一种功耗切换控制电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种功耗切换控制电路，其结构为第一电流镜经依次串联的第一开关和第一电阻后接地，第二开关的一端连接第二电流镜，另一端连接第一开关与第一电阻的公共端，第一开关与第一电阻的公共端经第一电容后接地，第一开关与第一电阻的公共端连接电压判别模块的输入端，电压判别模块的输出端分别连接开启模块的输入端和延时模块的输入端，开启模块的第一输出端输出第二开关控制信号，开启模块的第二输出端连接第二LDO的使能端，延时模块的输出端输出第一开关控制信号。本发明采用数字逻辑单元实现电路不同功率状态之间的实时快速切换。
【专利说明】一种功耗切换控制电路
【技术领域】
[0001] 本发明属于集成电路设计领域，特别涉及了一种功耗切换控制电路。
【背景技术】
[0002] 随着平板电脑、智能手机、智能眼镜等便携式设备及手持设备的普及，人们对电池 使用时间长短的要求越来越高。通常情况下，当设备处于待机状态时，可以进入小电流、低 功耗状态，进而节省一定的电量；而当设备处于正常工作状态时，需要对电路进行状态的切 换，提供适当的电压、大电流以使电路能够正常的工作。然而，在待机状态和正常工作状态 之间进行切换时需保证一定的实时性，这样才能使设备进行快速的响应。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述【背景技术】存在的问题，本发明旨在提供一种功耗切换控制电路，实 现电路不同功率状态之间的实时快速切换。
[0004] 为了实现上述技术目的，本发明的技术方案： 一种功耗切换控制电路，用于控制负载电路在待机状态和正常工作状态之间的切换， 所述负载电路分别连接第一 LD0和第二LD0,第一 LD0的功率小于第二LD0,当负载电路处 于待机状态，第一 LD0工作，当负载电路处于正常工作状态，第二LD0工作，其特征在于：所 述功耗切换电路包含第一电流镜、第二电流镜、第一开关、第二开关、第一电阻、第一电容、 电压判别模块、开启模块和延时模块，所述第一电流镜经依次串联的第一开关和第一电阻 后接地，第二开关的一端连接第二电流镜，另一端连接第一开关与第一电阻的公共端，第一 开关与第一电阻的公共端经第一电容后接地，第一开关与第一电阻的公共端连接电压判别 模块的输入端，电压判别模块的输出端分别连接开启模块的输入端和延时模块的输入端， 开启模块的第一输出端输出第二开关控制信号，控制第二开关的开合，开启模块的第二输 出端连接第二LD0的使能端，控制第二LD0的启闭，延时模块的输出端输出第一开关控制信 号，控制第一开关的开合。
[0005] 其中，上述开启模块包含第一 PM0S管、第二PM0S管、第一 NM0S管和第二NM0S管， 所述第一 PM0S管的源极连接第一 NM0S管的漏极，第一 PM0S管的栅极连接第一 NM0S管的 栅极，第二PM0S管的源极连接第二NM0S管的漏极，第二PM0S管的栅极连接第二NM0S管的 栅极，第一 PM0S管的源极连接第二NM0S管的栅极，第一 PM0S管和第二PM0S管的漏极接入 直流电压，第一 PM0S管和第二PM0S管的源极接地，第一 PM0S管的栅极连接电压判别模块 的输出端，第一 PM0S管的源极输出第二开关控制信号，第二PM0S管的源极连接第二LD0的 使能端。
[0006] 其中，上述电压判别模块为施密特触发器。
[0007] 采用上述技术方案带来的有益效果： (1)本发明的结构简单，采用数字逻辑单元实现，待机功耗和静态电流功耗几乎可以忽 略不计，特别适合超低功耗设计。同时数字逻辑门结构响应速度够快，满足现实设计要求， 保证第一 LDO和第二LDO的实时控制与切换； (2)本发明采用施密特触发器来实现电压判别模块，一是因为其实现结构简单，二是因 为能充分利用它本身具有的迟滞效应，防止在判别电压点出现反复震荡的现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1是本发明的结构图。
[0009] 图2是本发明开启模块的电路图。
[0010] 图3是第一开关闭合、第二开关断开时各点的电压波形图。
[0011] 图4是第一开关断开、第二开关闭合时各点的电压波形图。
[0012] 附图中主要符号说明：K1 :第一开关，K2 :第二开关，R1 :第一电阻，C1 :第一电容， II :第一电流镜输出电流，12 :第二电流镜输出电流。
【具体实施方式】
[0013] 以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0014] 如图1所示本发明的结构图，一种功耗切换控制电路，用于控制负载电路在待机 状态和正常工作状态之间的切换，所述负载电路分别连接第一LD0和第二LD0(low dropout regulator)，第一 LDO的功率小于第二LD0,当负载电路处于待机状态，第一 LDO工作，当负 载电路处于正常工作状态，第二LD0工作。该功耗切换控制电路包含第一电流镜、第二电流 镜、第一开关K1、第二开关K2、第一电阻R1、第一电容C1、电压判别模块、开启模块和延时模 块，所述第一电流镜经依次串联的第一开关K1和第一电阻R1后接地，第二开关K2的一端 连接第二电流镜，另一端连接第一开关K1与第一电阻R1的公共端，第一开关K1与第一电 阻R1的公共端经第一电容C1后接地，第一开关K1与第一电阻R1的公共端连接电压判别 模块的输入端，电压判别模块的输出端分别连接开启模块的输入端和延时模块的输入端， 开启模块的第一输出端输出第二开关控制信号，控制第二开关K2的开合，开启模块的第二 输出端连接第二LD0的使能端，用于使能第二LD0,从而切换负载电路的状态，延时模块的 输出端输出第一开关控制信号，控制第一开关K1的开合。
[0015] 在本实施例中，电压判决模块为施密特触发器。
[0016] 在本实施例中，如图2所示，开启模块包含第一 PM0S管、第二PM0S管、第一 NM0S管 和第二NM0S管，所述第一 PM0S管的源极连接第一 NM0S管的漏极，第一 PM0S管的栅极连接 第一 NM0S管的栅极，第二PM0S管的源极连接第二NM0S管的漏极，第二PM0S管的栅极连接 第二NM0S管的栅极，第一 PM0S管的源极连接第二NM0S管的栅极，第一 PM0S管和第二PM0S 管的漏极接入直流电压，第一 PM0S管和第二PM0S管的源极接地，第一 PM0S管的栅极连接 电压判别模块的输出端，第一 PM0S管的源极输出第二开关控制信号，第二PM0S管的源极连 接第二LD0的使能端。
[0017] 本发明的工作原理为： 利用施密特触发器设置两个电压判决点Vsl和Vs2, 一般可以考虑Vsl=l/3*VDD， Vs2=2/3*VDD，VDD是电源电压。根据这两个电压判决点，本发明有三种工作状态。
[0018] 状态1 :负载电路保持低负载电流，即负载电路处于待机状态。第一 LD0开启，此 时第一开关K1闭合，第一电流镜的输出电流II是第一 LD0负载电流按照一定比例的镜像 电流。此时施密特触发器的输入电压为I1*R1，且Il*Rl〈Vs2,则保持第二开关K2断开，第 二LDO不被使能唤醒。
[0019] 状态2 :当负载电路进入高负载电流，即负载电路从待机状态切换至正常工作状 态。第一 LD0的负载加大，II也相应增大，如果Il*Rl>Vs2,则第二开关Κ2闭合，同时开启 模块发出使能信号，第二LD0被使能唤醒，经过一小段延时(根据需要，一般几 uS到十几 uS) 第一开关K1断开。如图3所示，该图横坐标为时间，单位是微秒，纵坐标由上至下依次为施 密特触发器输入端电压Vlin、施密特触发器输出端电压Vlout、第一开关K1电压、第二开关 K2电压，单位是伏特。一开始Vlin= I1*R1，只要Vlin小于判别电路的判别点Vs2 (此处 Vs2为2V)，则K1闭合，K2断开，假设图中从6uS开始，负载电流开始变大，当Vlin到达2V 以后，K2立刻导通，同时第二LD0被使能唤醒，K1经过一段时间延时(此处是10. 5uS)被关 闭。
[0020] 状态3 :当负载电路从高负载电流降为低负载电流，即负载电路从正常工作状态 切换至待机状态。一开始第二开关K2闭合，第二电流镜的输出电流12是第二LD0负载 电流按照一定比例的镜像电流，当电路从高负载电流降为低负载电流时，12相应减小，当 I2*Rl〈Vsl，则第二开关K2断开，同时开启模块控制第二LD0休眠，经过一小段延时(根据需 要，一般几 uS到十几 uS) K1闭合，电路进入状态1。如图4所示，该图横坐标为时间，单位 是微秒，纵坐标由上至下依次为施密特触发器输入端电压Vlin、施密特触发器输出端电压 Vlout、第一开关K1电压、第二开关K2电压，单位是伏特。一开始Vlin= I2*R1，只要Vlin 大于判别电路的判别点Vsl (此处Vsl为IV)，则K1断开，K2闭合，假设图中从51uS开始， 负载电流开始变小，当Vlin下降到IV，K2立即被关闭，同时第二LD0休眠，K1经过一段时 间延时(此处是10. 5uS)重新闭合。
[0021] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是 按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围 之内。
【权利要求】
1. 一种功耗切换控制电路，用于控制负载电路在待机状态和正常工作状态之间的切 换，所述负载电路分别连接第一 LDO和第二LDO,第一 LDO的功率小于第二LDO,当负载电 路处于待机状态，第一 LDO工作，当负载电路处于正常工作状态，第二LDO工作，其特征在 于：所述功耗切换电路包含第一电流镜、第二电流镜、第一开关、第二开关、第一电阻、第一 电容、电压判别模块、开启模块和延时模块，所述第一电流镜经依次串联的第一开关和第一 电阻后接地，第二开关的一端连接第二电流镜，另一端连接第一开关与第一电阻的公共端， 第一开关与第一电阻的公共端经第一电容后接地，第一开关与第一电阻的公共端连接电压 判别模块的输入端，电压判别模块的输出端分别连接开启模块的输入端和延时模块的输入 端，开启模块的第一输出端输出第二开关控制信号，控制第二开关的开合，开启模块的第二 输出端连接第二LDO的使能端，控制第二LDO的启闭，延时模块的输出端输出第一开关控制 信号，控制第一开关的开合。
2. 根据权利要求1所述一种功耗切换控制电路，其特征在于：所述开启模块包含第一 PMOS管、第二PMOS管、第一 NMOS管和第二NMOS管，所述第一 PMOS管的源极连接第一 NMOS 管的漏极，第一 PMOS管的栅极连接第一 NMOS管的栅极，第二PMOS管的源极连接第二NMOS 管的漏极，第二PMOS管的栅极连接第二NMOS管的栅极，第一 PMOS管的源极连接第二NMOS 管的栅极，第一 PMOS管和第二PMOS管的漏极接入直流电压，第一 PMOS管和第二PMOS管的 源极接地，第一 PMOS管的栅极连接电压判别模块的输出端，第一 PMOS管的源极输出第二开 关控制信号，第二PMOS管的源极连接第二LD0的使能端。
3. 根据权利要求1或2所述一种功耗切换控制电路，其特征在于：所述电压判别模块 为施密特触发器。
【文档编号】H03K17/56GK104092451SQ201410271890
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】李玮, 周烨, 陆俊嘉, 黄刚, 杨凡, 杨文昊 申请人:无锡芯响电子科技有限公司