与LDO缓冲级连接，误差放大器A1的输出端与LDO缓冲级连接，具体而言，误差放大器A1的输出端与LDO缓冲级的电压跟随器MS的栅极连接；LDO缓冲级与LDO输出级连接，电压跟随器M

一种电源系统，电源系统包括本发明提供的线性电压转换器。通过将核心级电源接到较高电压V

实施例2

本发明提供了一种线性电压转换器，如图6所示，包括LDO核心级、LDO缓冲级和LDO输出级。LDO核心级通过误差放大器使LDO的电压稳定输出并与LDO缓冲级连接，LDO缓冲级与LDO输出级连接，输出级与负载连接并为其供电。LDO核心级由切换式电源转换器转换后的电压VOUT进行供电，LDO输出级的传输MOS管为并联的多个并构成传输MOS管阵列（图6中的M

作为可选的实施方式，LDO感测级通过感测传输MOS管的电流信号控制传输MOS管的接入数量，电流信号便于实现探测电流时需转化为电压信号用于与比较器连接，较电压信号感测的灵敏度更高。如图6所示，LDO感测级包括感测元件（图6中的M

作为可选的实施方式，电压比较器阵列由多个电压比较器组成，电压比较器的数量与传输MOS管的数量相同，电压比较器与传输MOS管形成一一对应关系，一个电压比较器对一个传输MOS管的接入进行控制，从而电压比较器阵列形成多个控制信号分别控制传输MOS管阵列中对应的传输MOS管。多个电压比较器设置有相同或不同的参考电压，不同的参考电压能够实现更复杂的控制，图6中所示三个比较器时参考电压分别为V

作为可选的实施方式，如图6所示，感测元件为PMOS管，感测元件的源极、栅极、漏极分别与阻抗、传输MOS管和切换式电源转换器转换后的电压V

作为可选的实施方式，电压比较器的反相输入端通过阻抗与感测元件的源极连接获取感测电压，电压比较器的正相输入端为参考电压，电压比较器的输出端与传输MOS管的栅极连接。比较器阵列根据参考电压与感测电压的比较结果，控制传输MOS管的接入数量。感测电压高于参考电压时，比较器的输出端为低电平信号，传输MOS管导通接入；感测电压低于参考电压时，比较器的输出端为高电平信号，传输MOS管不接入。在大功率输出下，感测电压会高于全部的参考电压，比较器阵列的输出端均为低电平信号，开启传输MOS管阵列中的所有传输MOS管，使V

作为可选的实施方式，电压比较器为两级比较器，包括输入级和锁存级，其中输入级为第一级，锁存级为第二级，具有结构简单、速度快的优势。

一种电源系统，电源系统包括本发明提供的线性电压转换器。电源系统的LDO感测级根据不同负载控制所要接入的传输MOS管数量，在小功率或无功率的负载下，确保整个线性放大器都操作在饱和区，不影响线性电压转换器的性能，解决了电源系统在大范围负载电流设计上的困难。

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。