CN117724561A - 一种电源电压调节电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种电源电压调节电路及电子设备，涉及电子电路技术领域。该电路与负载通过供电通路连接，供电通路具有阻抗，该电路包括功率模块、电压控制模块、电流采样模块和阻抗匹配模块，阻抗匹配模块的阻抗配置与供电通路的阻抗具有比例关系。其中，电压控制模块与功率模块相连，用于调节功率模块的输出电压。电流采样模块与功率模块和电压控制模块相连，用于获取功率模块的输出电流并发给电压控制模块。阻抗匹配模块与电压控制模块相连，使得电压控制模块可以获取供电通路的阻抗。电压控制模块控制功率模块的输出电压为预设电压与供电通路阻抗的压降电压之和，预设电压为预先设置的负载的输入电压，压降电压为输出电流与供电通路的阻抗之积。

Description

一种电源电压调节电路及电子设备

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种电源电压调节电路及电子设备。

背景技术

在电源向其它电路或者装置等负载供电的情况下，电源和负载之间存在供电通路。由于供电通路存在阻抗，在供电通路上存在压降，导致电源的输出电压和负载的实际输入电压存在一定电压差。负载电流越大，供电通路上的压降就越大，则负载的实际输入电压与电源的输出电压之间的电压差越大。

在近端反馈电源的应用场景中，通常是适当调高电源的输出电压，来弥补通路阻抗损耗的压降，确保大功率场景下，负载端的输入电压仍有足够高的电压。但是，负载一般存在特定的供电电压范围，以及工作电流要求。因此，电源输出的电压经过供电通路的压降损耗，负载输入电压需要达到负载要求的供电电压范围，才能够使得负载正常工作且不超过工作范围。

然而，在某些场景下，由于某些负载要求的供电电压范围过窄以及电流限制，电源输出的电压经过供电通路的压降损耗后，负载端输入电压无法达到负载要求的供电电压范围，导致负载无法正常工作。或者，电源输出的电压过高，导致负载端的输入电压超过其工作电压的极限，造成负载损坏。

发明内容

本申请提供一种电源电压调节电路及电子设备，可以降低由通路阻抗所产生的压降对负载端输入电压的影响，保证负载的正常工作和安全性。

第一方面，本申请提供一种电源电压调节电路，该电源电压调节电路用于给负载供电，电路的输出端与负载之间通过供电通路连接，供电通路具有阻抗，电路包括功率模块、电压控制模块、电流采样模块和阻抗匹配模块，阻抗匹配模块的阻抗配置与供电通路的阻抗具有比例关系。其中，电压控制模块与功率模块相连，用于对功率模块的输出电压进行调节。电流采样模块与功率模块和电压控制模块相连，电流采样模块获取功率模块的输出电流并发送给电压控制模块。阻抗匹配模块与电压控制模块相连，电压控制模块根据阻抗匹配模块的阻抗配置获取供电通路的阻抗。电压控制模块控制功率模块的输出电压为预设电压与供电通路阻抗的压降电压之和，预设电压为预先设置的负载的输入电压，压降电压为输出电流与供电通路的阻抗之积。

在此基础上，通过设置电流采样模块，电流采样模块可以获取功率模块的输出电流，供电通路上的电流与功率模块的输出电流相同，相当于获取到了供电通路上的电流。通过设置阻抗匹配模块，可以调节阻抗匹配模块的阻抗配置，使得阻抗匹配模块的阻抗配置与供电通路上的阻抗相匹配，也即阻抗匹配模块的阻抗配置与供电通路的阻抗之间具有一定的比例关系，电压控制模块通过获取阻抗匹配模块的阻抗配置即可获得供电通路的阻抗。电压控制模块根据电流采样模块和阻抗匹配模块所获取的信息，以及用户所设定的预设电压，即可生成相应的调压控制信号，对功率模块的输出电压进行调节。通过设置电压控制模块控制功率模块的输出电压为预设电压与压降电压之和，压降电压为在供电通路上产生的压降，预设电压为负载工作所需的输入电压，使得无论负载的电流如何变化，负载的输入端均可以获得稳定的需求电压。

在第一方面的一种可能的设计方式中，阻抗匹配模块包括电流源和第一电阻，第一电阻的第一端与电流源连接，第一电阻的第二端接地，电压控制模块与第一电阻的第一端连接，第一电阻的电压与供电通路的阻抗具有比例关系。

在此基础上，通过设置电流源和第一电阻作为阻抗匹配模块，电压控制模块通过检测第一电阻两端的电压值，而第一电阻的电压大小与供电通路阻抗的大小具有一定的比例关系，因此通过检测第一电阻的电压大小即可获得供电通路阻抗的大小。

在第一方面的一种可能的设计方式中，第一电阻上电压的大小为k毫伏，供电通路的阻抗的大小为j毫欧，k＝j。

在此基础，该设计方式给出了第一电阻的电压大小与供电通路的阻抗之间的一种具体的比例关系，此外，也可以将第一电阻的阻值设置得更小，使得第一电阻上的电压更小，例如，将第一电阻的电压设置为供电通路阻抗的十分之一或者百分之一。

在第一方面的一种可能的设计方式中，阻抗匹配模块包括电压源、第二电阻和第三电阻，第二电阻的第一端与电压源连接，第二电阻的第二端与第三电阻的第一端连接，第三电阻的第二端接地，电压控制模块与第三电阻的第一端连接，第三电阻上的电压与供电通路的阻抗具有比例关系。

在此基础上，通过设置电压源、第二电阻和第三电阻，形成一个分压网络，电压控制模块通过检测其中一个电阻(第三电阻)上的电压，获得该电阻的阻值大小。第三电阻的电压大小与供电通路的阻抗大小之间具有比例关系，即可通过该第三电阻的电压大小获得供电通路阻抗的大小，从而方便对功率模块的输出电压进行调节。

在第一方面的一种可能的设计方式中，第三电阻上电压的大小为k毫伏，供电通路的阻抗的大小为j毫欧，k＝j。

在此基础，该设计方式给出了第三电阻的电压大小与供电通路的阻抗之间的一种具体的比例关系，此外，也可以将第三电阻的电压设置得更小，例如，将第三电阻的电压大小设置为供电通路阻抗的十分之一或者百分之一。

在第一方面的一种可能的设计方式中，阻抗匹配模块包括一寄存器，寄存器内存储有一预设值，预设值的大小与供电通路的阻抗具有比例关系，电压控制模块与寄存器相连，获取寄存器内的预设值。

在此基础上，该设计方式给出了一种通过软件通信的方式将供电通路的阻抗信息传递给电压控制模块，该设计方式与前述的设计方式区别在于，一个是通过软件的方式实现，一个是通过硬件的方式实现，两者都是用于将供电通路的阻抗信息传输给电压控制模块。

在第一方面的一种可能的设计方式中，功率模块包括电源、驱动电路、第一开关管、第二开关管、电感和第一电容。其中，驱动电路的输出端分别与第一开关管的栅极和第二开关管的栅极连接，第一开关管的漏极与电源连接，第一开关管的源极与第二开关管的漏极连接，第二开关管的源极接地。电感的第一端与第一开关管的源极和第二开关管的漏极连接，电感的第二端与第一电容的第一端连接，第一电容的第二端接地，功率模块的输出端位于第一电容的第一端。

在此基础上，该设计方式给出了电源电压调节电路的一种具体设计形式，也即，将该电源电压调节电路应用到Buck电路中。此外，也可以将该电源电压调节电路应用到Boost电路、Buck-Boost电路或者其它电路中。

在第一方面的一种可能的设计方式中，电流采样模块包括第四电阻、第五电阻和第二电容，第四电阻的第一端与电感的第一端连接，第五电阻的第一端和第二电容的第一端均与第四电阻的第二端连接，第五电阻的第二端和第二电容的第二端均与电感的第二端连接。第四电阻的第一端连接有第一馈线，第五电阻的第二端和第二电容的第二端连接有第二馈线，第一馈线和第二馈线均与电压控制模块连接。

该设计方式给出了电流采样模块的一种具体的实现方式，该电流采样模块采用的是电感DCR电流采样，此外，也可以采用电流镜采样等其它的电流采样模式。

在第一方面的一种可能的设计方式中，第一电容的第一端连接有第三馈线，第二电容的第二端连接有第四馈线，第三馈线和第四馈线与电压控制模块连接。

在此基础上，通过设置第三馈线和第四馈线，可以对电源电压调节电路的输出电压进行采样反馈，实现近端反馈。

在第一方面的一种可能的设计方式中，功率模块包括电源、驱动电路、第三开关管、第四开关管、第二电感和第三电容。驱动电路的输出端分别与第三开关管的栅极和第四开关管的栅极连接。第二电感的第一端与电源连接，第三开关管的漏极与第二电感的第二端连接，第三开关管的源极接地连接。第四开关管的源极与第二电感的第二端连接，第四开关管的漏极与第三电容的第一端连接，第三电容的第二端接地连接。功率模块的输出端位于第三电容的第一端。

在此基础上，该设计方式给出了电源电压调节电路的一种具体设计形式，也即，将该电源电压调节电路应用到Boost电路中。

在第一方面的一种可能的设计方式中，电流采样模块的两端分别连接有第五馈线和第六馈线，第五馈线和第六馈线与电压控制模块连接。第三电容的第一端连接有第七馈线，第三电容的第二端连接有第八馈线，第七馈线和第八馈线与电压控制模块连接。

第二方面，本申请提供一种芯片，包括基板、塑封体以及第一方面及其任一种可能的设计方式中的电源电压调节电路，电源电压调节电路设置在基板上，塑封体对基板进行塑封。

第三方面，本申请提供一种PCB板，PCB板包括第一方面及其任一种可能的设计方式中的电源电压调节电路。

第四方面，本申请提供一种电子设备，电子设备包括负载源以及第一方面及其任一种可能的设计方式中的电源电压调节电路，负载与电源电压调节电路电连接。

可以理解地，上述提供的第二方面所提供的芯片、第三方面所提供的PCB板以及第四方面所提供的电子设备所能达到的有益效果，可参考如第一方面及其任一种可能的设计方式中的有益效果，此处不再赘述。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种电源电压调节电路的示意图；

图2为本申请实施例提供的电源电压调节电路中一种阻抗匹配结构的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的电源电压调节电路中另一种阻抗匹配结构的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电源电压调节电路的电路结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种电源电压调节电路的电路结构示意图；

图6为本申请实施例提供的又一种电源电压调节电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请的实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

应理解，在本文中对各种所述示例的描述中所使用的术语只是为了描述特定示例，而并非旨在进行限制。如在对各种所述示例的描述中所使用的那样，单数形式“一个(“a”，“an”)”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确地指示。

本申请中，“至少一个”是指一个、两个或者多个，“多个”是指两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项(个)，可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。

还应理解，本文中所使用的术语“和/或”是指并且涵盖相关联的所列出的项目中的一个或多个项目的任何和全部可能的组合。术语“和/或”，是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本申请中的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还应理解，在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是滑动连接，还可以是可拆卸连接，或成一体等；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

还应理解，术语“包括”(也称“includes”、“including”、“comprises”和/或“comprising”)当在本说明书中使用时指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元素、和/或部件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件、和/或其分组。

应理解，说明书通篇中提到的“一实施例”、“另一实施例”、“一种可能的设计方式”意味着与实施例或实现方式有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在本申请一实施例中”或“在本申请另一实施例中”、“一种可能的设计方式”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

在电子设备中，负载是通过电源进行供电，在电源向其它电路或者装置等负载供电的情况下，电源和负载之间存在供电通路。由于供电通路存在阻抗，在供电通路上存在压降，导致电源的输出电压和负载的实际输入电压存在一定电压差。负载电流越大，供电通路上的压降就越大，则负载的实际输入电压与电源的输出电压之间的电压差越大。

现有技术的常规设计中，通常是适当调高电源的输出电压，来弥补通路阻抗损耗的压降，确保大功率场景下，负载端的输入电压仍有足够高的电压。但是，负载一般存在特定的供电电压范围，以及工作电流要求。因此，电源输出的电压经过供电通路的压降损耗，负载输入电压需要达到负载要求的供电电压范围，才能够使得负载正常工作且不超过工作范围。

因此，电源的输出电压，通常需要满足如下公式：

Vin_load_min+Imax*R<Vout<Vin_load_max

其中，Vin_load_min是负载输入电压Vin可正常工作的最小值，Vin_load_max是负载输入电压Vin可正常工作的最大值，Imax是负载的最大工作电流，Vout是电源的输出电压，R是供电通路的阻抗。

在硬件设计方面，通常可以通过优化电源和负载之间的供电通路阻抗R，来保证Vout可以取到合适的值。然而，在某些场景下，由于某些负载可承受的输入电压范围较窄时，上述公式中的Vout仍然可能存在无解的情况。即无论如何选Vout的值，都不能确保不同负载电流下，负载的输入电压均在其可正常工作的电压范围内，导致负载无法正常工作，或者电源的输出电压过高，导致负载端的输入电压超过其工作电压的极限，造成负载损坏。

例如，某负载芯片的正常工作电压Vin的范围为：1.45v<Vin<1.9v，负载的最大工作电流Imax为0.2A，负载芯片与电源之间的通路阻抗R＝2.5Ω。

当电源的输出电压Vout设定≤1.9v时，在负载芯片处于最大工作电流的工作场景下，负载芯片的输入电压≤1.9-2.5*0.2＝1.4v，此时负载芯片的输入电压小于负载芯片可正常工作的最小值电压值1.45v，导致负载芯片无法正常工作。

当电源的输出电压Vout设定>1.9v时，在静态工作场景下，负载芯片的工作电流为uA级，对应的，在通路阻抗的压降为uV级，该压降可忽略不计。也即，负载芯片的输入电压基本等于电源的输出电压，负载芯片的输入电压>1.9v，超过负载芯片工作电压Vin的可正常工作极限1.9v，可能造成负载芯片电气损坏。

为了解决上述问题，本申请实施例提供一种电源电压调节电路、方法及电子设备，可以降低由通路阻抗所产生的压降对负载端输入电压的影响，保证负载的正常工作和安全性。

基于上述思路，以下结合附图详细介绍本申请的实施例，且在介绍本申请的实施例之前，首先介绍本申请的应用场景。

本申请提供一种电子设备，该电子设备可以是便携式电子装置或其他合适的电子装置。例如，电子设备可以是手机、平板电脑(tablet personal computer)、膝上型电脑(laptop computer)、个人数码助理(personal digital assistant，PDA)、照相机、个人计算机、笔记本电脑、车载设备、可穿戴设备、增强现实(augmented reality，AR)眼镜、AR头盔、虚拟现实(virtual reality，VR)眼镜或者VR头盔等。

电子设备中可以包括屏幕、主板、喇叭和电源等器件，其中，屏幕、主板和喇叭等作为负载，电源为这些负载进行供电。其中，电源可以是降压式变换电路(Buck电路)、升压式变换电路(Boost电路)、升降压式变换电路(Buck-Boost电路)、低压差线性稳压器(Lowdropout regulator，Ldo)电路或其他任何电源类型。

本申请提供电源电压调节电路和方法，可以应用于电子设备中的开关电源、集成电路、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示屏中的偏压驱动集成电路(Integrated Circuit，IC)，或者是电子设备的OLED显示屏中的电源管理集成电路(Power Management IC，PMIC)，或者是电子设备中的背光驱动IC等相关领域中，其中，电源电压的反馈为近端反馈，近端反馈可以理解为将电源的输出电压作为反馈信号，有别于远端反馈，远端反馈一般是将负载的输入电压作为反馈。

以上对本申请实施例提供的电源电压调节电路所应用的电子设备和具体的应用场景进行了说明。下面对本申请实施例提供的电源电压调节电路进行具体介绍。

参考图1，图1为本申请实施例提供的一种电源电压调节电路的示意图。该电源电压调节电路用于给负载供电，电源电压调节电路的输出端与负载之间通过供电通路连接，供电通路具有阻抗。如图1所示，电源电压调节电路包括功率模块、电压控制模块、电流采样模块和阻抗匹配模块。其中，电压控制模块与功率模块相连，电压控制模块根据其获得的输入信号输出相应的调压信号，对功率模块的输出电压进行调节。电流采样模块与功率模块和电压控制模块相连，电流采样模块获取功率模块的输出电流，并将功率模块的输出电流发送给电压控制模块，作为电压控制模块的输入信号之一。阻抗匹配模块与电压控制模块相连，阻抗匹配模块用于配置供电通路的阻抗，用户可以根据供电通路上阻抗的大小来调整阻抗匹配模块中电阻的大小，使得阻抗匹配模块的阻抗配置与供电通路的阻抗之间具有一定的比例关系。电压模块可以获取到阻抗匹配模块中的阻值，根据阻值获取到供电通路中阻抗的大小。

此外，电压控制模块还接收用户所设定的预设电压作为输入信号，电压控制模块根据预设电压、电流采样模块所获取的输出电流以及阻抗匹配模块的阻抗配置，生成相应的调压控制信号，对功率模块的输出电压进行调整，使得功率模块的输出电压为预设电压与压降电压之和。其中，预设电压是用户预先设置的负载所需要的输入电压，压降电压为功率模块的输出电流与供电通路的阻抗的乘积。

本申请实施例所提供的电源电压调节电路，通过设置电流采样模块，电流采样模块可以获取功率模块的输出电流，供电通路上的电流与功率模块的输出电流相同，相当于获取到了供电通路上的电流。通过设置阻抗匹配模块，可以调节阻抗匹配模块的阻抗配置，使得阻抗匹配模块的阻抗配置与供电通路上的阻抗相匹配，也即阻抗匹配模块的阻抗配置与供电通路的阻抗之间具有一定的比例关系，电压控制模块通过获取阻抗匹配模块的阻抗配置即可获得供电通路的阻抗。电压控制模块根据电流采样模块和阻抗匹配模块所获取的信息，以及用户所设定的预设电压，即可生成相应的调压控制信号，对功率模块的输出电压进行调节，使得无论负载的电流如何变化，负载的输入端均可以获得稳定的需求电压。

参考图2，图2为本申请实施例提供的电源电压调节电路中一种阻抗匹配结构的结构示意图。如图2所示，阻抗匹配模块与电压控制模块相连，其中，阻抗匹配模块包括恒定的电流源和第一电阻R1，第一电阻R1的第一端与该恒定的电流源连接，第一电阻R1的第二端接地。电压控制模块与第一电阻R1的第一端连接，第一电阻R1上的电压与供电通路的阻抗具有比例关系。

需要说明的是，第一电阻R1上的电压与供电通路的阻抗具有比例关系是指，第一电阻R1上的电压的数值大小，与供电通路的阻抗的数值大小之间具有比例关系。一般而言，第一电阻R1上的电压采用的单位为毫伏，供电通路的阻抗采用的单位为毫欧。例如，第一电阻R1上的电压为k毫伏，供电通路的阻抗的大小为j毫欧，则表示k和j之间具有比例关系。

恒定的电流源可以是芯片中的参考电流的电流源，也即第一电阻R1中的电流为芯片中的参考电流。由于第一电阻R1的第二端接地，而电压控制模块与第一电阻R1的第一端连接，因此电压控制模块所检测到电压即为第一电阻R1上的电压，电流源的电流大小是已知的，用户可以通过设置第一电阻R1的大小，来控制第一电阻R1上的电压。电压控制模块检测到第一电阻R1上的电压即可根据相应的比例关系获取到通路阻抗的大小。

第一电阻R1的大小是用户根据供电通路的阻抗的大小进行设置的，根据电流的大小，可以使第一电阻R1的电压和供电通路的阻抗之间具有一定的比例关系，第一电阻R1的电压与供电通路的阻抗之间的比例因子为i1。例如，可以设置第一电阻R1上的电压大小与供电通路的阻抗大小相等，也即比例因子i1＝1。或者，设置第一电阻R1的电压大小为供电通路的阻抗大小的1/10，也即i1＝1/10。或者，设置第一电阻R1的大小为供电通路的阻抗大小的1/100，也即i1＝1/100。

示例的，以半导体芯片内部常用的电流源为例，芯片以单相Buck电源芯片，型号：RT8237E为例，该芯片内部有一个10uA电流源。也即，可以设置恒流源的电流值为10uA，当通路阻抗为200mΩ时，可以设置第一电阻的阻值为20kΩ，比例因子i1可以设置为1。对应的，第一电阻的电压大小为10uA*20kΩ＝200mV，当电压控制模块检测到第一电阻的电压为200mV电压信号时，根据比例因子i1＝1，即可逆向换算得知通路阻抗为200mΩ。

在电流源的电流值为10uA不变的情况下，当通路阻抗为200mΩ时，也可以设置第一电阻的阻值为2kΩ，比例因子i1可以设置为0.1。对应的，第一电阻的电压大小为10uA*2kΩ＝20mV，当电压控制模块检测到第一电阻的电压为20mV电压信号时，根据比例因子i1＝0.1，也可逆向换算得知通路阻抗为200mΩ。

电压控制模块根据所获得的第一电阻R1的电压大小，以及第一电阻R1的电压大小与供电通路阻抗之间的比例关系，电压控制模块即可获得供电通路上的阻抗大小。根据供电通路的阻抗大小以及功率模块输出电流的大小，调节功率模块的输出电压的大小。

具体的，调节功率模块的输出电压的大小满足如下公式：

Vout_source＝Vout_load+Iout*R_route

其中，Vout_source表示功率模块的输出电压，Vout_load表示预设电压，也是负载的输入电压，Iout表示功率模块的输出电流，R_route表示供电通路上的阻抗大小。

通过设置第一电阻R1，并且将第一电阻R1与芯片中的参考电流源连接，电流源和第一电阻R1形成了阻抗匹配结构。电压控制模块根据阻抗匹配结构获取到供电通路的阻抗大小，根据供电通路阻抗的大小和功率模块的输出电流调节功率模块的输出电压，使得负载端可以获得相应的需求电压。通过设置阻抗匹配结构，使得电压控制模块可以根据供电通路阻抗的大小对功率模块的输出电压进行补偿，避免功率模块输出的电压过大导致负载电气损坏，或者因为功率模块的输出电压过小导致负载无法正常工作。

在本申请实施例中，还提供另一种阻抗匹配结构。参考图3，图3为本申请实施例提供的电源电压调节电路中另一种阻抗匹配结构的结构示意图。如图3所示，阻抗匹配模块与电压控制模块相连，其中，阻抗匹配模块包括恒定的电压源、第二电阻R2和第三电阻R3，第二电阻R2的第一端与电压源连接，第二电阻R2的第二端与第三电阻R3的第一端连接，第三电阻R3的第二端接地，第二电阻R2和第三电阻R3组成一个分压网络。将电压控制模块与第三电阻R3的第一端连接，由于第三电阻R3的第二端接地，因此电压控制模块所检测到的电压为第三电阻R3两端的电压。第三电阻上的电压与供电通路的阻抗具有比例关系。

需要说明的是，第三电阻R3上的电压与供电通路的阻抗具有比例关系是指，第三电阻R3上的电压的数值大小，与供电通路的阻抗的数值大小之间具有比例关系。一般而言，第三电阻R3上的电压采用的单位为毫伏，供电通路的阻抗采用的单位为毫欧。例如，第三电阻R3上的电压为k毫伏，供电通路的阻抗的大小为j毫欧，则表示k和j之间具有比例关系。

其中，用户可以设定第二电阻R2和第三电阻R3的具体值，并使第三电阻R3上的电压和供电通路的阻抗之间具有一定的比例关系，第三电阻R3的电压与供电通路的阻抗之间的比值为i2。例如，可以设置第三电阻R3的电压大小与供电通路的阻抗大小相等，也即i2＝1。或者，设置第三电阻R3的电压大小为供电通路的阻抗大小的1/10，也即i2＝1/10。或者，设置第三电阻R3的电压大小为供电通路的阻抗大小的1/100，也即i2＝1/100。

在设置第二电阻R2和第三电阻R3时，可以将第二电阻R2和第三电阻R3设置为固定阻值的电阻。第二电阻R2和第三电阻R3串联，形成一个分压网络。电压源输出的电压是已知的，根据第二电阻R2和第三电阻R3具体的阻值大小，即可算出第三电阻R3上的具体电压，由于电压控制模块可以检测到第三电阻R3两端的电压，因此可以根据第三电阻R3两端的电压以及比例因子，算出供电通路上的阻抗大小。

示例的，以半导体芯片内部常用的电流源为例，芯片以单相Buck电源芯片，型号：RT8237E为例，该芯片内部有一个恒压源，其电压值约为0.704V。本申请实施例中可以设置恒压源的电压值为0.7V，当通路阻抗为200mΩ时，可以设置第二电阻的阻值为50kΩ，第三电阻的阻值为20kΩ，比例因子i2可以设置为1。对应的，第三电阻的电压大小为20kΩ/(50kΩ+20kΩ)*0.7V＝200mV，当电压控制模块检测到第三电阻的电压为200mV电压信号时，根据比例因子i2＝1，即可逆向换算得知通路阻抗为200mΩ。

在电压源的电压值为0.7V不变的情况下，当通路阻抗为200mΩ时，也可以设置第二电阻R2的阻值为68kΩ，设置第三电阻R3的阻值为2kΩ，比例因子i1可以设置为0.1。对应的，第三电阻的电压大小为2kΩ/(68kΩ+2kΩ)*0.7V＝20mV，当电压控制模块检测到第一电阻的电压为20mV电压信号时，根据比例因子i2＝0.1，也可逆向换算得知通路阻抗为200mΩ。

根据供电通路的阻抗大小以及功率模块输出电流的大小，调节功率模块的输出电压的大小为Vout_source(计算公式参考上述的公式)。

通过设置第二电阻R2和第三电阻R3，并且将其与芯片中的参考电压源连接，电压源和第二电阻R2、第三电阻R3形成了分压网络。电压控制模块通过获取分压网络中的一个电阻的电压大小，并根据该电阻的电压大小与供电通路阻抗的比例关系，获得供电通路的阻抗大小，根据供电通路阻抗的大小和功率模块的输出电流调节功率模块的输出电压，使得负载端可以获得相应的需求电压。通过设置阻抗匹配结构，使得电压控制模块可以根据供电通路阻抗的大小对功率模块的输出电压进行补偿，避免功率模块输出的电压过大导致负载电气损坏，或者因为功率模块的输出电压过小导致负载无法正常工作。

图2所示的阻抗匹配结构与图3所示的阻抗匹配结构为两种不同的实现方式。图2和图3所示的阻抗匹配结构均是通过硬件结构让电压控制模块识别供电通路的阻抗大小。此外，还可以通过软件的方式识别供电通路阻抗的大小。具体的，可以在阻抗匹配结构中设置寄存器，在寄存器内存储有一预设值，电压控制模块与寄存器相连，电压控制模块可以获取寄存器内的预设值。该预设值的大小与供电通路的阻抗具有比例关系，用户可以根据供电通路阻抗的大小来设置该预设值。

其中，预设值与供电通路的阻抗之间的比值为i3。例如，可以设置预设值与供电通路的阻抗大小相等，也即i3＝1。或者，设置预设值的大小为供电通路的阻抗大小的1/10，也即i3＝1/10。或者，设置预设值的大小为供电通路的阻抗大小的1/100，也即i3＝1/100。

当获取到供电通路的阻抗大小后，电压控制模块可以对功率模块的输出电压进行调节，具体的参考前述实施例中的相关描述。

上述实施例中，对阻抗匹配结构的具体实现方式进行了介绍，下面结合以具体的电路结构，对电源电压调节电路中的其它模块进行介绍。

参考图4和图5，图4为本申请实施例提供的一种电源电压调节电路的电路结构示意图，图5为本申请实施例提供的另一种电源电压调节电路的电路结构示意图。图4和图5的区别在于阻抗匹配模块不同，图4中的阻抗匹配模块可以参考图2中所示，图5中的阻抗匹配模块可以参考图3中所示。如图4、图5所示，本申请实施例所提供的电源电压调节电路中的功率模块为一Buck电路，该Buck电路包括电源、驱动电路、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一电感L1和第一电容C1。其中，第一开关管Q1的漏极与电源连接，第一开关管Q1的源极与第二开关管Q2的漏极连接，第二开关管Q2的源极接地。驱动电路的输出端分别与第一开关管Q1的栅极和第二开关管Q2的栅极连接，电压控制模块与驱动电路相连，驱动电路接收电压控制模块的调压信号，对第一开关管Q1和第二开关管Q2的导通状态进行控制。第一电感L1的第一端与第一开关管Q1的源极和第二开关管Q2的漏极连接，第一电感L1的第二端与第一电容C1的第一端连接，第一电容C1的第二端接地；Buck电路的输出端位于第一电感L1的第二端与第一电容C1的第一端之间。

驱动电路控制第一开关管Q1导通时，控制第二开关管Q2断开，此时电源与第一电感L1和第一电容C1之间处于导通状态，电源对第一电感L1和第一电容C1进行充电。驱动电路控制第二开关管Q2导通时，控制第一开关管Q1断开，此时第一电容C1、第一电感L1和第二开关管Q2之间形成回路，该状态下，由于没有外来的能量输入，整个回路中的电流是处于逐渐减小的状态。由于第一开关管Q1导通时，整个电路中是有电能输入的，因此，可以通过控制第一开关管Q1导通时间的长短来控制整个功率模块的输出电压。

为了获取功率模块的输出电流，在图4、图5所示的电路中还设置有电流采样模块。具体的，如图4、图5所示，电流采样模块包括第四电阻R4、第五电阻R5和第二电容C2，第四电阻R4的第一端与第一电感L1的第一端连接，第五电阻R5的第一端与第四电阻R4的第二端连接，第五电阻R5的第二端与第一电感L1的第二端连接，第二电容C2的第一端与第四电阻R4的第二端连接，第二电容C2的第二端与第一电感L1的第二端连接。使得第二电容C2和第五电阻R5呈并联状态，第二电容C2和第五电阻R5作为一个整体与第四电阻R4呈串联状态。整个电流采样模块与第一电感L1之间呈并联状态，上述的电流采样模块为一电感直流电阻(Direct Current Resistance，DCR)电流采样模块。

为了将电流采样模块所采集到的的电流信息反馈给电压控制模块，在第四电阻R4的第一端连接有第一馈线，第五电阻R5的第二端和第二电容C2的第二端连接有第二馈线，第一馈线和第二馈线均与电压控制模块连接。也即，第一馈线的一端与第一电感L1的第一端连接，另一端与电压控制模块连接；第二馈线的一端与第一电感L1的第二端连接，第二馈线的另一端与电压控制模块连接。

此外，在第一电容C1的第一端还连接有第三馈线，第二电容C2的第二端还连接有第四馈线，第三馈线和第四馈线与电压控制模块连接。第三馈线和第四馈线用于采集功率模块的实时输出电压，并将该输出电压反馈给电压控制模块。

第一馈线和第二馈线所采样的电流为第一电感L1的电流，在该电路中，第一电感L1上的电流为一三角波电流，电流采样模块可以采集到第一电感L1上电流的峰值电流，通过第一电感L1的峰值电流、功率模块的输入电压和功率模块的输出电压即可计算出功率模块的输出电流。也即，当采集到第一电感L1上的电流，即可推算出功率模块的输出电流。

上述内容中，介绍了电流采样模块的一种具体实现形式：电感DCR电流采样，本申请实施例中也可以采用其他的形式进行电流采样，例如采用电流镜采样，或者MOS Rds电流采样(MOS是指功率场效应管，Rds是功率场效应管的漏极和源极导通时的电阻)等。

参考图6，图6为本申请实施例提供的又一种电源电压调节电路的电路结构示意图。图6中未示出阻抗匹配模块的具体结构，图6中的阻抗匹配模块可以参考图2中所示，也可以参考图3中所示。如图6所示，本申请实施例所提供的电源电压调节电路中的功率模块为一BOOST电路，该BOOST电路包括电源、驱动电路、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第二电感L2和第三电容C3。其中，第二电感L2的第一端与电源连接，第三开关管Q3的漏极与第二电感L2的第二端连接，第三开关管Q3的源极接地连接，第三开关管Q3的栅极与驱动电路连接。第四开关管Q4的源极与第二电感L2的第二端连接，第四开关管Q4的漏极与第三电容C3的第一端连接，第三电容C3的第二端接地连接。

驱动电路的输出端分别与第三开关管Q3的栅极和第四开关管Q4的栅极连接，电压控制模块与驱动电路相连，驱动电路接收电压控制模块的调压信号，对第三开关管Q3和第四开关管Q4的导通状态进行控制。BOOST电路的输出端位于第三电容C3的第一端。

驱动电路控制第三开关管Q3导通时，控制第四开关管Q4断开，此时电源与第二电感L2之间处于导通状态，电源对第二电感L2进行充电。驱动电路控制第四开关管Q4导通时，控制第三开关管Q3断开，此时第二电感L2和第三电容C3之间串联形成回路，该状态下，由于电感的电流保持特性，电感中存储的能量会慢慢释放，电感会给第三电容C3进行充电，使得第三电容C3上的电压会高于电源的输入电压。因此，可以通过控制第三开关管Q3和第四开关管Q4的导通时间的长短来控制整个功率模块的输出电压。

为了获取功率模块的输出电流，在6所示的电路中还设置有电流采样模块。图6中所示的电流采样模块一端连接于第二电感L2的第一端，另一端连接于第二电感L2的第二端，电流采样模块的结构与图4和图5中所示的电流采样模块结构相同，可以参照前述实施例中的相关介绍，在此不作赘述。区别在于图中电阻和电容的序号不一致，具体的，图5中的第四电阻R4对应图6中的第六电阻R6，图5中的第五电阻R5对应图6中的第七电阻R7，图5中的第二电容C2对应图6中的第四电容C4。

为了将电流采样模块所采集到的的电流信息反馈给电压控制模块，在电流采样模块的两端还设置有第五馈线和第六馈线，第五馈线和第六馈线均与电压控制模块连接。此外，在第三电容C3的第一端还连接有第七馈线，第三电容C3的第二端还连接有第八馈线，第七馈线和第八馈线均与电压控制模块连接。第七馈线和第八馈线用于采集功率模块的实时输出电压，并将该输出电压反馈给电压控制模块。

第五馈线和第六馈线所采样的电流为第二电感L2的电流，但是，可以根据第二电感L2的电流、功率模块的输入电压和功率模块的输出电压计算出功率模块的输出电流。也即，当采集到第二电感L2上的电流，即可推算出功率模块的输出电流。

本申请实施例中图6所示的电路中，也可以采用其他的形式进行电流采样，例如采用电流镜采样，或者MOS Rds电流采样等。

本申请实施例公开一种印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)，该PCB可以包括上述图1～图5中的任意一种电源电压调节电路。例如，PCB板可以包括电源模块的电路，上述电源电压调节电路可以集成到PCB板的电源模块中为其它负载供电。

本申请实施例公开一种芯片，该芯片可以包括上述图1～图5中的任意一种电源电压调节电路。例如，供电芯片中可以在电源模块的输出电路中集成上述的电源电压调节电路，在向其它模块供电的过程中，该电路可以调节电压。

本申请实施例公开一种供电***，该供电***可以包括上述图1～图5中的任意一种电源电压调节电路。

本申请实施例公开一种电源输入电路，该电源输入电路可以包括电源电压调节电路和负载电路，电源电压调节电路可以为上述图1～图5中的任意一种。

本申请实施例公开一种电源输出电路，该电源输入电路可以包括电源电压调节电路和电源，电源电压调节电路可以为上述图1～图5中的任意一种。

本申请实施例公开一种电子设备，该电子设备包括电源电压调节电路，电源电压调节电路可以为上述图1～图5中的任意一种。其中，电子设备可以为手机、平板、电脑、计算设备、智能手表，服务器，计算器等等电子设备，不限定。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，本申请保护范围包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的传输电路及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种电源电压调节电路，用于给负载供电，所述电路的输出端与所述负载之间通过供电通路连接，所述供电通路具有阻抗，其特征在于，所述电路包括功率模块、电压控制模块、电流采样模块和阻抗匹配模块，所述阻抗匹配模块的阻抗配置与所述供电通路的阻抗具有比例关系；

所述电压控制模块与所述功率模块相连，用于对所述功率模块的输出电压进行调节；

所述电流采样模块与所述功率模块和所述电压控制模块相连，所述电流采样模块获取所述功率模块的输出电流并发送给所述电压控制模块；

所述阻抗匹配模块与所述电压控制模块相连，所述电压控制模块根据所述阻抗匹配模块的阻抗配置获取所述供电通路的阻抗；

所述电压控制模块控制所述功率模块的输出电压为预设电压与所述供电通路的阻抗的压降电压之和，所述预设电压为预先设置的所述负载的输入电压，所述压降电压为所述输出电流与所述供电通路的阻抗之积。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述阻抗匹配模块包括电流源和第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述电流源连接，所述第一电阻的第二端接地，所述电压控制模块与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的电压与所述供电通路的阻抗具有比例关系。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一电阻上电压的大小为k毫伏，所述供电通路的阻抗的大小为j毫欧，k＝j。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述阻抗匹配模块包括电压源、第二电阻和第三电阻，所述第二电阻的第一端与所述电压源连接，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端接地，所述电压控制模块与所述第三电阻的第一端连接，

所述第三电阻上的电压与所述供电通路的阻抗具有比例关系。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第三电阻上电压的大小为k毫伏，所述供电通路的阻抗的大小为j毫欧，k＝j。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述阻抗匹配模块包括一寄存器，所述寄存器内存储有一预设值，所述预设值的大小与所述供电通路的阻抗具有比例关系，所述电压控制模块与所述寄存器相连，获取所述寄存器内的所述预设值。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的电路，其特征在于，所述功率模块包括电源、驱动电路、第一开关管、第二开关管、第一电感和第一电容；

所述驱动电路的输出端分别与所述第一开关管的栅极和所述第二开关管的栅极连接；

所述第一开关管的漏极与所述电源连接，所述第一开关管的源极与所述第二开关管的漏极连接，所述第二开关管的源极接地；

所述第一电感的第一端与所述第一开关管的源极和所述第二开关管的漏极连接，所述第一电感的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地；

所述功率模块的输出端位于所述第一电容的第一端。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述电流采样模块包括第四电阻、第五电阻和第二电容，所述第四电阻的第一端与所述电感的第一端连接，所述第五电阻的第一端和所述第二电容的第一端均与所述第四电阻的第二端连接，所述第五电阻的第二端和所述第二电容的第二端均与所述电感的第二端连接；

所述第四电阻的第一端连接有第一馈线，所述第五电阻的第二端和所述第二电容的第二端连接有第二馈线，所述第一馈线和所述第二馈线均与所述电压控制模块连接。

9.根据权利要求7或8所述的电路，其特征在于，所述第一电容的第一端连接有第三馈线，所述第二电容的第二端连接有第四馈线，所述第三馈线和所述第四馈线与所述电压控制模块连接。

10.根据权利要求1至6任意一项所述的电路，其特征在于，所述功率模块包括电源、驱动电路、第三开关管、第四开关管、第二电感和第三电容；

所述驱动电路的输出端分别与所述第三开关管的栅极和所述第四开关管的栅极连接；

所述第二电感的第一端与所述电源连接，所述第三开关管的漏极与所述第二电感的第二端连接，所述第三开关管的源极接地连接；

所述第四开关管的源极与所述第二电感的第二端连接，所述第四开关管的漏极与所述第三电容的第一端连接，第三电容的第二端接地连接；

所述功率模块的输出端位于所述第三电容的第一端。

11.根据权利要求10所述的电路，其特征在于，所述电流采样模块的两端分别连接有第五馈线和第六馈线，所述第五馈线和所述第六馈线与所述电压控制模块连接；

所述第三电容的第一端连接有第七馈线，所述第三电容的第二端连接有第八馈线，所述第七馈线和所述第八馈线与所述电压控制模块连接。

12.一种芯片，其特征在于，包括基板、塑封体和权利要求1-11任意一项所述的电源电压调节电路，所述电源电压调节电路设置在所述基板上，所述塑封体对所述基板进行塑封。

13.一种PCB板，其特征在于，所述PCB板包括如权利要求1-11任意一项所述的电源电压调节电路。

14.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括负载以及如权利要求1-11任意一项所述的电源电压调节电路，所述负载与所述电源电压调节电路电连接。