一种参考电压源电路及参考电压的控制方法

摘要

本发明公开了一种参考电压源电路及参考电压的控制方法，第一参考电压生成电路产生第一参考电压信号，其等于带隙基准电压源输出的第一基准电压信号。在系统进入待机状态时，则采用第一参考电压信号作为参考电压源的输出电压供给系统使用，并停止带隙基准电压源的工作，这样可使得在低功耗状态下，系统的功耗小。

说明书

技术领域

本发明涉及参考电压领域，更具体地说，涉及一种参考电压源电路及参考电压的控制方法。

背景技术

在常用的工作系统如开关电源中，通常需要参考电压源电路提供参考电压作为开关电源的基准，现有技术中常见的参考电压产生电路是带隙基准电路，带隙基准电路能够在电源电压变化和电路温度变化的条件下保持输出恒定的电压，作为电路工作的参考电压。

但现有技术中带隙基准电路通常包含有带隙电路，在工作过程中需要消耗固定的功耗，尤其在低功耗电路中占用了较大比例的功耗，即当系统进入低功耗状态，带隙基准电路的损耗占比就显得尤为突出。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种参考电压源电路及参考电压的控制方法，通过第一参考电压生成电路产生第一参考电压信号，在所应用的系统进入待机状态时，则采用第一参考电压信号作为系统的参考电压，可有效降低带隙基准电压源的损耗。

依据本发明的一种参考电压源电路，包括带隙基准电压源，所述参考电压源电路还包括第一参考电压生成电路，

所述带隙基准电压源用以提供第一基准电压信号；

所述第一参考电压生成电路接收所述第一基准电压信号和待机信号，以产生第一参考电压信号，所述第一参考电压信号等于所述第一基准电压信号；

其中，所述待机信号用以表征系统是否处于待机状态，当所述系统处于待机状态时，则将所述第一参考电压信号作为所述参考电压源电路的输出信号供给所述系统使用，且所述带隙基准电压源停止工作。

优选地，在所述系统进入待机状态时，所述第一参考电压信号逐渐增大，直至达到所述第一基准电压信号时保持稳定。

优选地，所述第一参考电压生成电路包括比较电路、逻辑电路和信号生成电路，

所述比较电路接收第一基准电压信号和所述第一参考电压信号，以产生比较信号；

所述逻辑电路接收所述比较信号，以生成多个开关控制信号；

所述信号生成电路接收所述多个开关控制信号，以根据所述多个开关控制信号控制多个电流源的接通状态，接通的电流源在分压电阻上产生的电压作为所述第一参考电压信号。

优选地，在所述系统进入待机状态时，所述比较电路进入工作状态，当所述第一参考电压信号达到所述第一基准电压信号时，所述比较电路停止工作。

进一步地，所述逻辑电路包括单脉冲电路、多个延迟电路和多个开关控制信号生成电路，

所述单脉冲电路接收所述比较信号，以生成第一单脉冲信号，所述多个开关控制信号生成电路中的第一开关控制信号生成电路接收所述第一单脉冲信号生成第一开关控制信号；

所述多个延迟电路依次串联连接，所述多个延迟电路中的第一延迟接收所述第一单脉冲信号和所述比较信号，以生成第一延迟信号；所述多个延迟电路中的剩余电路依次接收上一延迟电路的输出信号和所述比较信号，以生成多个延迟信号；

所述多个开关控制信号生成电路的剩余电路接收所述第一延迟信号和多个延迟信号，以生成对应的多个开关控制信号。

优选地，所述多个开关控制信号生成电路还接收所述待机信号，当所述待机信号表征所述系统处于正常工作状态时，则所述多个开关控制信号变为低电平无效状态。

进一步地，所述逻辑电路还包括数码转换电路，

所述数码转换电路接收所述多个开关控制信号，以将当前的所述多个开关控制信号转换为二进制码表征的多个开关控制信号。

进一步地，所述信号生成电路包括所述分压电阻、充电电容、多个电流源和多个开关管；

所述多个电流源并联连接，并且多个电流源和对应的所述多个开关管串联连接；

所述多个开关控制信号分别控制所述多个开关管的开关状态，以控制相对应的电流源接通状态；

所述多个电流源均与所述分压电阻串联，所述充电电容和所述分压电阻并联，所述分压电阻中间端点的电压作为所述第一参考电压信号。

优选地，所述多个电流源的电流值大小相同或不同。

优选地，当所述多个电流源的电流值大小不同时；

根据与其串联的开关管的导通顺序，所述多个电流源的电流值依次增大。

依据本发明的一种参考电压的控制方法，包括以下步骤：

根据带隙基准电压源提供第一基准电压信号；

根据第一基准电压信号和待机信号产生第一参考电压信号，所述第一参考电压信号大于等于所述第一基准电压信号；

接收系统的所述待机信号，

当所述待机信号表征所述系统处于正常工作状态时，则将所述第一基准电压信号作为参考电压供给所述系统使用；

当所述待机信号表征所述系统处于待机状态时，则将所述第一参考电压信号作为参考电压供给所述系统使用，且所述带隙基准电压源停止工作。

优选地，在所述系统进入待机状态时，所述第一参考电压信号逐渐增大，直至达到所述第一基准电压信号时保持稳定。

优选地，所述第一参考电压信号生成的步骤具体包括：

接收第一基准电压信号和所述第一参考电压信号，以产生比较信号；

接收所述比较信号，以生成开关控制信号；

接收所述开关控制信号，以根据所述多个开关控制信号控制多个电流源的接通状态，接通的电流源在分压电阻上产生的电压作为所述第一参考电压信号。

根据上述的参考电压源电路及参考电压的控制方法，第一参考电压生成电路产生等于带隙基准电压输出的基准电压信号，在其所应用的系统进入待机状态时，则采用第一参考电压信号作为参考电压源的输出电压，并停止带隙基准电压源的工作，这样可使得在低功耗状态下，系统的功耗小。

附图说明

图1为依据本发明的参考电压源的电路原理图；

图2所示为图1中所示逻辑电路的一种实现方式；

图3所示为图1中所示第一参考电压生成电路的一种实现方式；

图4所示为依据本发明的工作波形图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

如图1所示，为依据本发明的一种参考电压源电路，所述参考电压源用于任何需要基准电压的工作系统中，如开关电源中，为系统提供参考电压。本实施例以开关电源为例，但不限应用于此。所述参考电压源电路包括带隙基准电压源11和第一参考电压生成电路，这里，所述第一参考电压生成电路包括比较电路12、逻辑电路13和信号生成电路14。

所述带隙基准电压源11用以提供第一基准电压信号V_{Ref_b}，这里，所述带隙基准电压源为现有技术中现有的或改进的电路结构。

所述第一参考电压生成电路用以提供第一参考电压信号V_{Ref_S}，具体的，所述比较电路11接收第一基准电压信号V_{Ref_b}和所述第一参考电压信号V_{Ref_S}，以产生比较信号Net_C；所述逻辑电路13接收所述比较信号Net_C，以生成多个开关控制信号S0…SN；所述信号生成电路11接收所述多个开关控制信号S0…SN，以根据所述多个开关控制信号控制多个电流源给充电电容充电的时间，充电电容的两端电压作为所述第一参考电压信号V_{Ref_S}。其中，逻辑电路13和信号生成电路14的具体电路图参考图2和图3。

本发明中，所述第一参考电压信号V_{Ref_S}等于所述第一基准电压信号V_{Ref_b}，需要说明的是，这里的等于为约等于的意思，即是第一参考电压信号V_{Ref_S}可以稍大于、等于或稍小于所述第一基准电压信号V_{Ref_b}。并且，当所述开关电源处于正常工作状态时，则将所述第一基准电压信号V_{Ref_b}作为所述参考电压源电路的输出信号供给所述开关电源使用；当所述开关电源处于待机状态时，则将所述第一参考电压信号V_{Ref_S}作为所述参考电压源电路的输出信号供给所述开关电源使用，且所述带隙基准电压源停止工作，所示带隙基准电压源通过信号SD1控制其停止工作。

这里，如图1所示，所述参考电压源电路还包括触发电路，所示触发电路接收开关电源的待机信号STDBY1和比较信号Net_C以产生使能信号Enable和信号SD1。所示触发电路的具体工作过程将在下文中阐述。

根据上述的电路方案，当开关电源处于待机时，采用损耗较小的第一参考电压生成电路来提供开关电源的基准，并且停止带隙基准电压源的工作，以降低带隙基准电压源所产生的功耗，从而降低系统功耗。

具体的，参考图2所示为依据本发明的逻辑电路的一种实现方式，逻辑电路13包括单脉冲电路13-1、多个延迟电路(延迟1至延迟N)和多个开关控制信号生成电路(DFF1至DFFN)，所述单脉冲电路13-1接收所述比较信号Net_C，以生成第一单脉冲信号C1，所述多个开关控制信号生成电路中的第一开关控制信号DFF1生成电路接收所述第一单脉冲信号生成第一开关控制信号T1。

所述多个延迟电路(延迟1至延迟N)依次串联连接，所述多个延迟电路中的第一延迟(延迟1)接收所述第一单脉冲信号C1和所述比较信号Net_C，以生成第一延迟信号C2；所述多个延迟电路中的剩余电路依次接收上一延迟电路的输出信号和所述比较信号，以生成多个延迟信号C3至C2^N；这里，所示延迟电路可以是由与门、计时电路构成的电路结构。

所述多个开关控制信号生成电路的剩余电路(DFF2至DFFN)接收所述第一延迟信号C2和多个延迟信号C3至C2^N，以生成对应的多个开关控制信号T2至T2^N。这里，所示多个开关控制信号生成电路可以是由触发电路(如D触发器)、计时电路构成的电路结构。

本实施例中，所述多个开关控制信号生成电路(DFF1至DFFN)还接收所述待机信号STDBY1，当所述待机信号表征所述开关电源处于正常工作状态时，则所述多个开关控制信号变为低电平无效状态。

本实施例中所述逻辑电路13还包括数码转换电路13-2，所述数码转换电路13-2接收所述多个开关控制信号T1至T2^N，以将当前的所述多个开关控制信号转换为二进制码表征的多个开关控制信号S0至SN。本实施例中，所述数码转换电路13-2将温度码转换至二进制码的电路，所述开关控制信号T1至T2^N是以温度码表示的，开关控制信号S0至SN是以二进制码表示的。

这里，需要说明的是，当逻辑电路13不包含数码转换电路时，则多个开关控制信号T1至T2^N即作为逻辑电路的输出信号，其与图1中的S0至SN表征开关控制信号的是同一含义。

参考图3所示为信号生成电路14的一种实现方式，所述信号生成电路14包括所述分压电阻R1和R2、充电电容C1、多个电流源(I0至IN)和多个开关管(S0至SN)；所述多个电流源(I0至IN)并联连接，之后所述多个电流源(I0至IN)和所述多个开关管(S0至SN)串联连接；所述多个开关控制信号S0至SN分别控制所述多个开关管的开关状态，以控制相对应的电流源的接通状态，所述多个电流源(I0至IN)均与所述分压电阻(R1和R2)串联，所述充电电容C1和分压电阻(R1和R2)并联，所述分压电阻(R1和R2)中间端点的电压作为所述第一参考电压信号V_{Ref_S}。

这里，所述多个电流源的电流值大小可以相同或不同。并且，当所述多个电流源的电流值大小不同时；根据与其串联的开关管的导通顺序，所述多个电流源的电流值依次增大。例如，开关管的导通顺序从S0到SN导通时，则电流源是从I0至IN依次增大。本实施例中以电流源I0至IN依次增大为例说明，并且，根据开关控制信号的关系，本实施例中电流源I0至IN依次按照2⁰x至2^Nx的顺序增大。

下面结合图1、图2、图3以及参考图4所示的波形图阐述本发明的工作过程：在本实施例中，以逻辑电路包括数码转换电路为例。t1时刻之前，开关电源处于在正常工作状态中，则带隙基准电压源用以提供第一基准电压信号V_{Ref_b}作为参考电压源的输出信号供给开关电源使用。

到t1时刻，开关电源进入待机状态，参考电压源在接收到开关电源的待机信号STDBY1变为高电平后，则触发电路产生的使能信号Enable变为高电平有效状态(实际工作中稍有延迟)，比较电路(具体为比较器12)进入工作状态，则将第一基准电压信号V_{Ref_b}和第一参考电压信号V_{Ref_S}进行比较，这时由于第一参考电压信号V_{Ref_S}比较小，则比较器的输出信号Net_C为高电平有效状态。

逻辑电路13中的单脉冲电路13-1产生的第一单脉冲信号C1变为高电平有效状态(实际工作中稍有延迟)，这里，记第一单脉冲信号C1变为高电平有效状态为t2时刻，实际中t1时刻和t2时刻的时间距离很短。这时，第一开关控制信号DFF1生成电路产生的第一开关控制信号T1也随之变为高电平有效状态，经过二进制码转换对应的第一开关控制信号S0变为高电平有效状态，则第一开关管S导通，第一电流源I0给通过分压电阻R1和R2分压，获得所述分压电阻R1和R2的中间端点电压V_{Ref_S}，所述第一参考电压信号V_{Ref_S}快速上升后达到稳定。第一延迟电路(延迟1)接收第一单脉冲信号C1和比较信号Net_C，当检测到第一单脉冲信号C1变为高电平后的预定时间内，例如从t2时刻到t3时刻，此时，由于第一参考电压信号V_{Ref_S}仍小于第一基准电压信号V_{Ref_b}，比较信号Net_C仍保持为高电平有效状态，则第一延迟电路输出的第一延迟信号C2变为高电平有效状态，经过二进制码转换对应的第二开关控制信号S1变为高电平有效状态，则第二开关管S1导通，第二电流源I1给通过分压电阻R1和R2获得电压，所述第一参考电压信号V_{Ref_S}继续上升之后达到稳定，如图4中的波形图所示。

依次类推，则第三开关管S2和第四开关管S4导通，第三电流源I2和第四电流源I3也通过分压电阻R1和R2获得电压，如前所述，在本实施例中，所述电流源依次增大，因此则第一参考电压信号V_{Ref_S}增长也越来越快，采用本发明实施例的控制方案，可以使得采用较少的开关管和电流源，快速的达到需要的参考电压值。

到t5时刻，则第一参考电压信号V_{Ref_S}上升达到了第一基准电压信号V_{Ref_b}，一般地，第一参考电压生成电路产生的第一参考电压信号V_{Ref_S}等于大于带隙基准电压输出的基准电压信号第一基准电压信号V_{Ref_b}。比较器在t6时刻其输出信号Net_C变为低电平无效状态，则触发电路的使能信号Enable也变为低电平无效状态，比较器停止工作，触发电路输出的信号SD1变为高电平有效状态，则带隙基准电压源停止工作，相应地第一基准电压信号V_{Ref_b}快速下降，第一参考电压信号V_{Ref_S}则维持稳定，并将第一参考电压信号V_{Ref_S}作为参考电压源的输出电压供给开关电源使用。至此，则完成了从正常工作状态到待机状态时，参考电压源的输出信号的转换，从第一参考电压生成电路的电路图可以看出，由于其电阻少，其在待机工作中的功耗是非常小的，远远小于带隙基准电压源的功耗，从而有利于整个系统的效率提高。

至t7时刻，开关电源的待机状态解除，待机信号STDBY1变为低电平，触发电路输出的信号SD1变为低电平有效状态，则带隙基准电压源开始工作，第一基准电压信号V_{Ref_b}快速上升到需要的值。开关电压源将第一基准电压信号V_{Ref_b}作为参考电压源的输出电压供给开关电源使用。

之后，到t8时刻，在待机信号STDBY1变为低电平，表征开关电源进入正常工作状态，在延迟一点时间后，上述的开关控制信号均变为低电平无效状态，则电流源全部断开，第一参考电压信号V_{Ref_S}快速下降。

通过损耗较小的第一参考电压生成电路产生第一参考电压信号，在系统进入待机状态时，则采用第一参考电压信号作为参考电压源的输出电压，并停止带隙基准电压源的工作，这样可使得在低功耗状态下，电路的损耗小。

最后，本发明公开了一种参考电压的控制方法，包括以下步骤：

根据带隙基准电压源提供第一基准电压信号；

根据第一基准电压信号和待机信号产生第一参考电压信号，所述第一参考电压信号大于等于所述第一基准电压信号；

接收系统的所述待机信号，

当所述待机信号表征所述系统处于正常工作状态时，则将所述第一基准电压信号作为所参考电压供给所述系统使用；

当所述待机信号表征所述系统处于待机状态时，则将所述第一参考电压信号作为参考电压供给所述系统使用，且所述带隙基准电压源停止工作。

进一步地，在所述系统进入待机状态时，所述第一参考电压信号逐渐增大，直至达到所述第一基准电压信号时保持稳定。

进一步地，所述第一参考电压信号生成的步骤具体包括：

接收第一基准电压信号和所述第一参考电压信号，以产生比较信号；

接收所述比较信号，以生成开关控制信号；

接收所述开关控制信号，以根据所述多个开关控制信号控制多个电流源的接通状态，接通的电流源在分压电阻上产生的电压作为所述第一参考电压信号。

以上对依据本发明的优选实施例的参考电压源电路及参考电压的控制方法进行了详尽描述，本领域普通技术人员据此可以推知其他技术或者结构以及电路布局、元件等均可应用于所述实施例。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。