一種功耗切換控制電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種功耗切換控制電路，其結(jié)構(gòu)為第一電流鏡經(jīng)依次串聯(lián)的第一開關(guān)和第一電阻后接地，第二開關(guān)的一端連接第二電流鏡，另一端連接第一開關(guān)與第一電阻的公共端，第一開關(guān)與第一電阻的公共端經(jīng)第一電容后接地，第一開關(guān)與第一電阻的公共端連接電壓判別模塊的輸入端，電壓判別模塊的輸出端分別連接開啟模塊的輸入端和延時模塊的輸入端，開啟模塊的第一輸出端輸出第二開關(guān)控制信號，開啟模塊的第二輸出端連接第二LDO的使能端，延時模塊的輸出端輸出第一開關(guān)控制信號。本實用新型采用數(shù)字邏輯單元實現(xiàn)電路不同功率狀態(tài)之間的實時快速切換。
【專利說明】一種功耗切換控制電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于集成電路設(shè)計領(lǐng)域，特別涉及了一種功耗切換控制電路。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著平板電腦、智能手機(jī)、智能眼鏡等便攜式設(shè)備及手持設(shè)備的普及，人們對電池使用時間長短的要求越來越高。通常情況下，當(dāng)設(shè)備處于待機(jī)狀態(tài)時，可以進(jìn)入小電流、低功耗狀態(tài)，進(jìn)而節(jié)省一定的電量；而當(dāng)設(shè)備處于正常工作狀態(tài)時，需要對電路進(jìn)行狀態(tài)的切換，提供適當(dāng)?shù)碾妷骸⒋箅娏饕允闺娐纺軌蛘５墓ぷ?。然而，在待機(jī)狀態(tài)和正常工作狀態(tài)之間進(jìn)行切換時需保證一定的實時性，這樣才能使設(shè)備進(jìn)行快速的響應(yīng)。
實用新型內(nèi)容
[0003]為了解決上述【背景技術(shù)】存在的問題，本實用新型旨在提供一種功耗切換控制電路，實現(xiàn)電路不同功率狀態(tài)之間的實時快速切換。
[0004]為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實用新型的技術(shù)方案:
[0005]一種功耗切換控制電路，用于控制負(fù)載電路在待機(jī)狀態(tài)和正常工作狀態(tài)之間的切換，所述負(fù)載電路分別連接第一 LDO和第二 LD0，第一 LDO的功率小于第二 LD0，當(dāng)負(fù)載電路處于待機(jī)狀態(tài)，第一 LDO工作，當(dāng)負(fù)載電路處于正常工作狀態(tài)，第二 LDO工作，其特征在于:所述功耗切換電路包含第一電流鏡、第二電流鏡、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第一電阻、第一電容、電壓判別模塊、開啟模塊和延時模塊，所述第一電流鏡經(jīng)依次串聯(lián)的第一開關(guān)和第一電阻后接地，第二開關(guān)的一端連接第二電流鏡，另一端連接第一開關(guān)與第一電阻的公共端，第一開關(guān)與第一電阻的公共端經(jīng)第一電容后接地，第一開關(guān)與第一電阻的公共端連接電壓判別模塊的輸入端，電壓判別模塊的輸出端分別連接開啟模塊的輸入端和延時模塊的輸入端，開啟模塊的第一輸出端輸出第二開關(guān)控制信號，控制第二開關(guān)的開合，開啟模塊的第二輸出端連接第二 LDO的使能端，控制第二 LDO的啟閉，延時模塊的輸出端輸出第一開關(guān)控制信號，控制第一開關(guān)的開合。
[0006]其中，上述開啟模塊包含第一 PMOS管、第二 PMOS管、第一 NMOS管和第二 NMOS管，所述第一 PMOS管的源極連接第一 NMOS管的漏極，第一 PMOS管的柵極連接第一 NMOS管的柵極，第二 PMOS管的源極連接第二 NMOS管的漏極，第二 PMOS管的柵極連接第二 NMOS管的柵極，第一 PMOS管的源極連接第二 NMOS管的柵極，第一 PMOS管和第二 PMOS管的漏極接入直流電壓，第一 PMOS管和第二 PMOS管的源極接地，第一 PMOS管的柵極連接電壓判別模塊的輸出端，第一 PMOS管的源極輸出第二開關(guān)控制信號，第二 PMOS管的源極連接第二 LDO的使能端。
[0007]其中，上述電壓判別模塊為施密特觸發(fā)器。
[0008]采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果:
[0009](I)本實用新型的結(jié)構(gòu)簡單，采用數(shù)字邏輯單元實現(xiàn)，待機(jī)功耗和靜態(tài)電流功耗幾乎可以忽略不計，特別適合超低功耗設(shè)計。同時數(shù)字邏輯門結(jié)構(gòu)響應(yīng)速度夠快，滿足現(xiàn)實設(shè)計要求，保證第一 LDO和第二 LDO的實時控制與切換；
[0010](2)本實用新型采用施密特觸發(fā)器來實現(xiàn)電壓判別模塊，一是因為其實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單，二是因為能充分利用它本身具有的遲滯效應(yīng)，防止在判別電壓點出現(xiàn)反復(fù)震蕩的現(xiàn)象。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2是本實用新型開啟模塊的電路圖。
[0013]圖3是第一開關(guān)閉合、第二開關(guān)斷開時各點的電壓波形圖。
[0014]圖4是第一開關(guān)斷開、第二開關(guān)閉合時各點的電壓波形圖。
[0015]附圖中主要符號說明:K1:第一開關(guān)，K2:第二開關(guān)，Rl:第一電阻，Cl:第一電容，Il:第一電流鏡輸出電流，12:第二電流鏡輸出電流。

【具體實施方式】
[0016]以下將結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]如圖1所示本實用新型的結(jié)構(gòu)圖，一種功耗切換控制電路，用于控制負(fù)載電路在待機(jī)狀態(tài)和正常工作狀態(tài)之間的切換，所述負(fù)載電路分別連接第一 LDO和第二 LDO (lowdropout regulator),第一 LDO的功率小于第二 LD0,當(dāng)負(fù)載電路處于待機(jī)狀態(tài),第一 LDO工作，當(dāng)負(fù)載電路處于正常工作狀態(tài)，第二 LDO工作。該功耗切換控制電路包含第一電流鏡、第二電流鏡、第一開關(guān)K1、第二開關(guān)K2、第一電阻R1、第一電容Cl、電壓判別模塊、開啟模塊和延時模塊，所述第一電流鏡經(jīng)依次串聯(lián)的第一開關(guān)Kl和第一電阻Rl后接地，第二開關(guān)K2的一端連接第二電流鏡，另一端連接第一開關(guān)Kl與第一電阻Rl的公共端，第一開關(guān)Kl與第一電阻Rl的公共端經(jīng)第一電容Cl后接地,第一開關(guān)Kl與第一電阻Rl的公共端連接電壓判別模塊的輸入端，電壓判別模塊的輸出端分別連接開啟模塊的輸入端和延時模塊的輸入端，開啟模塊的第一輸出端輸出第二開關(guān)控制信號，控制第二開關(guān)K2的開合，開啟模塊的第二輸出端連接第二 LDO的使能端，用于使能第二 LD0，從而切換負(fù)載電路的狀態(tài)，延時模塊的輸出端輸出第一開關(guān)控制信號，控制第一開關(guān)Kl的開合。
[0018]在本實施例中，電壓判決模塊為施密特觸發(fā)器。
[0019]在本實施例中，如圖2所示，開啟模塊包含第一 PMOS管、第二 PMOS管、第一 NMOS管和第二 NMOS管，所述第一 PMOS管的源極連接第一 NMOS管的漏極，第一 PMOS管的柵極連接第一 NMOS管的柵極，第二 PMOS管的源極連接第二 NMOS管的漏極，第二 PMOS管的柵極連接第二 NMOS管的柵極，第一 PMOS管的源極連接第二 NMOS管的柵極，第一 PMOS管和第二 PMOS管的漏極接入直流電壓，第一 PMOS管和第二 PMOS管的源極接地，第一 PMOS管的柵極連接電壓判別模塊的輸出端，第一 PMOS管的源極輸出第二開關(guān)控制信號，第二 PMOS管的源極連接第二 LDO的使能端。
[0020]本實用新型的工作原理為:
[0021]利用施密特觸發(fā)器設(shè)置兩個電壓判決點Vsl和Vs2，一般可以考慮Vsl=l/3*VDD，Vs2=2/3*VDD, VDD是電源電壓。根據(jù)這兩個電壓判決點，本實用新型有三種工作狀態(tài)。
[0022]狀態(tài)1:負(fù)載電路保持低負(fù)載電流，即負(fù)載電路處于待機(jī)狀態(tài)。第一 LDO開啟，此時第一開關(guān)Kl閉合,第一電流鏡的輸出電流Il是第一 LDO負(fù)載電流按照一定比例的鏡像電流。此時施密特觸發(fā)器的輸入電壓為I1*R1，且Il*Rl〈Vs2，則保持第二開關(guān)K2斷開，第二 LDO不被使能喚醒。
[0023]狀態(tài)2:當(dāng)負(fù)載電路進(jìn)入高負(fù)載電流，即負(fù)載電路從待機(jī)狀態(tài)切換至正常工作狀態(tài)。第一 LDO的負(fù)載加大，Il也相應(yīng)增大，如果Il*Rl>Vs2，則第二開關(guān)K2閉合，同時開啟模塊發(fā)出使能信號，第二 LDO被使能喚醒，經(jīng)過一小段延時(根據(jù)需要，一般幾u(yù)S到十幾u(yù)S)第一開關(guān)Kl斷開。如圖3所示，該圖橫坐標(biāo)為時間，單位是微秒，縱坐標(biāo)由上至下依次為施密特觸發(fā)器輸入端電壓Vlin、施密特觸發(fā)器輸出端電壓Vlout、第一開關(guān)Kl電壓、第二開關(guān)K2電壓，單位是伏特。一開始Vlin= I1*R1，只要Vlin小于判別電路的判別點Vs2 (此處Vs2為2V)，則Kl閉合，K2斷開，假設(shè)圖中從6uS開始，負(fù)載電流開始變大，當(dāng)Vlin到達(dá)2V以后，K2立刻導(dǎo)通，同時第二 LDO被使能喚醒，Kl經(jīng)過一段時間延時(此處是10.5uS)被關(guān)閉。
[0024]狀態(tài)3:當(dāng)負(fù)載電路從高負(fù)載電流降為低負(fù)載電流，即負(fù)載電路從正常工作狀態(tài)切換至待機(jī)狀態(tài)。一開始第二開關(guān)K2閉合，第二電流鏡的輸出電流12是第二 LDO負(fù)載電流按照一定比例的鏡像電流，當(dāng)電路從高負(fù)載電流降為低負(fù)載電流時，12相應(yīng)減小，當(dāng)I2*Rl〈Vsl，則第二開關(guān)K2斷開，同時開啟模塊控制第二 LDO休眠，經(jīng)過一小段延時(根據(jù)需要，一般幾u(yù)S到十幾u(yù)S) Kl閉合，電路進(jìn)入狀態(tài)I。如圖4所示，該圖橫坐標(biāo)為時間，單位是微秒，縱坐標(biāo)由上至下依次為施密特觸發(fā)器輸入端電壓Vlin、施密特觸發(fā)器輸出端電壓Vlout、第一開關(guān)Kl電壓、第二開關(guān)K2電壓，單位是伏特。一開始Vlin= I2*R1，只要Vlin大于判別電路的判別點Vsl (此處Vsl為IV)，則Kl斷開，K2閉合，假設(shè)圖中從51uS開始，負(fù)載電流開始變小，當(dāng)Vlin下降到IV，K2立即被關(guān)閉，同時第二 LDO休眠，Kl經(jīng)過一段時間延時(此處是10.5uS)重新閉合。
[0025]以上實施例僅為說明本實用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本實用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種功耗切換控制電路，用于控制負(fù)載電路在待機(jī)狀態(tài)和正常工作狀態(tài)之間的切換，所述負(fù)載電路分別連接第一 LDO和第二 LD0，第一 LDO的功率小于第二 LD0，當(dāng)負(fù)載電路處于待機(jī)狀態(tài)，第一 LDO工作，當(dāng)負(fù)載電路處于正常工作狀態(tài)，第二 LDO工作，其特征在于:所述功耗切換電路包含第一電流鏡、第二電流鏡、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第一電阻、第一電容、電壓判別模塊、開啟模塊和延時模塊，所述第一電流鏡經(jīng)依次串聯(lián)的第一開關(guān)和第一電阻后接地，第二開關(guān)的一端連接第二電流鏡，另一端連接第一開關(guān)與第一電阻的公共端，第一開關(guān)與第一電阻的公共端經(jīng)第一電容后接地，第一開關(guān)與第一電阻的公共端連接電壓判別模塊的輸入端，電壓判別模塊的輸出端分別連接開啟模塊的輸入端和延時模塊的輸入端，開啟模塊的第一輸出端輸出第二開關(guān)控制信號，控制第二開關(guān)的開合，開啟模塊的第二輸出端連接第二 LDO的使能端，控制第二 LDO的啟閉，延時模塊的輸出端輸出第一開關(guān)控制信號，控制第一開關(guān)的開合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種功耗切換控制電路，其特征在于:所述開啟模塊包含第一PMOS管、第二 PMOS管、第一 NMOS管和第二 NMOS管，所述第一 PMOS管的源極連接第一 NMOS管的漏極，第一 PMOS管的柵極連接第一 NMOS管的柵極，第二 PMOS管的源極連接第二 NMOS管的漏極，第二 PMOS管的柵極連接第二 NMOS管的柵極，第一 PMOS管的源極連接第二 NMOS管的柵極，第一 PMOS管和第二 PMOS管的漏極接入直流電壓，第一 PMOS管和第二 PMOS管的源極接地，第一 PMOS管的柵極連接電壓判別模塊的輸出端，第一 PMOS管的源極輸出第二開關(guān)控制信號，第二 PMOS管的源極連接第二 LDO的使能端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種功耗切換控制電路，其特征在于:所述電壓判別模塊為施密特觸發(fā)器。
【文檔編號】H03K17/56GK204046555SQ201420324913
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】李瑋, 周燁, 陸俊嘉, 黃剛, 楊凡, 楊文昊 申請人:無錫芯響電子科技有限公司