一种压降补偿装置、数字低压差稳压器及电子设备的制作方法

本技术属于电子电路领域，具体涉及一种压降补偿装置、数字低压差稳压器及电子设备。

背景技术：

1、数字低压差稳压器(digital low dropout regulator，dldo)是一种数字型直流(dc)线性稳压器，可以为不同的负载(loading)提供可配置的电流和可配置的电压。当dldo的负载由轻载向重载变化时，瞬时电流的增加会导致dldo的电压跌落，当跌落的幅度低于负载电压的最小值，会造成负载工作不稳定，甚至死机，因此需要限制电压跌落的幅度。

2、当前限制电压跌落幅度的方法主要是通过提高供电电路的环路带宽，来提高供电电路的响应速度，把跌落的输出电压抬高，并稳定在正常值，保证负载的正常工作。

技术实现思路

1、鉴于此，本技术的目的在于提供一种压降补偿装置、数字低压差稳压器及电子设备，以限制电压跌落的幅度，提高电压恢复的效果。

2、本技术的实施例是这样实现的：

3、第一方面，本技术实施例提供了一种压降补偿装置，包括：电源轨和至少一个数字线性电压调节器dlvr；电源轨，用于连接负载；至少一个dlvr间隔连接于电源轨，每个dlvr的电源端用于与供电电源连接，每个dlvr被配置为当检测到所述电源轨的局部电压的跌落幅度满足补偿要求时，向所述电源轨注入补偿电荷，以使所述电源轨的局部电压止跌回升，其中，所述补偿电荷的大小与所述局部电压的跌落幅度正相关。

4、在上述实施例中，由于至少一个dlvr分布式连接至电源轨上，便于及时捕捉到电源轨的局部电压跌落，当电压跌落被捕捉且跌落幅度满足补偿要求时能迅速响应及时补电，将电压迅速拉回，从而限制电压跌落的幅度，提高电压恢复的效果。

5、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，每个dlvr被配置为：接收目标电压信号、预期量化范围信号，并基于所述目标电压信号和所述预期量化范围信号确定量化范围和目标电压，以及对位于所述量化范围内的所述局部电压相对于所述目标电压的跌落幅度进行量化，并根据量化结果向电源轨注入第一补偿电荷。

6、在上述实施例中，可以通过调整目标电压信号、预期量化范围信号，从而调整量化范围和目标电压，进而便于调整每个dlvr的补偿要求，以在实现补偿目的的同时，提高方案的灵活性以及实用性。

7、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，每个dlvr具体被配置为：基于所述目标电压信号和所述预期量化范围信号确定第一量化范围、第二量化范围、第一目标电压、第二目标电压，对位于所述第一量化范围内的所述局部电压相对于所述第一目标电压的跌落幅度进行量化，得到第一量化结果，以及对位于所述第二量化范围内的所述局部电压相对于所述第二目标电压的跌落幅度进行量化，得到第二量化结果；并在所述第一量化结果和所述第二量化结果表征所述局部电压的跌落幅度位于所述第二量化范围时，向电源轨注入第二补偿电荷，其中，第二补偿电荷大于第一补偿电荷；其中，所述第一量化范围的下限值大于等于所述第二量化范围的上限值。

8、在上述实施例中，通过设置不同的量化范围和目标电压，以便于当跌落幅度超过第一量化范围时，即跌落幅度过大时，向电源轨注入更多补偿电荷，从而快速将电压拉升，以提高补偿效率。

9、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，每个dlvr具体被配置为：基于所述目标电压信号和所述预期量化范围信号确定量化范围、第一目标电压、第二目标电压，对位于所述量化范围内的所述局部电压相对于所述第一目标电压的跌落幅度进行量化，得到量化结果，并根据量化结果向电源轨注入第一补偿电荷；以及当所述局部电压小于所述第二目标电压时向电源轨注入第二补偿电荷；其中，所述量化范围的下限值大于等于所述第二目标电压，第二补偿电荷大于第一补偿电荷。

10、在上述实施例中，还可以仅设置一个量化范围、2个目标电压，以便在根据量化结果向电源轨注入第一补偿电荷的同时，当局部电压小于第二目标电压时向电源轨注入更多补偿电荷，从而快速将电压拉升，以提高补偿效率。

11、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，每个dlvr包括：dac模块、adc模块、控制器以及电流补偿电路；dac模块，被配置为基于所述目标电压信号和所述预期量化范围信号，确定所述量化范围和所述目标电压；adc模块，与所述dac模块和电源轨连接，被配置为对位于所述量化范围内的所述局部电压相对于所述目标电压的跌落幅度进行量化，输出量化结果；控制器，与所述adc模块连接，被配置为根据所述量化结果输出补偿控制信号；电流补偿电路，分别与所述供电电源、所述控制器、所述电源轨连接，所述电流补偿电路被配置为响应所述补偿控制信号，向所述电源轨注入第一补偿电荷。

12、在上述实施例中，通过dac来对目标电压信号和预期量化范围信号进行数模转换，并确定量化范围和目标电压，之后由adc来对局部电压相对于目标电压的跌落幅度进行量化，输出量化结果(为数字信号)，再利用控制器根据量化结果输出补偿控制信号，以此来控制电流补偿电路向电源轨注入第一补偿电荷，这样便可实现当电压跌落被捕捉且跌落幅度满足补偿要求时能迅速响应及时补电的目的。

13、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，每个dlvr还包括：仲裁器；所述adc模块包括：第一adc、第二adc；所述第一adc分别与所述dac模块、所述电源轨、所述仲裁器连接，所述第二adc分别与所述dac模块、所述电源轨、所述仲裁器连接，所述仲裁器还与所述控制器连接；所述dac模块，被配置为基于所述目标电压信号和所述预期量化范围信号，确定第一量化范围、第二量化范围、第一目标电压、第二目标电压，其中，所述第一量化范围的下限值大于等于所述第二量化范围的上限值；所述第一adc，被配置为对位于所述第一量化范围内的所述局部电压相对于所述第一目标电压的跌落幅度进行量化，输出第一量化结果；所述第二adc，被配置为对位于所述第二量化范围内的所述局部电压相对于所述第二目标电压的跌落幅度进行量化，输出第二量化结果；所述仲裁器，被配置为对所述第一量化结果和所述第二量化结果进行仲裁，并输出仲裁结果；所述控制器，被配置为当所述仲裁结果表征所述局部电压的跌落幅度位于所述第二量化范围时，控制所述电流补偿电路向电源轨注入第二补偿电荷，其中，第二补偿电荷大于第一补偿电荷。

14、在上述实施例中，可以利用2个adc来对局部电压的跌落幅度进行量化，并利用仲裁器对第一量化结果和第二量化结果进行仲裁，以便于当仲裁结果表征局部电压的跌落幅度位于第二量化范围时，控制电流补偿电路向电源轨注入更多补偿电荷，在该种实施方式下，第二adc的精度可以小于第一adc的精度，这样，当电压跌落幅度过大时，可以快速将电压拉升。

15、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，每个dlvr还包括：比较器，所述比较器与所述dac模块、所述控制器、所述电源轨连接，所述比较器被配置为将第二目标电压与所述电源轨的局部电压进行比较，并向所述控制器输出比较结果，其中，所述第二目标电压小于所述量化范围的下限制；所述dac模块，被配置为基于所述目标电压信号和所述预期量化范围信号，确定量化范围、第一目标电压、第二目标电压；所述控制器，还被配置为当比较结果表征所述局部电压小于所述第二目标电压时控制所述电流补偿电路向所述电源轨注入第二补偿电荷，其中，第二补偿电荷大于第一补偿电荷。

16、在上述实施例中，也可以利用比较器来实现快速补电的目的，控制器在根据量化结果控制电流补偿电路向电源轨注入第一补偿电荷的同时，当比较器的比较结果表征局部电压小于第二目标电压时，控制电流补偿电路向电源轨注入更多补偿电荷，从而快速将电压拉升，以提高补偿效率。

17、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述补偿控制信号包括n位二进制信号，n为大于等于2；所述电流补偿电路包括：并联的n路开关补偿电路；每一路开关补偿电路均与所述供电电源、所述电源轨、所述控制器连接，每一路开关补偿电路具有闭合或断开状态，受所述n位二进制信号中的一位二进制信号控制，其中，所述补偿电荷的大小与处于导通状态的所述开关补偿电路的数量相关。

18、在上述实施例中，采用上述结构的电流补偿电路，可以通过控制接入电路中的开关补偿电路的数量，即控制处于导通状态的开关补偿电路的数量来调节向电源轨注入的补偿电荷。

19、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，所述补偿控制信号包括m+n位二进制信号，m为大于等于1的整数；每一路开关补偿电路包括：控制开关和串联的m个电流补偿单元，每一个电流补偿单元受m位二进制信号中的一位二进制信号信号控制；在所述控制开关处于闭合状态时，若m位二进制信号均为第一电平，所述开关补偿电路的输出为所述供电电源，若m位二进制信号均为第二电平，所述开关补偿电路的输出为所述供电电源-m*阈值，其中，所述第一电平和所述第二电平和相反电平。

20、在上述实施例中，除了通过控制接入电路中的开关补偿电路的数量来调节向电源轨注入的补偿电荷外，还可以通过控制接入电路中的每一路开关补偿电路自身输出端的电流(或电压)来调节向电源轨注入的补偿电荷，通过双重调节方式，能提高调节效率。

21、结合第一方面实施例的一种可能的实施方式，每一个电流补偿单元包括：第一开关、第二开关和pmos管，所述pmos管的栅极通过所述第一开关接地，所述pmos管的栅极还通过所述第二开关与其漏极连接，所述pmos管的源极与前一个电流补偿单元或供电电源连接，所述pmos管的漏极与后一个电流补偿单元或所述电源轨连接，所述第一开关和所述第二开关受m位二进制信号中的一位二进制信号信号及其反相信号控制。

22、在上述实施例中，采用上述结构的电流补偿单元，使得在控制开关处于闭合状态时，若m位二进制信号均为高电平，开关补偿电路的输出为供电电源，若m位二进制信号均为低电平，开关补偿电路的输出为供电电源-m*阈值电压，便于电路设计。

23、第二方面，本技术实施例还提供了一种数字低压差稳压器，包括：电压调节装置和如上述第一方面实施例和/或结合第一方面实施例的任一种可能的实施方式提供的压降补偿装置，所述电压调节装置与所述电源轨连接；所述电压调节装置，被配置为当检测到电源轨的局部电压跌落时，向电源轨注入补偿电压；其中，所述电压调节装置的响应速度小于所述压降补偿装置的响应速度。

24、第三方面，本技术实施例还提供了一种电子设备，包括：如上述第二方面实施例提供的数字低压差稳压器。

25、本技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述。本技术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。