[发明专利]一种基于数字线性稳压器的多通道电压输出电路及方法

说明书

本发明公开了一种基于数字线性稳压器的多通道电压输出电路及方法，电路包括第一多路复用器、第二多路复用器、一个比较器、一个移位寄存器、N个锁存器阵列、N个功率管阵列和一个时钟控制电路，比较器的两个输入端分别连接两个多路复用器，输出端连接移位寄存器，移位寄存器的输出端分别与N组锁存器阵列相连，N组锁存器阵列的输出端分别与N组功率管阵列相连，N组功率管阵列的输出作为多通道电压输出电路的输出端，时钟控制电路用于控制复用器的选通以及N组锁存器阵列切换开关的开关时序。本发明克服了基于模拟线性稳压器的多通道电压输出方法的易受噪音干扰、工艺可移植性不好，以及响应速度较慢等缺点，在光电微控制系统中有着重大应用。

技术领域

本发明属于电源管理领域，更具体地，涉及一种基于数字线性稳压器的多通道电压输出电路及方法。

背景技术

电压控制电路在很多光电微控制系统中有着重要应用，通过对光电微控制系统中不同子单元的输入电压进行控制，能够实现各种各样的功能。比如，在可编程光学处理器中，基本的计算单元通常由马赫-增德干涉仪组成。通过控制干涉臂上相移器的输入电压，就能够调节干涉仪输出的幅度和相位。将相位可控的干涉仪单元组合成阵列，可以实现任意的幺正矩阵运算，再辅以放大器和衰减器，便可实现任意的矩阵运算。此外，通过反复地更新干涉臂上相移器的输入电压值，便可实现基于可编程光学处理器的人工神经网络的计算。再比如，在光波导相控阵激光雷达中，相控阵激光雷达由若干波导发射单元组成。通过控制不同波导单元上的电压，可以调节其包括相位和强度在内的光辐射特性。通过对光波导相控阵激光雷达中每个波导发射单元的独立控制，可以使总的辐射光波在特定的方向上干涉增强，而在其他的方向上干涉相消。通过调节波导阵列中各发射单元的相位梯度，可使阵列输出的光波波前指向不同的方向，从而达到空间扫描的目的。

在传统的集成微控制系统中，对不同的子单元通常采用一个完整的电压控制电路单独供电。电压控制电路通常可以由线性稳压器来实现，线性稳压器分为模拟线性稳压器和数字线性稳压器两种类型。模拟线性稳压器由一个误差放大器和一个较大的功率管与负载端形成反馈控制电路。误差放大器通过放大参考电压与输出电压之间的差值来调节功率管的栅极电压，从而使得模拟线性稳压器的输出电压能够稳定在参考电压附近，通过改变参考电压的大小即可实现对输出电压的控制。这种实现方案较为简单，但是为了确保线性稳压器的负载能力，功率管的尺寸会设计得非常大，因而消耗较多的芯片面积。由于在光电微控制系统中，子单元的数量极其之多，对每一个子单元单独采用一个模拟线性稳压器来实现电压控制会占据极大的芯片面积，显著提高了设计成本，甚至在技术上完全不可行。

为了缩减电压控制电路所占的芯片面积，在中国发明专利《一种多输出LDO电路以及基于LDO的多电压输出方法》(申请号CN201810357748.5，申请日：2018年4月20号)中公开了一种基于模拟线性稳压器的多电压输出方式，这种多电压输出方式使用了一个误差放大器、多个较大的功率管、多组控制开关，以及一个时钟控制电路。通过时钟控制电路在不同的时段选通不同的功率管，并与误差放大器和与之对应的负载形成一个反馈回路来实现不同通道的电压控制。但是在这种基于模拟线性稳压器的多电压输出方案中，由于模拟电路对噪音非常敏感，在对整个微控制系统设计时需要针对该部分电路额外设计隔离和保护模块。而且由于模拟电路在不同的生产工艺下需要重新对参数进行设计优化，这种基于模拟线性稳压器的多电压输出方式不利于产品的更新迭代。此外，模拟线性稳压器对负载变化的响应速度较慢，故基于模拟线性稳压器的多电压输出方式能控制的通道数量非常有限。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于数字线性稳压器的多通道电压输出电路及方法，旨在解决基于模拟线性稳压器的多电压输出方式中对噪音敏感、工艺可移植性不够以及对负载变化响应速度较慢的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提供了一种基于数字线性稳压器的多通道电压输出电路，包括第一多路复用器、第二多路复用器、一个比较器、一个移位寄存器、N个锁存器阵列、N个功率管阵列和时钟控制电路，其中，N为大于0的整数；