CN113342112B - 基准电压控制装置、方法及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基准电压控制装置、方法及电子设备，该装置包括：分压单元，用于采样基准电压发生单元的输出电压，得到第一分压电压和第二分压电压；第一采样电容，用于采样第一分压电压，得到第一采样电压；第二采样电容，用于采样第二分压电压，得到第二采样电压；将第一采样电压与第二采样电压中电压变化速率小的采样电压作为基准参考电压；比较单元，用于根据第一采样电压及第二采样电压输出比较信号，控制基准电压发生单元启动或者停止工作，并控制第一开关及第二开关导通或者关断。本发明设置多个采样电容，通过调整不同采样电容的漏电流，将基准电压维持在较小的波动范围内，降低静态功耗，提高基准电压精度，改善控制效果。

Description

基准电压控制装置、方法及电子设备

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种基准电压控制装置、方法及电子设备。

背景技术

基准电压源是用于提供基准电压的装置，在线性稳压电路及开关电源等电子设备中，将基准电压源提供的基准电压与实时采样电压进行比较，生成用于调节输出电压的反馈控制信号。因此，基准电压源的基准电压精度和功耗至关重要。

目前，为了最大限度降低基准电压源的静态功耗，通常采用采样并保持的方法，其基本原理在于，在正常状态下，基准电压源工作，输出基准电压，并通过电容采样该电压值；在空闲状态下，基准电压源停止工作，不再输出基准电压，也不再消耗任何电流，同时，断开采样电容与基准电压源之间的开关，以使采样电容仍然保持切断之前的基准电压，以供其他电路使用，其存在以下问题：

在现有技术中，采样电容与基准电压源之间的开关通常采用绝缘栅型场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)，在MOSFET开关管处于关断状态时，源极与漏极之间存在电压差，产生漏电流，如果MOSFET开关管长时间关断，则会导致采样电容上的采样电压产生偏移，例如，在1秒钟的时间内，10fA的漏电流会导致1pF电容上电压偏移10mV，导致基准电压失准，在恢复基准电压时，基准电压源消耗的电流较大，导致基准电压源功耗增加。

发明内容

本发明提供一种基准电压控制装置，解决了现有的基准电压源功耗较大的问题，有利于缩短基准电压源空闲状态下的工作时间，降低静态功耗。

第一方面，本发明实施例提供了一种基准电压控制装置，包括：基准电压发生单元、分压单元、第一采样单元、第二采样单元和比较单元，其中，所述第一采样单元包括第一采样电容和第一开关，所述第二采样单元包括第二采样电容和第二开关；所述分压单元用于采样所述基准电压发生单元的输出电压，所述分压单元设有第一采样节点和第二采样节点，所述第一采样节点的第一分压电压低于所述第二采样节点的第二分压电压；所述第一采样电容通过所述第一开关与所述第一采样节点电连接，所述第一采样电容用于采样所述第一分压电压，得到第一采样电压；所述第二采样电容通过所述第二开关与所述第二采样节点电连接，所述第二采样电容用于采样所述第二分压电压，得到第二采样电压；所述第一采样电压的电压变化速率与所述第二采样电压的电压变化速率之间的差值大于预设差值阈值，所述第一采样电压与所述第二采样电压中电压变化速率小的采样电压为基准参考电压；所述比较单元用于根据所述第一采样电压及所述第二采样电压输出比较信号，所述比较信号用于控制所述基准电压发生单元启动或者停止工作，并控制第一开关及第二开关导通或者关断。

可选地，所述第一采样电容的第一采样电容值大于或者小于所述第二采样电容的第二采样电容值。

可选地，所述第一开关的尺寸小于或者大于所述第二开关的尺寸。

可选地，所述基准电压控制装置还包括延时驱动电路，所述延时驱动电路用于根据所述比较信号延时控制所述第一开关及所述第二开关开通或者关断。

可选地，所述延时驱动电路包括计时单元和逻辑或非电路，所述逻辑或非电路的第一输入端与所述比较单元的输出端电连接，所述逻辑或非电路的第二输入端通过所述计时单元与所述比较单元的输出端电连接，所述逻辑或非电路的输出端与所述第一开关及所述第二开关的控制端电连接，所述逻辑或非电路用于在计时时间达到预设延时时间时，控制所述第一开关及所述第二开关开通。

可选地，所述基准电压控制装置还包括：至少一个辅助采样单元，所述辅助采样单元包括辅助开关和辅助电容，所述辅助开关串联设置于所述基准参考电压对应的开关与采样节点之间，所述辅助电容的第一端与所述辅助开关电连接，所述辅助电容的第二端接地。

可选地，所述基准电压控制装置还包括：逻辑非门电路，所述逻辑非门电路的输入端与所述比较单元的输出端电连接，所述逻辑非门电路的输出端与所述基准电压发生单元的使能端电连接，所述逻辑非门电路用于在所述比较信号为低电平信号时，控制所述基准电压发生单元启动工作。

可选地，所述比较单元的固有响应时间大于所述基准参考电压恢复至预设基准电压值所需的充电时间。

第二方面，本发明实施例还提供了一种基准电压控制方法，包括以下步骤：

采样基准电压发生单元的输出电压，得到第一分压电压和第二分压电压，所述第一分压电压低于所述第二分压电压；

获取所述第一分压电压对应的第一采样电压及所述第二分压电压对应的第二采样电压，所述第一采样电压的电压变化速率与所述第二采样电压的电压变化速率之间的差值大于预设差值阈值，将电压变化速率小的采样电压确定为基准参考电压；

根据所述第一采样电压及所述第二采样电压的比较结果控制所述基准电压发生单元启动或者停止工作，并控制第一开关及第二开关导通或者关断。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：上述基准电压控制装置。

本发明实施例提供的电子设备，设置基准电压控制装置，该装置设置基准电压发生单元、分压单元、第一采样单元、第二采样单元和比较单元，通过分压单元用于采样基准电压发生单元的输出电压，得到第一分压电压和第二分压电压，第一分压电压低于第二分压电压；通过第一采样电容采样第一分压电压，得到第一采样电压；通过第二采样电容采样第二分压电压，得到第二采样电压；设置第一采样电压的电压变化速率与第二采样电压的电压变化速率之间的差值大于预设差值阈值，第一采样电压与第二采样电压中电压变化速率小的采样电压为基准参考电压；比较单元根据第一采样电压与第二采样电压的比较结果输出比较信号，控制基准电压发生单元启动或者停止工作，并控制第一开关及第二开关导通或者关断，解决了现有的基准电压源功耗较大的问题，将基准电压维持在较小的波动范围内，缩短基准电压源空闲状态下的工作时间，降低空闲状态下的电流损耗，有利于降低静态功耗，提高基准电压精度，改善控制效果。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种基准电压控制装置的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的另一种基准电压控制装置的结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的又一种基准电压控制装置的结构示意图；

图4是本发明实施例一提供的又一种基准电压控制装置的结构示意图；

图5是本发明实施例二提供的一种基准电压控制方法的流程图；

图6是本发明实施例三提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种基准电压控制装置的结构示意图，本实施例可适用于基于调整漏电时间实现基准电压源的采样电容定时充电的应用场景，达到缩短基准电压源空闲状态下的工作时间，降低基准电压源的静态功耗的技术效果。

如图1所示，该基准电压控制装置00包括：基准电压发生单元10、分压单元20、第一采样单元30、第二采样单元40和比较单元50，其中，若根据外围电路控制基准电压源正常工作，则基准电压发生单元10对外输出电压；若根据外围电路控制基准电压源处于空闲状态，则基准电压发生单元10停止对外输出电压，其中，外围电路可为开关电源或者线性稳压器中采用基准参考电压作为控制基准的电路。

可选地，如图1所示，分压单元20用于采样基准电压发生单元10的输出电压，分压单元20可采用电阻分压或者其他分压方式生成至少两个分压电压。

优选地，结合参考图1所示，分压单元20可包括串联连接的第一采样电阻R₁、第二采样电阻R₂和第三采样电阻R₃，其中，第一采样电阻R₁的第一端接地，第一采样电阻R₁的第二端与第二采样电阻R₂的第一端电连接，第二采样电阻R₂的第二端与第三采样电阻R₃的第一端电连接，第三采样电阻R₃的第二端与基准电压发生单元10的输出端电连接，第一采样电阻R₁与第二采样电阻R₂之间设有第一采样节点A，第二采样电阻R₂与第三采样电阻R₃之间设有第二采样节点B，若定义基准电压发生单元10的输出电压V_BG，第一采样电阻R₁的电阻值为R10，第二采样电阻R₂的电阻值为R20，第三采样电阻R₃的电阻值为R30，则第一分压电压V_L等于

第二分压电压V_H等于

第一采样节点A的第一分压电压V_L低于第二采样节点的第二分压电压V_H。

可选地，如图1所示，第一采样单元30包括第一采样电容C1和第一开关SW₃₀，第二采样单元40包括第二采样电容C2和第二开关SW₄₀；第一采样电容C1通过第一开关SW₃₀与第一采样节点A电连接，第一采样电容C1用于采样第一分压电压V_L，得到第一采样电压V_{REFL_SMP}；第二采样电容C2通过第二开关SW₄₀与第二采样节点B电连接，第二采样电容C2用于采样第二分压电压V_H，得到第二采样电压V_{REFH_SMP}；第一采样电压V_{REFL_SMP}的电压变化速率与第二采样电压V_{REFH_SMP}的电压变化速率之间的差值大于预设差值阈值，将第一采样电压与第二采样电压中电压变化速率小的采样电压确定为基准参考电压；比较单元50用于根据第一采样电压V_{REFL_SMP}及第二采样电压V_{REFH_SMP}输出比较信号CMP，比较信号CMP用于控制基准电压发生单元10启动或者停止工作，并控制第一开关SW₃₀及第二开关SW₄₀导通或者关断。

本实施例中，采样电压的电压变化速率之间的预设差值阈值满足：第一采样电压V_{REFL_SMP}的电压变化速率除以第二采样电压V_{REFH_SMP}的电压变化速率得到的比值远远大于1，或者，第二采样电压V_{REFH_SMP}的电压变化速率除以第一采样电压V_{REFL_SMP}的电压变化速率得到的比值远远大于1，将第一采样电压V_{REFL_SMP}或者第二采样电压V_{REFH_SMP}中电压变化速率小的采样电压作为基准参考电压提供给外围电路，有利于降低漏电流导致的基准参考电压的电压偏移量，缩短基准电压源空闲状态下的充电工作时间，降低空闲状态下电容充电所需的静态功耗。

具体地，在基准电压源正常工作时，基准电压发生单元10正常工作，第一开关SW₃₀和第二开关SW₄₀开通，基准电压发生单元10的输出电压V_BG通过第一开关SW₃₀对第一采样电容C1充电，并通过第二开关SW₄₀对第二采样电容C2充电，以使第一采样电压V_{REFL_SMP}等于第一分压电压V_L，且第二采样电压V_{REFH_SMP}等于第二分压电压V_H，通过第一采样电容C1或者第二采样电容C2对外提供基准参考电压。

在基准电压源处于空闲状态时，基准电压发生单元10停止工作，第一分压电压V_L与第二分压电压V_H均变为0，第一采样电压V_{REFL_SMP}和第二采样电压V_{REFH_SMP}均保持正常工作状态下的采样电压(即，第一分压电压V_L和第二分压电压V_H)，导致第一开关SW₃₀的源漏极之间出现电压差，并随之产生第一漏电流I_{LKG_1}，第二开关SW₄₀的源漏极之间出现电压差，并随之产生第二漏电流I_{LKG_2}，第一采样电压V_{REFL_SMP}与第二采样电压V_{REFH_SMP}在漏电流作用下逐渐降低。

由于第一采样电压V_{REFL_SMP}与第二采样电压V_{REFH_SMP}的电压变化速率存在较大差异，电压变化速率较快的采样电压快速降低，第一采样电压V_{REFL_SMP}与第二采样电压V_{REFH_SMP}分别连接至比较单元50的正极输入端与负极输入端，当第一采样电压V_{REFL_SMP}与第二采样电压V_{REFH_SMP}相等时，比较单元50输出的比较信号CMP发生电平翻转，例如，可在比较信号CMP的电平状态从高电平变为低电平时，控制基准电压发生单元10启动工作，并控制第一开关SW₃₀和第二开关SW₄₀开通。经一段时间充电之后，第一采样电压V_{REFL_SMP}与第二采样电压V_{REFH_SMP}恢复至正常工作状态下的电压值，比较信号CMP的电平状态从低电平变为高电平，控制基准电压发生单元10停止工作，并控制第一开关SW₃₀和第二开关SW₄₀关断。经一段时间漏电后，第一采样电压V_{REFL_SMP}与第二采样电压V_{REFH_SMP}相等，比较单元50输出的比较信号CMP再次发生翻转，如此反复，直至基准电压源离开空闲状态。若定义空闲状态下，基准电压发生单元10启动工作的总时间合计为T1，基准电压发生单元10停止工作的总时间合计为T2，基准参考电压对应的漏电流较小，使基准电压发生单元10的停机时间T2＞＞工作时间T1，通过延长空闲状态下基准电压发生单元10的停机时间，降低空闲状态下的平均电流值，解决了现有的基准电压源空闲状态功耗较大的问题，将输出的基准参考电压维持在较小的波动范围内，缩短基准电压源空闲状态下的充电工作时间，有利于降低静态功耗，提高基准电压精度，改善控制效果。

可选地，第一电阻R1的电阻值R10小于第三采样电阻R₃的电阻值R30，第二采样电阻R₂的电阻值R20小于第三采样电阻R₃的电阻值R30，以降低第一分压电压V_L与第二分压电压V_H之间的电压差值。

具体地，在比较信号CMP的电平状态发生翻转时，第一采样电压V_{REFL_SMP}与第二采样电压V_{REFH_SMP}相等，若定义此时第一电容C1两端的电压变化值为ΔV₁，第二电容C2两端的电压变化值为ΔV₂，则第一分压电压V_L、第二分压电压V_H、ΔV₁与ΔV₂满足如下所示的公式一：

V_L-ΔV₁＝V_H-ΔV₂                (公式一)

其中，

或者

结合公式一可知，可通过调整第一分压电压V_L与第二分压电压V_H之间的电压差值，可进一步降低空闲状态下基准电压发生单元10启动工作的时间。

进一步地，在预设放电时间ΔT内，第一电容C1两端的电压变化值ΔV₁与第二电容C2两端的电压变化值ΔV₂，对应满足如下所示的公式二、公式三：

其中，I_{LKG_1}为流经第一开关SW₃₀的第一漏电流，I_{LKG_2}为流经第二开关SW₄₀的第二漏电流，C10为第一电容C1的电容值，C20为第二电容C2的电容值。

可选地，第一采样电容C1的第一采样电容值C10大于或者小于第二采样电容C2的第二采样电容值C20。

具体地，采样电压的变化速率与对应的电容大小负相关，即言，第一采样电容值C10与第一采样电压V_{REFL_SMP}的电压变化速率负相关，第二采样电容值C20与第二采样电压V_{REFH_SMP}的电压变化速率负相关。若将第一采样电压V_{REFL_SMP}作为基准参考电压，则通过增大第一采样电容C1的电容值，并减小第二采样电容C2的电容值，使第一采样电压V_{REFL_SMP}的电压变化速率小于第二采样电压V_{REFH_SMP}的电压变化速率，在基准电压发生单元10停止工作后，第二采样电压V_{REFH_SMP}快速降低至第一采样电压V_{REFL_SMP}，缩小第一采样电压V_{REFL_SMP}的电压变化量，缩短基准电压源空闲状态下的充电工作时间；若将第二采样电压V_{REFH_SMP}作为基准参考电压，则通过减小第一采样电容C1的电容值，并增大第二采样电容C2的电容值，使第二采样电压V_{REFH_SMP}的电压变化速率小于第一采样电压V_{REFL_SMP}的电压变化速率，在基准电压发生单元10停止工作后，第一采样电压V_{REFL_SMP}快速降低至第二采样电压V_{REFH_SMP}，缩小第二采样电压V_{REFH_SMP}的电压变化量，缩短基准电压源空闲状态下的充电工作时间。

可选地，第一开关SW₃₀的尺寸小于或者大于第二开关SW₄₀的尺寸。

具体地，相同条件下，采样电压的变化速率与对应的漏电流大小正相关，漏电流大小与对应的开关的尺寸大小正相关，即言，第一开关SW₃₀的第一漏电流I_{LKG_1}与第一开关SW₃₀的尺寸正相关，第一漏电流I_{LKG_1}与第一采样电压V_{REFL_SMP}的电压变化速率正相关；第二开关SW₄₀的第二漏电流I_{LKG_2}与第二开关SW₄₀的尺寸正相关，第二漏电流I_{LKG_2}与第二采样电压V_{REFH_SMP}的电压变化速率正相关。若将第一采样电压V_{REFL_SMP}作为基准参考电压，则通过减小第一开关SW₃₀的尺寸，并增大第二开关SW₄₀的尺寸，使第一漏电流I_{LKG_1}小于第二漏电流I_{LKG_2}，在基准电压发生单元10停止工作后，第二采样电压V_{REFH_SMP}快速降低至第一采样电压V_{REFL_SMP}，缩小第一采样电压V_{REFL_SMP}的电压变化量，缩短基准电压源空闲状态下的充电工作时间；若将第二采样电压V_{REFH_SMP}作为基准参考电压，则通过增大第一开关SW₃₀的尺寸，并减小第二开关SW₄₀的尺寸，使第一漏电流I_{LKG_1}大于第二漏电流I_{LKG_2}，在基准电压发生单元10停止工作后，第一采样电压V_{REFL_SMP}快速降低至第二采样电压V_{REFH_SMP}，缩小第二采样电压V_{REFH_SMP}的电压变化量，缩短基准电压源空闲状态下的充电工作时间。

可选地，若将第一采样电压V_{REFL_SMP}作为基准参考电压，则可设置第一采样电容C1的第一采样电容值C10大于第二采样电容C2的第二采样电容值C20，且，第一开关SW₃₀的尺寸小于第二开关SW₄₀的尺寸；若将第二采样电压V_{REFH_SMP}作为基准参考电压，则可设置第一采样电容C1的第一采样电容值C10小于第二采样电容C2的第二采样电容值C20，且第一开关SW₃₀的尺寸大于第二开关SW₄₀的尺寸。

具体地，若将第一采样电压V_{REFL_SMP}作为基准参考电压，则第一采样电容值C10、第二采样电容值C20、第一漏电流I_{LKG_1}与第二漏电流I_{LKG_2}满足：(I_{LKG_2}/I_{LKG_1})/(C10/C20)＞＞1；若将第二采样电压V_{REFH_SMP}作为基准参考电压，则第一采样电容值C10、第二采样电容值C20、第一漏电流I_{LKG_1}与第二漏电流I_{LKG_2}满足：(I_{LKG_1}/I_{LKG_2})/(C20/C10)＞＞1，通过调整第一采样电容C1和第二采样电容C2的电容值，或者，通过调整与第一采样电容C1和第二采样电容C2连接的开关元件的尺寸，调节第一采样电压与第二采样电压的电压变化速率，采用变化速率大的采样电压触发基准电压发生单元启停，并采用变化速率小的采样电压作为基准参考电压，将输出的基准参考电压维持在较小的波动范围内，缩短基准电压源空闲状态下的充电工作时间，降低空闲状态下的平均电流值，有利于降低静态功耗，提高基准电压精度，改善控制效果。

可选地，基准电压控制装置00还包括延时驱动电路，延时驱动电路用于根据比较信号CMP延时控制第一开关SW₃₀及第二开关SW₄₀开通。

具体地，在比较信号CMP的电平状态从高电平变为低电平时，即刻控制基准电压发生单元10启动工作，设置经过预设延时时间T_D之后，分压单元20生成的第一分压电压V_L低于第二采样节点的第二分压电压V_H稳定，延时驱动电路再输出开通控制信号，控制第一开关SW₃₀及第二开关SW₄₀开通，有利于减小电路开通时间，降低功耗。

本实施例中，基准电压控制装置00的工作方式不受第一采样电容C1与第二采样电容C2在比较单元50输入端的连接方式影响，具体可采用以下两种电路结构，对本发明的工作过程进行说明。

图2是本发明实施例一提供的另一种基准电压控制装置的结构示意图，如图2所示，第一采样电容C1与比较单元50的负极输入端电连接，第二采样电容C2与比较单元50的正极输入端电连接，基准电压发生单元10在比较信号CMP翻转为低电平信号时启动。

可选地，如图2所示，延时驱动电路包括计时单元601和逻辑或非电路602，逻辑或非电路602的第一输入端与比较单元50的输出端电连接，逻辑或非电路602的第二输入端通过计时单元601与比较单元50的输出端电连接，逻辑或非电路602的输出端与第一开关SW₃₀及第二开关SW₄₀的控制端电连接，逻辑或非电路602用于在计时时间达到预设延时时间T_D时，控制第一开关SW₃₀及第二开关SW₄₀开通。

可选地，如图2所示，基准电压控制装置00还包括：逻辑非门电路501，逻辑非门电路501的输入端与比较单元50的输出端电连接，逻辑非门电路501的输出端与基准电压发生单元10的使能端En电连接，逻辑非门电路501用于在比较信号CMP为低电平信号时，控制基准电压发生单元10启动工作。

具体地，在基准电压源正常工作时，比较单元50输出高电平信号，当第一采样电压V_{REFL_SMP}与第二采样电压V_{REFH_SMP}相等时，比较单元50输出的比较信号CMP发生电平翻转，从高电平翻转为低电平，低电平信号经逻辑非门电路501处理变为高电平，使能基准电压发生单元10启动工作。在收到低电平信号之后，计时单元601启动计时，在计时时间达到预设延时时间T_D时，计时单元601将低电平信号传输至逻辑或非电路602的第二输入端，以使逻辑或非电路602输出高电平信号，驱动第一开关SW₃₀及第二开关SW₄₀开通。经一段时间充电之后，第一采样电压V_{REFL_SMP}与第二采样电压V_{REFH_SMP}恢复至正常工作状态下的电压值，比较单元50的正极输入端电压高于负极输入端电压，比较信号CMP的电平状态从低电平信号翻转为高电平信号，高电平信号经逻辑非门电路501处理变为低电平信号，基准电压发生单元10的使能端En失电，基准电压发生单元10停止工作，同时，逻辑或非电路602的第一输入端接收到高电平信号，输出低电平信号，控制第一开关SW₃₀及第二开关SW₄₀关断，如此反复。

图3是本发明实施例一提供的又一种基准电压控制装置的结构示意图，如图3所示，第一采样电容C1与比较单元50的正极输入端电连接，第二采样电容C2与比较单元50的负极输入端电连接，基准电压发生单元10在比较信号CMP翻转为高电平信号时启动。

可选地，如图3所示，延时驱动电路包括计时单元601和逻辑与电路603，逻辑与电路603的第一输入端与比较单元50的输出端电连接，逻辑与电路603的第二输入端通过计时单元601与比较单元50的输出端电连接，逻辑与电路603的输出端与第一开关SW₃₀及第二开关SW₄₀的控制端电连接，逻辑与电路603用于在计时时间达到预设延时时间T_D时，控制第一开关SW₃₀及第二开关SW₄₀开通。

具体地，在基准电压源正常工作时，比较单元50的负极输入端的电压高于正极输入端的电压，比较单元50输出的比较信号CMP为低电平信号；当第一采样电压V_{REFL_SMP}低于第二采样电压V_{REFH_SMP}时，比较单元50输出的比较信号CMP从低电平信号翻转为高电平信号，此时，比较单元50的输出端直接与基准电压发生单元10的使能端En电连接，无需设置逻辑非门电路501，即可使能基准电压发生单元10启动工作。在收到高电平信号之后，计时单元601启动计时，在计时时间达到预设延时时间T_D时，计时单元601将高电平信号传输至逻辑与电路603的第二输入端，以使逻辑与电路603输出高电平信号，驱动第一开关SW₃₀及第二开关SW₄₀开通。经一段时间充电之后，第一采样电压V_{REFL_SMP}与第二采样电压V_{REFH_SMP}恢复至正常工作状态下的电压值，比较单元50的负极输入端电压高于正极输入端电压，比较信号CMP的电平状态从高电平信号翻转为低电平信号，基准电压发生单元10的使能端En失电，基准电压发生单元10停止工作，同时，逻辑与电路603的第一输入端接收到低电平信号，输出低电平信号，控制第一开关SW₃₀及第二开关SW₄₀关断，如此反复。

图4是本发明实施例一提供的又一种基准电压控制装置的结构示意图，在图6所示的实施例中，将第一电容C1采样得到的第一采样电压V_{REFL_SMP}作为基准参考电压，当然，还可将第二电容C2采样得到的第二采样电压V_{REFH_SMP}作为基准参考电压，只需对应调整电路结构，对此不作限制。

可选地，如图4所示，基准电压控制装置还包括：至少一个辅助采样单元60，辅助采样单元60包括辅助开关和辅助电容，辅助开关串联设置于基准参考电压对应的开关与采样节点之间，辅助电容的第一端与辅助开关电连接，辅助电容的第二端接地。

可选地，如图4所示，辅助开关可包括串联连接的第三辅助开关SW₃、第四辅助开关SW₄、……、第(N-1)辅助开关SW_N-1及第N辅助开关SW_N，辅助电容可包括第三辅助电容C₃、第四辅助电容C₄、……、第(N-1)辅助电容C_N-1及第N辅助电容C_N，辅助电容与辅助开关一一对应电连接。

结合参考图4所示，第N辅助开关SW_N的第一端与第一采样节点A电连接，第N辅助开关SW_N的第二端与第(N-1)辅助开关SW_N-1的第一端电连接，……，第三辅助开关SW₃的第一端与第四辅助开关SW₄电连接，第三辅助开关SW₃的第二端与第一开关SW₃₀的第一端电连接，第一开关SW₃₀的第二端与比较单元50电连接。第三辅助电容C₃的第一端与第三辅助开关SW₃的第二端电连接，第三辅助电容C₃的第二端接地，第四辅助电容C₄的第一端与第四辅助开关SW₄的第二端电连接，第四辅助电容C₄的第二端接地，……，第N辅助电容C_N的第一端与第N辅助开关SW_N的第二端电连接，第N辅助电容C_N的第二端接地。

本实施例中，第三辅助开关SW₃、第四辅助开关SW₄、……、第(N-1)辅助开关SW_N-1及第N辅助开关SW_N与第一开关SW₃₀的工作方式相同，在采样电压时，所有开关同时开通，以使各采样电压满足：第一分压电压V_L＝V_{REFL_N}＝V_{REFL_N-1}＝……＝V_{REFL_3}＝V_{REFL_SMP}；在保持电压时，所有开关同时关断。

具体地，在基准电压源处于空闲状态时，基准电压发生单元10停止工作，第一分压电压V_L与第二分压电压V_H均变为0，第二开关SW₄₀的源漏极之间存在电压差，并随之产生第二漏电流I_{LKG_2}，第N辅助开关SW_N的源漏极之间存在电压差，并随之产生第N漏电流I_{LKG_N}，剩余开关的源漏极之间均不存在电压差。在第N漏电流I_{LKG_N}作用下，第N辅助电容C_N的采样电压V_{REFL_N}缓慢降低，第N-1辅助开关SW_N-1的源漏极之间开始产生电压差，并随之产生第N-1漏电流I_{LKG_N-1}，在第N-1漏电流I_{LKG_N-1}作用下，第N-1辅助电容C_N-1的采样电压V_{REFL_N}-1缓慢降低。依此类推，直至第三辅助电容C₃的采样电压V_{REFL_3}缓慢降低，导致第一开关SW₃₀的源漏极之间出现电压差，开始漏电。由此，串联接入的辅助开关和辅助电容，延缓了第一采样电压V_{REFL_SMP}开始漏电的时间节点，通过调整辅助采样单元的数量，确保空闲状态下基准电压发生单元10停止工作的时间远远大于恢复电压所需的充电时间，有利于降低基准电压源正常工作状态下的平均电流值，从而降低系统功耗。

可选地，比较单元50的固有响应时间大于基准参考电压恢复至预设基准电压值所需的充电时间。

本实施例中，若将第一采样电压V_{REFL_SMP}作为基准参考电压，则基准参考电压恢复至预设基准电压值所需的充电时间即为第一采样电压V_{REFL_SMP}充电至第一分压电压V_L所需的时间；若将第二采样电压V_{REFH_SMP}作为基准参考电压，则基准参考电压恢复至预设基准电压值所需的充电时间即为第二采样电压V_{REFH_SMP}充电至第二分压电压V_H所需的时间。

具体地，以第一采样电压V_{REFL_SMP}作为基准参考电压为例，对工作原理进行如下说明：

结合图2所示，比较单元50一直处于工作状态，在正极输入端电压降低至负极输入端电压之后，比较信号CMP的电平状态从高电平变为低电平，控制基准电压发生单元10启动工作，并控制第一开关SW₃₀和第二开关SW₄₀开通；第一采样电容C1与第二采样电容C2持续采样对应采样节点的分压电压，经过固有响应时间，比较单元50输出的比较信号CMP发生翻转，设置固有响应时间大于充电时间，以使第一采样电压V_{REFL_SMP}充电至第一分压电压V_L之前，比较单元50输出的比较信号CMP的电平状态保持不变，有利于降低基准电压偏移量，从而降低系统功耗。

实施例二

本发明实施例二提供了一种基准电压控制方法，

图5是本发明实施例二提供的一种基准电压控制方法的流程图。

如图5所示，该基准电压控制方法包括以下步骤：

步骤S1：采样基准电压发生单元的输出电压，得到第一分压电压和第二分压电压，第一分压电压低于第二分压电压。

步骤S2：获取第一分压电压对应的第一采样电压及第二分压电压对应的第二采样电压，第一采样电压的电压变化速率与第二采样电压的电压变化速率之间的差值大于预设差值阈值，将电压变化速率小的采样电压确定为基准参考电压。

步骤S3：根据第一采样电压及第二采样电压的比较结果控制基准电压发生单元启动或者停止工作，并控制第一开关及第二开关导通或者关断。

可选地，第一采样电容的第一采样电容值大于或者小于第二采样电容的第二采样电容值。

可选地，第一开关的尺寸小于或者大于第二开关的尺寸。

可选地，该基准电压控制方法还包括：根据比较信号延时控制第一开关及第二开关开通或者关断。

可选地，该基准电压控制方法还包括：设置至少一个辅助采样单元，辅助采样单元包括辅助开关和辅助电容，辅助开关串联设置于基准参考电压对应的开关与采样节点之间，通过辅助采样单元降低漏电流，以使空闲状态下基准电压发生单元停止工作的时间远远大于恢复电压的充电时间，降低系统功耗。

可选地，比较单元的固有响应时间大于基准参考电压恢复至预设基准电压值所需的充电时间。

本发明实施例提供的基准电压控制方法，通过分压单元用于采样基准电压发生单元的输出电压，得到第一分压电压和第二分压电压，第一分压电压低于第二分压电压；通过第一采样电容采样第一分压电压，得到第一采样电压；通过第二采样电容采样第二分压电压，得到第二采样电压；设置第一采样电压的电压变化速率与第二采样电压的电压变化速率之间的差值大于预设差值阈值，将电压变化速率小的采样电压确定为基准参考电压；根据第一采样电压与第二采样电压的比较结果输出比较信号，控制基准电压发生单元启动或者停止工作，并控制第一开关及第二开关导通或者关断，解决了现有的基准电压源空闲状态功耗较大的问题，将基准电压维持在较小的波动范围内，缩短基准电压源空闲状态下的工作时间，降低空闲状态下的平均电流值，有利于降低静态功耗，提高基准电压精度，改善控制效果。

实施例三

图6是本发明实施例三提供的一种电子设备的结构示意图。

如图6所示，该电子设备100包括：上述基准电压控制装置00。

本实施例中，该电子设备100可为基准电压源、开关电源、线性稳压器或者其他配置有基准电压发生器的电子系统。

本发明实施例提供的电子设备，设置基准电压控制装置，该装置设置基准电压发生单元、分压单元、第一采样单元、第二采样单元和比较单元，通过分压单元用于采样基准电压发生单元的输出电压，得到第一分压电压和第二分压电压，第一分压电压低于第二分压电压；通过第一采样电容采样第一分压电压，得到第一采样电压；通过第二采样电容采样第二分压电压，得到第二采样电压；设置第一采样电压的电压变化速率与第二采样电压的电压变化速率之间的差值大于预设差值阈值，将电压变化速率小的采样电压确定为基准参考电压；比较单元根据第一采样电压与第二采样电压的比较结果输出比较信号，控制基准电压发生单元启动或者停止工作，并控制第一开关及第二开关导通或者关断，解决了现有的基准电压源在空闲状态功耗较大的问题，将基准电压维持在较小的波动范围内，缩短基准电压源空闲状态下的工作时间，降低空闲状态下的平均电流值，有利于降低静态功耗，提高基准电压精度，改善控制效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种基准电压控制装置，其特征在于，包括：基准电压发生单元、分压单元、第一采样单元、第二采样单元和比较单元，其中，所述第一采样单元包括第一采样电容和第一开关，所述第二采样单元包括第二采样电容和第二开关；

所述分压单元用于采样所述基准电压发生单元的输出电压，所述分压单元设有第一采样节点和第二采样节点，所述第一采样节点的第一分压电压低于所述第二采样节点的第二分压电压；

所述第一采样电容通过所述第一开关与所述第一采样节点电连接，所述第一采样电容用于采样所述第一分压电压，得到第一采样电压；

所述第二采样电容通过所述第二开关与所述第二采样节点电连接，所述第二采样电容用于采样所述第二分压电压，得到第二采样电压；

所述第一采样电压的电压变化速率与所述第二采样电压的电压变化速率之间的差值大于预设差值阈值，所述第一采样电压与所述第二采样电压中电压变化速率小的采样电压为基准参考电压；

所述比较单元用于根据所述第一采样电压及所述第二采样电压输出比较信号，所述比较信号用于控制所述基准电压发生单元启动或者停止工作，并控制第一开关及第二开关导通或者关断；

还包括：至少一个辅助采样单元，所述辅助采样单元包括辅助开关和辅助电容，所述辅助开关串联设置于所述基准参考电压对应的开关与采样节点之间，所述辅助电容的第一端与所述辅助开关电连接，所述辅助电容的第二端接地；

所述辅助采样单元用于推迟所述基准参考电压对应的开关开始漏电的时间节点，延长所述基准电压发生单元停止工作的时间；

所述辅助开关可包括串联连接的第三辅助开关至第N辅助开关，其中，N为大于或者等于4的正整数；所述辅助电容可包括第三辅助电容至第N辅助电容，所述辅助电容与所述辅助开关一一对应电连接；所述辅助开关设有源极和漏极，第N辅助开关的源极与采样节点电连接，所述第N辅助开关漏极与第（N-1）辅助开关的第一端电连接，所述第三辅助开关的源极与第四辅助开关电连接，所述第三辅助开关的漏极与所述基准参考电压对应的开关电连接；

自所述第N辅助开关开始，至所述第三辅助开关逐级产生漏电流，直至所述基准参考电压对应的开关开始漏电。

2.根据权利要求1所述的基准电压控制装置，其特征在于，所述第一采样电容的第一采样电容值大于或者小于所述第二采样电容的第二采样电容值。

3.根据权利要求1或2任一项所述的基准电压控制装置，其特征在于，所述第一开关的尺寸小于或者大于所述第二开关的尺寸。

4.根据权利要求1所述的基准电压控制装置，其特征在于，还包括延时驱动电路，所述延时驱动电路用于根据所述比较信号延时控制所述第一开关及所述第二开关开通。

5.根据权利要求4所述的基准电压控制装置，其特征在于，所述延时驱动电路包括计时单元和逻辑或非电路，所述逻辑或非电路的第一输入端与所述比较单元的输出端电连接，所述逻辑或非电路的第二输入端通过所述计时单元与所述比较单元的输出端电连接，所述逻辑或非电路的输出端与所述第一开关及所述第二开关的控制端电连接，所述逻辑或非电路用于在计时时间达到预设延时时间时，控制所述第一开关及所述第二开关开通。

6.根据权利要求1所述的基准电压控制装置，其特征在于，还包括：逻辑非门电路，所述逻辑非门电路的输入端与所述比较单元的输出端电连接，所述逻辑非门电路的输出端与所述基准电压发生单元的使能端电连接，所述逻辑非门电路用于在所述比较信号为低电平信号时，控制所述基准电压发生单元启动工作。

7.根据权利要求1或2或4-6中任一项所述的基准电压控制装置，其特征在于，所述比较单元的固有响应时间大于所述基准参考电压恢复至预设基准电压值所需的充电时间。

8.一种基准电压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

采样基准电压发生单元的输出电压，得到第一分压电压和第二分压电压，所述第一分压电压低于所述第二分压电压；

获取所述第一分压电压对应的第一采样电压及所述第二分压电压对应的第二采样电压，所述第一采样电压的电压变化速率与所述第二采样电压的电压变化速率之间的差值大于预设差值阈值，将电压变化速率小的采样电压确定为基准参考电压；

根据所述第一采样电压及所述第二采样电压的比较结果控制所述基准电压发生单元启动或者停止工作，并控制第一开关及第二开关导通或者关断；

所述方法还包括：

采用辅助采样单元推迟所述基准参考电压对应的开关开始漏电的时间节点，延长所述基准电压发生单元停止工作的时间；

所述辅助采样单元设置于所述基准参考电压对应的开关与采样节点之间；

所述辅助采样单元包括辅助开关和辅助电容，所述辅助开关串联设置于所述基准参考电压对应的开关与采样节点之间，所述辅助电容的第一端与所述辅助开关电连接，所述辅助电容的第二端接地；

所述辅助开关可包括串联连接的第三辅助开关至第N辅助开关，其中，N为大于或者等于4的正整数；所述辅助电容可包括第三辅助电容至第N辅助电容，所述辅助电容与所述辅助开关一一对应电连接；所述辅助开关设有源极和漏极，第N辅助开关的源极与采样节点电连接，所述第N辅助开关漏极与第（N-1）辅助开关的第一端电连接，所述第三辅助开关的源极与第四辅助开关电连接，所述第三辅助开关的漏极与所述基准参考电压对应的开关电连接；

自所述第N辅助开关开始，至所述第三辅助开关逐级产生漏电流，直至所述基准参考电压对应的开关开始漏电。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：权利要求1-7中任一项所述的基准电压控制装置。

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