一种低压差线性稳压器及相关设备、电压控制方法与流程

本申请属于电子电路领域，具体涉及一种低压差线性稳压器及相关设备、电压控制方法。

背景技术：

1、当前在集成电路设计中，同一芯片的不同模块间通常使用不同的电源电压进行供电。为了满足上述供电需求，电源管理设备常采用ldo(low dropout linear regulator，低压差线性稳压器)供电。ldo可以为不同的负载(load)提供可配置的电流和可配置的电压。

2、通过控制ldo中的晶体管开关mp(为晶体管阵列开关)的导通强弱(与导通的晶体管数量以及晶体管的导通程度相关)来控制ldo的输出电压vout。通常可以根据反馈电压vfb来控制晶体管开关mp的导通强弱，使输出电压稳定。其中，vfb为vout的电阻分压，用于表征集成电路工作时的实际电压。输出电压vout升高，vfb也会随之升高，通过控制晶体管开关mp，使输出电压下降并稳定到期望的稳压值；同理，如果输出电压下降，通过控制晶体管开关mp，使输出电压上升，回到期望的稳压值。

技术实现思路

1、鉴于此，本申请的目的在于提供一种低压差线性稳压器及相关设备(包括电源管理设备、soc芯片、电子设备)、电压控制方法，以改善现有ldo的响应速度过慢的问题。

2、本申请的实施例是这样实现的：

3、第一方面，本申请实施例提供了一种低压差线性稳压器，包括：晶体管开关和偏置管控电路；所述晶体管开关的第一端被配置为与输入电源电连接，所述晶体管开关的第二端被配置为与负载电连接，所述晶体管开关被配置为根据接收到的控制信号调整自身的输出电流，其中，所述控制信号用于调整所述晶体管开关的输出电流；偏置管控电路与所述晶体管开关的衬底端电连接；所述偏置管控电路被配置为向所述晶体管开关的衬底端提供偏置电压，以调整所述晶体管开关的衬底电压。

4、本申请实施例中，通过引入偏置管控电路，向低压差线性稳压器中的晶体管开关的衬底端提供偏置电压，以此调整低压差线性稳压器中的晶体管开关的衬底电压，从而使晶体管开关的导通更容易或更困难，从而可以提高ldo的响应速度，以及使输出电压具备更宽泛的输出范围，以便在低功耗模式下降低芯片功耗。

5、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述偏置管控电路具有多种偏置电压；所述偏置管控电路被配置为在不同工况下向所述晶体管开关的衬底端提供不同的偏置电压。

6、本申请实施例中，偏置管控电路被配置为在不同工况下向晶体管开关的衬底端提供不同的偏置电压，以适应不同的工况，满足各种工况需求。

7、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述偏置管控电路被配置为向所述晶体管开关的衬底端提供以下任一偏置电压：在第一工况下，向所述晶体管开关的衬底端提供第一偏置电压；在第二工况下，向所述晶体管开关的衬底端提供第二偏置电压；在第三工况下，向所述晶体管开关的衬底端提供第三偏置电压；其中，所述第一偏置电压与所述输入电源的电压一致，所述第二偏置电压大于所述输入电源的电压，所述第三偏置电压小于所述输入电源的电压。

8、本申请实施例中，在第一工况下，向晶体管开关的衬底端提供与输入电源的电压一致的电压，以满足正常的使用需求。在第二工况下向晶体管开关的衬底端提供大于输入电源的电压，以使晶体管开关的导通更困难，这样输出电压相比原有基础会降得更低，有利于降低芯片的功耗。在第三工况下向晶体管开关的衬底端提供小于输入电源的电压，以使晶体管开关的导通更容易，以便能提供更大的电流供负载使用，从而可以快速将输出电压升高，能缓解在负载加重时ldo供电能力不足的问题。

9、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述偏置管控电路包括：多个管控支路，每个管控支路的一端被配置为与偏置电压源电连接，每个管控支路的一端与所述晶体管开关的衬底端电连接，不同的管控支路所电连接的偏置电压源产生的偏置电压不同。

10、本申请实施例中，利用多个管控支路来向晶体管开关的衬底端提供不同的偏置电压，可以避免电路之间的相关干扰。

11、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，每个管控支路均包括受控开关，通过控制各个所述受控开关的导通与闭合，实现在不同工况下向所述晶体管开关的衬底端提供不同的偏置电压。

12、本申请实施例中，通过控制不同管控支路的受控开关的导通与闭，可以很便捷的实现在不同工况下向晶体管开关的衬底端提供不同的偏置电压的功能。

13、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述偏置电压源为ldo电源。

14、本申请实施例中，利用ldo电源来提供偏置电压，使用ldo电源来跟踪系统电压变化，从而提供一个合理的偏置电压给衬底端，避免偏置电压过分的小于输入电源，而导致的mos管工作机理失效或者漏电过大等问题。

15、第二方面，本申请实施例还提供了一种电源管理设备，包括：输入电源和如上述的低压差线性稳压器。

16、第三方面，本申请实施例还提供了一种soc芯片，包括如上述的电源管理设备。

17、第四方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括如上述的soc芯片。

18、第五方面，本申请实施例还提供了一种电压控制方法，包括：向低压差线性稳压器中的晶体管开关的衬底端提供偏置电压，以调整所述低压差线性稳压器的输出电压；其中，所述晶体管开关的第一端被配置为与输入电源电连接，所述晶体管开关的第二端被配置为与负载电连接，所述晶体管开关的衬底端被配置为接收所述偏置电压，所述晶体管开关被配置为根据接收到的控制信号调整自身的输出电流，其中，所述控制信号用于调整所述晶体管开关的输出电流。

19、结合第五方面实施例的一种可能的实施方式，向低压差线性稳压器中的晶体管开关的衬底端提供偏置电压，包括：在不同工况下向所述晶体管开关的衬底端提供不同的偏置电压。

20、结合第五方面实施例的一种可能的实施方式，在不同工况下向所述晶体管开关的衬底端提供不同的偏置电压，包括：在第一工况下，向所述晶体管开关的衬底端提供第一偏置电压；或者，在第二工况下，向所述晶体管开关的衬底端提供第二偏置电压；或者，在第三工况下，向所述晶体管开关的衬底端提供第三偏置电压。

21、本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种低压差线性稳压器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述偏置管控电路具有多种偏置电压；所述偏置管控电路被配置为在不同工况下向所述晶体管开关的衬底端提供不同的偏置电压。

3.根据权利要求2所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述偏置管控电路被配置为向所述晶体管开关的衬底端提供以下任一偏置电压：

4.根据权利要求1-3中任一项所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述偏置管控电路包括：多个管控支路，每个管控支路的一端被配置为与偏置电压源电连接，每个管控支路的一端与所述晶体管开关的衬底端电连接，不同的管控支路所电连接的偏置电压源产生的偏置电压不同。

5.根据权利要求4所述的低压差线性稳压器，其特征在于，每个管控支路均包括受控开关，通过控制各个所述受控开关的导通与闭合，实现在不同工况下向所述晶体管开关的衬底端提供不同的偏置电压。

6.根据权利要求4所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述偏置电压源为ldo电源。

7.一种电源管理设备，其特征在于，包括：输入电源和如权利要求1-6中任一项所述的低压差线性稳压器。

8.一种soc芯片，其特征在于，包括如权利要求7所述的电源管理设备。

9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求8所述的soc芯片。

10.一种电压控制方法，其特征在于，包括：

11.根据权利要求10所述的电压控制方法，其特征在于，向低压差线性稳压器中的晶体管开关的衬底端提供偏置电压，包括：

12.根据权利要求11所述的电压控制方法，其特征在于，在不同工况下向所述晶体管开关的衬底端提供不同的偏置电压，包括：

技术总结
本申请涉及一种低压差线性稳压器及相关设备、电压控制方法，属于电子电路领域。该低压差线性稳压器，包括：晶体管开关和偏置管控电路。晶体管开关，晶体管开关的第一端被配置为与输入电源电连接，晶体管开关的第二端被配置为与负载电连接，晶体管开关被配置为根据接收到的控制信号调整自身的输出电流，其中，控制信号用于调整晶体管开关的输出电流；偏置管控电路，与晶体管开关的衬底端电连接；偏置管控电路被配置为向晶体管开关的衬底端提供偏置电压，以调整晶体管开关的衬底电压。通过调整低压差线性稳压器中的晶体管开关的衬底电压，可以提高LDO的响应速度，以及使输出电压具备更宽泛的输出范围，以便在低功耗模式下降低芯片功耗。

技术研发人员：邝仁德,黄瑞锋
受保护的技术使用者：海光信息技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14