CN104063000B - 一种配置低压差线性稳压器输出电流的系统及芯片 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电子电路设计领域，提供了一种配置低压差线性稳压器输出电流的系统及芯片。该系统实时检测低压差线性稳压器的输出电压或核心电路的旁路电流，若检测结果不满足条件，则自动调整第二配置码的大小，若检测结果满足条件，则将当前第一配置码与当前第二配置码关联存储；改变第一配置码的大小，可得到多组第一配置码与第二配置码之间的对应关系。在使用时，在不同的第二配置码下，利用存储的对应关系，查找到对应的第一配置码，实现对核心电路工作速度的调节，使得核心电路可充分使用低压差线性稳压器的输出电流，可更加准确的应用低压差线性稳压器的输出电流，且可一次性建立多组第一配置码与第二配置码之间的对应关系，降低了测试成本。

Description

一种配置低压差线性稳压器输出电流的系统及芯片

技术领域

本发明属于电子电路设计领域，尤其涉及一种配置低压差线性稳压器输出电流的系统及芯片。

背景技术

在采用无线供电的芯片中，芯片通过天线从外界电磁场获取能量，之后经低压差线性稳压器（LowDropoutRegulator，LDO）转换后，输出给芯片中的核心电路。核心电路的工作频率与低压差线性稳压器的输出功率相关，若低压差线性稳压器的输出功率较大，则核心电路的工作电流较大、工作频率较高，因此需要知道低压差线性稳压器的输出功率与核心电路工作电流之间的关系。

在采用恒流模式的低压差线性稳压器中，通过配置其输出电流的大小，以使得低压差线性稳压器的输出功率满足核心电路的需求。当配置核心电路的工作频率为一定值、且根据该工作频率而配置低压差线性稳压器的输出电流为一定值后，若核心电路没有完全使用该输出电流，则会有一部分电流被旁路到地，使得核心电路无法有效利用该输出电流而影响工作频率；若贸然提高核心电路的工作频率，则有可能使得低压差线性稳压器的输出功率下降，进而使得芯片下电。

因此，在芯片生产中，需根据核心电路的功耗而合理的配置低压差线性稳压器的输出电流。现有技术中，如图1所示，每个芯片在中测时，根据核心电路的功耗，通过片外校准的方式对低压差线性稳压器的基准电流IREF进行校准，使得低压差线性稳压器的输出电流可知，核心电路根据该输出电流调节工作频率。在该种配置方式下，由于核心电路功耗在不同的工艺角下是不同的，低压差线性稳压器的基准电流IREF会有±20%的变化，因此在配置低压差线性稳压器的输出电流时，需要根据最差的工艺角进行配置，以便留出足够的电流余量，使得低压差线性稳压器的输出电流在最差的情况下仍可满足核心电路的需要，这样对于其它工艺角，会出现电流浪费，特别是对于较好的工艺角，浪费更严重。同时，该种配置方式下，在芯片的每次中测时都需要校准低压差线性稳压器的基准电流IREF，增加了测试成本，不利于大规模的量产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种配置低压差线性稳压器输出电流的系统，旨在解决现有的配置方式是在芯片每次中测时，根据最差工艺角配置低压差线性稳压器的输出电流，在其它工艺角下会出现输出电流的浪费，且测试成本高的问题。

本发明是这样实现的，一种配置低压差线性稳压器输出电流的系统，所述系统包括：

检测单元，用于实时检测低压差线性稳压器的输出电压或核心电路的旁路电流；

数据处理单元，用于向所述核心电路输出第一配置码以及输出所述低压差线性稳压器输出电流的初始第二配置码，并当所述检测单元检测到所述低压差线性稳压器的输出电压低于第一预设值、或所述核心电路的旁路电流低于第二预设值时，将所述核心电路的当前第一配置码与所述低压差线性稳压器输出电流的当前第二配置码进行关联存储；

调节单元，用于接收所述数据处理单元输出的所述初始第二配置码并根据所述初始第二配置码调节所述低压差线性稳压器的输出电流，并当所述检测单元检测到所述低压差线性稳压器的输出电压大于或等于所述第一预设值、或所述核心电路的旁路电流大于或等于所述第二预设值时，减小所述第二配置码，并根据减小后的所述第二配置码调节所述低压差线性稳压器的输出电流。

本发明的另一目的在于，还提供了一种芯片，包括核心电路、向所述核心电路供电的低压差线性稳压器、以及如上所述的配置低压差线性稳压器输出电流的系统。

本发明提出的配置低压差线性稳压器输出电流的系统实时检测低压差线性稳压器的输出电压或核心电路的旁路电流，若检测结果不满足条件，则自动调整第二配置码的大小并根据第二配置码调节低压差线性稳压器的输出电流，若检测结果满足条件，则将核心电路的当前第一配置码与低压差线性稳压器输出电流的当前第二配置码进行关联存储。改变第一配置码的大小，利用该系统可得到多组第一配置码与第二配置码之间的对应关系，则在实际使用时，在不同的第二配置码下，利用存储的对应关系，查找到对应的第一配置码，实现对核心电路工作速度的调节，以使得核心电路可充分使用低压差线性稳压器的输出电流。该系统采用了以核心电路电流为基准的自动测试技术，来替代现有的基准电流IREF校准技术，可更加准确的应用低压差线性稳压器的输出电流，且可一次性建立多组第一配置码与第二配置码之间的对应关系，从而降低了测试成本，有利于产品的大规模量产。

附图说明

图1是现有技术提供的低压差线性稳压器的输出电流配置方式示意图；

图2是本发明实施例一提供的配置低压差线性稳压器输出电流的系统的结构图；

图3是本发明实施例三提供的配置低压差线性稳压器输出电流的系统的结构图；

图4是本发明实施例四提供的配置低压差线性稳压器输出电流的系统的结构图；

图5是本发明实施例五提供的配置低压差线性稳压器输出电流的系统的结构图；

图6是本发明实施例六提供的配置低压差线性稳压器输出电流的系统的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提出的配置低压差线性稳压器输出电流的系统实时检测低压差线性稳压器的输出电压或核心电路的旁路电流，若检测结果不满足条件，则自动调整第二配置码的大小并根据第二配置码调节低压差线性稳压器的输出电流，若检测结果满足条件，则将核心电路的当前第一配置码与低压差线性稳压器输出电流的当前第二配置码进行关联存储。

以下结合实施例详细说明本发明的实现方式：

实施例一

本发明实施例一提供了一种配置低压差线性稳压器输出电流的系统，如图2所示，包括：检测单元13，用于实时检测低压差线性稳压器的输出电压或核心电路的旁路电流；数据处理单元11，用于向核心电路输出第一配置码以及输出低压差线性稳压器输出电流的初始第二配置码，并当检测单元13检测到的低压差线性稳压器的输出电压低于第一预设值、或核心电路的旁路电流低于第二预设值时，将核心电路的当前第一配置码与低压差线性稳压器输出电流的当前第二配置码进行关联存储；调节单元12，用于接收数据处理单元11输出的所述初始第二配置码并根据该初始第二配置码调节低压差线性稳压器的输出电流，并当检测单元13检测到的低压差线性稳压器的输出电压大于或等于第一预设值、或核心电路的旁路电流大于或等于第二预设值时，减小输出的低压差线性稳压器输出电流的第二配置码，并根据减小后的第二配置码调节低压差线性稳压器的输出电流，并当检测单元13检测到的低压差线性稳压器的输出电压低于第一预设值、或核心电路的旁路电流低于第二预设值时，向数据处理单元11返回当前第二配置码。

本发明实施例一中，第一配置码表征了核心电路的工作电流的档位，不同的档位下，工作电流的大小不同；第二配置码表征了低压差线性稳压器的输出电流的档位，不同的档位下，输出电流不同，且第二配置码越大，输出电流越大。

本发明实施例一提出的配置低压差线性稳压器输出电流的系统首先利用数据处理单元11向核心电路输出第一配置码，并输出低压差线性稳压器输出电流的第二配置码；之后利用检测单元13实时检测低压差线性稳压器的输出电压或核心电路的旁路电流；之后若检测结果不满足条件，则调节单元12根据检测结果自动调整输出的第二配置码的大小，并根据调整后的第二配置码调节低压差线性稳压器的输出电流，若检测结果满足条件，则调节单元12返回当前第二配置码，数据处理单元11将核心电路的当前第一配置码与低压差线性稳压器输出电流的当前第二配置码进行关联存储。改变第一配置码的大小，利用该系统可得到多组第一配置码与第二配置码之间的对应关系，则在实际使用时，在不同的第二配置码下，利用数据处理单元11存储的对应关系，查找到对应的第一配置码，实现对核心电路工作速度的调节，以使得核心电路可充分使用低压差线性稳压器的输出电流。与现有技术不同，该系统采用了以核心电路电流为基准的自动测试技术，来替代现有的基准电流IREF校准技术，可更加准确的应用低压差线性稳压器的输出电流，且可一次性建立多组第一配置码与第二配置码之间的对应关系，从而降低了测试成本，有利于产品的大规模量产。

实施例二

本发明实施例二提供了一种芯片，包括核心电路、向该核心电路供电的低压差线性稳压器。以及如上实施例一所述的配置低压差线性稳压器输出电流的系统，在此不赘述。其中，低压差线性稳压器、数据处理单元11、调节单元12、检测单元13的具体结构将在以下实施例二至实施例五中详细描述，在此不赘述。

实施例三

本发明实施例三提供了一种配置低压差线性稳压器输出电流的系统，如图3所示。与实施例一不同，本发明实施例三对调节单元12和检测单元13的结构进行细化。

为了便于说明，在本发明实施例三中，仅以图3中所示的低压差线性稳压器为例，说明调节单元12和检测单元13的结构，当然在实际中，低压差线性稳压器还可采用基于此结构的其它等效电路，在此不一一举例。

如图3所示，低压差线性稳压器可以包括P沟道的结型场效应晶体管P0、P沟道的结型场效应晶体管P1、P沟道的第一结型场效应晶体管组、第一开关组、第一误差放大器EA1、N沟道的结型场效应晶体管N0，P沟道的第一结型场效应晶体管组包括至少一个P沟道的结型场效应晶体管，第一开关组包括至少一个开关，且第一开关组中开关的数量等于P沟道的第一结型场效应晶体管组中结型场效应晶体管的数量。

其中，结型场效应晶体管P0的源极、结型场效应晶体管P1的源极以及第一结型场效应晶体管组中每一结型场效应晶体管的源极共同连接到供电电源VCC；结型场效应晶体管P0的漏极连接基准电流IREF，结型场效应晶体管P1的漏极以及第一结型场效应晶体管组中每一结型场效应晶体管的漏极共同连接到核心电路的电源输入端；结型场效应晶体管P1的栅极连接结型场效应晶体管P0的栅极和结型场效应晶体管P0的漏极；第一结型场效应晶体管组中每一结型场效应晶体管的栅极分别通过第一开关组中一对应开关连接到结型场效应晶体管P1的栅极；结型场效应晶体管N0的源极接地，结型场效应晶体管N0的漏极连接核心电路的电源输入端，结型场效应晶体管N0的栅极连接第一误差放大器EA1的输出端；第一误差放大器EA1的输入端连接核心电路的电源输入端。

此时，检测单元13可以包括电压检测器VD，电压检测器VD的输入端连接结型场效应晶体管N0的漏极，电压检测器VD的输出端连接调节单元12。

此时，调节单元12可以包括一数字逻辑电路，该数字逻辑电路的第一输入端连接检测单元13，该数字逻辑电路的第二输入端连接数据处理单元11，该数字逻辑电路的输出端连接第一开关组中每一开关的动触头。

以下详细说明图3所示的电路的工作原理：将第一结型场效应晶体管组中，导通的结型场效应晶体管的个数X作为低压差线性稳压器输出电流的第二配置码。在开始工作后，数据处理单元11首先向核心电路输出第一配置码A，并输出初始的第二配置码给数字逻辑电路，该初始的第二配置码应较大；之后，数字逻辑电路根据该初始的第二配置码控制第一开关组中相应个数的开关闭合，以使得第一结型场效应晶体管组中相应个数的结型场效应晶体管导通，低压差线性稳压器向核心电路供电；之后，电压检测器VD检测低压差线性稳压器的输出电压VR，当输出电压VR大于或等于第一预设值时，说明核电电路并没有完全利用低压差线性稳压器的输出电压，则数字逻辑电路减小第二配置码X，并根据减小后的第二配置码X调节第一开关组中闭合开关的个数，从而减少了第一结型场效应晶体管组中导通的结型场效应晶体管的个数；如此反复，当电压检测器VD检测到输出电压VR小于第一预设值时，说明核电电路并没有完全利用低压差线性稳压器的输出电压，则数字逻辑电路向数据处理单元11返回当前第二配置码B，数据处理单元11记录此时数字逻辑电路的第二配置码B与第一配置码A之间的对应关系。通过更改第一配置码A，可得到多组第一配置码与第二配置码之间的对应关系。

实施例四

本发明实施例四提供了一种配置低压差线性稳压器输出电流的系统，如图4所示，其工作原理与图3所示的电路的工作原理基本相同，在此不赘述。与实施例一不同，本发明实施例四对调节单元12和检测单元13的结构进行细化。

同样地，为了便于说明，在本发明实施例四中，仅以图4中所示的低压差线性稳压器为例，说明调节单元12和检测单元13的结构，当然在实际中，低压差线性稳压器还可采用基于此结构的其它等效电路，在此不一一举例。

如图4所示，低压差线性稳压器可以包括P沟道的结型场效应晶体管P0′、P沟道的结型场效应晶体管P1′、N沟道的结型场效应晶体管N1、N沟道的结型场效应晶体管N2、N沟道的第二结型场效应晶体管组、第二开关组、第二误差放大器EA2、N沟道的结型场效应晶体管N0′，N沟道的第二结型场效应晶体管组包括至少一个N沟道的结型场效应晶体管，第二开关组包括至少一个开关，且第二开关组中开关的数量等于N沟道的第二结型场效应晶体管组中结型场效应晶体管的数量。

其中，结型场效应晶体管P0′的源极和结型场效应晶体管P1′的源极共同连接到供电电源VCC，结型场效应晶体管P0′的栅极连接结型场效应晶体管P1′的栅极和结型场效应晶体管P0′的漏极，结型场效应晶体管P1′的漏极连接核心电路的电源输入端；结型场效应晶体管N1的漏极连接基准电流IREF；结型场效应晶体管N1的源极、结型场效应晶体管N2的源极、以及第二结型场效应晶体管组中每一结型场效应晶体管的源极均接地；结型场效应晶体管N2的漏极以及第二结型场效应晶体管组中每一结型场效应晶体管的漏极共同连接到结型场效应晶体管P0′的漏极；第二结型场效应晶体管组中每一结型场效应晶体管的栅极分别通过第二开关组中一对应开关连接到结型场效应晶体管N1的漏极；结型场效应晶体管N0′的源极接地，结型场效应晶体管N0′的漏极连接核心电路的电源输入端，结型场效应晶体管N0′的栅极连接第二误差放大器EA2的输出端；第二误差放大器EA2的输入端连接核心电路的电源输入端。

此时，检测单元13可以包括电压检测器VD，电压检测器VD的输入端连接结型场效应晶体管N0′的漏极，电压检测器VD的输出端连接调节单元12。

此时，调节单元12可以包括一数字逻辑电路，该数字逻辑电路的第一输入端连接检测单元13，该数字逻辑电路的第二输入端连接数据处理单元11，该数字逻辑电路的输出端连接第二开关组中每一开关的动触头。

实施例五

本发明实施例五提供了一种配置低压差线性稳压器输出电流的系统，如图5所示。其中，低压差线性稳压器的结构和调节单元12的结构与图3所示相同，在此不赘述。

与图3所示不同的是，本发明实施例五中，检测单元13包括电流检测器ID，电流检测器ID的输入端连接结型场效应晶体管N0的栅极，电流检测器ID的输出端连接调节单元12。

以下详细说明图5所示的电路的工作原理：将第二结型场效应晶体管组中，导通的结型场效应晶体管的个数X作为低压差线性稳压器输出电流的第二配置码。在开始工作后，数据处理单元11首先向核心电路输出第一配置码A，并输出初始的第二配置码给数字逻辑电路，该初始的第二配置码应较大；之后，数字逻辑电路根据该初始的第二配置码控制第二开关组中相应个数的开关闭合，以使得第二结型场效应晶体管组中相应个数的结型场效应晶体管导通，低压差线性稳压器向核心电路供电；之后，电流检测器ID检测核心电路的旁路电流，当旁路电流大于或等于第二预设值时，说明核电电路并没有完全利用低压差线性稳压器的输出电压，则数字逻辑电路减小第二配置码X，并根据减小后的第二配置码X调节第二开关组中闭合开关的个数，从而减少了第二结型场效应晶体管组中导通的结型场效应晶体管的个数；如此反复，当电流检测器ID检测到旁路电流小于第二预设值时，说明核电电路完全利用了低压差线性稳压器的输出电压，则数字逻辑电路向数据处理单元11返回当前第二配置码B，数据处理单元11记录此时数字逻辑电路的第二配置码B与第一配置码A之间的对应关系。通过更改第一配置码A，可得到多组第一配置码与第二配置码之间的对应关系。

实施例六

本发明实施例六提供了一种配置低压差线性稳压器输出电流的系统，如图6所示，其工作原理与图5所示的电路的工作原理基本相同，在此不赘述。其中，低压差线性稳压器的结构和调节单元12的结构与图4所示相同，在此不赘述。

与图4所示不同的是，本发明实施例六中，检测单元13包括电流检测器ID，电流检测器ID的输入端连接结型场效应晶体管N0′的栅极，电流检测器ID的输出端连接调节单元12。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种配置低压差线性稳压器输出电流的系统，其特征在于，所述系统包括：

检测单元，用于实时检测低压差线性稳压器的输出电压或核心电路的旁路电流；

数据处理单元，用于向所述核心电路输出第一配置码以及输出所述低压差线性稳压器输出电流的初始第二配置码，并当所述检测单元检测到所述低压差线性稳压器的输出电压低于第一预设值、或所述核心电路的旁路电流低于第二预设值时，将所述核心电路的当前第一配置码与所述低压差线性稳压器输出电流的当前第二配置码进行关联存储；

调节单元，用于接收所述数据处理单元输出的所述初始第二配置码并根据所述初始第二配置码调节所述低压差线性稳压器的输出电流，并当所述检测单元检测到所述低压差线性稳压器的输出电压大于或等于所述第一预设值、或所述核心电路的旁路电流大于或等于所述第二预设值时，减小所述第二配置码，并根据减小后的所述第二配置码调节所述低压差线性稳压器的输出电流。

2.如权利要求1所述的配置低压差线性稳压器输出电流的系统，其特征在于，所述调节单元包括一数字逻辑电路，所述数字逻辑电路的第一输入端连接所述检测单元，所述数字逻辑电路的第二输入端连接所述数据处理单元，所述数字逻辑电路的输出端连接低压差线性稳压器。

3.如权利要求1所述的配置低压差线性稳压器输出电流的系统，其特征在于，所述检测单元包括电压检测器，所述电压检测器的输入端连接低压差线性稳压器，所述电压检测器的输出端连接所述调节单元。

4.如权利要求1所述的配置低压差线性稳压器输出电流的系统，其特征在于，所述检测单元包括电流检测器，所述电流检测器的输入端连接低压差线性稳压器，所述电流检测器的输出端连接所述调节单元。

5.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括核心电路、向所述核心电路供电的低压差线性稳压器、以及如权利要求1至4任一项所述的配置低压差线性稳压器输出电流的系统。

6.如权利要求5所述的芯片，其特征在于，所述低压差线性稳压器包括P沟道的结型场效应晶体管P0、P沟道的结型场效应晶体管P1、P沟道的第一结型场效应晶体管组、第一开关组、第一误差放大器、N沟道的结型场效应晶体管N0，所述第一结型场效应晶体管组包括至少一个P沟道的结型场效应晶体管，所述第一开关组包括至少一个开关，且所述第一开关组中开关的数量等于所述第一结型场效应晶体管组中结型场效应晶体管的数量；

所述结型场效应晶体管P0的源极、所述结型场效应晶体管P1的源极以及所述第一结型场效应晶体管组中每一结型场效应晶体管的源极共同连接到供电电源；所述结型场效应晶体管P0的漏极连接基准电流，所述结型场效应晶体管P1的漏极以及所述第一结型场效应晶体管组中每一结型场效应晶体管的漏极共同连接到所述核心电路的电源输入端；所述结型场效应晶体管P1的栅极连接所述结型场效应晶体管P0的栅极和所述结型场效应晶体管P0的漏极；所述第一结型场效应晶体管组中每一结型场效应晶体管的栅极分别通过所述第一开关组中一对应开关连接到所述结型场效应晶体管P1的栅极；所述结型场效应晶体管N0的源极接地，所述结型场效应晶体管N0的漏极连接所述核心电路的电源输入端，所述结型场效应晶体管N0的栅极连接所述第一误差放大器的输出端；所述第一误差放大器的输入端连接所述核心电路的电源输入端。

7.如权利要求6所述的芯片，其特征在于，所述第一开关组中每一开关的动触头连接所述调节单元；

若所述检测单元包括电压检测器，则所述结型场效应晶体管N0的漏极连接所述电压检测器的输入端；若所述检测单元包括电流检测器，则所述结型场效应晶体管N0的栅极连接所述电流检测器的输入端。

8.如权利要求6所述的芯片，其特征在于，所述第一结型场效应晶体管组中导通的结型场效应晶体管的个数作为所述第二配置码。

9.如权利要求5所述的芯片，其特征在于，所述低压差线性稳压器包括P沟道的结型场效应晶体管P0′、P沟道的结型场效应晶体管P1′、N沟道的结型场效应晶体管N1、N沟道的结型场效应晶体管N2、N沟道的第二结型场效应晶体管组、第二开关组、第二误差放大器、N沟道的结型场效应晶体管N0′，所述第二结型场效应晶体管组包括至少一个N沟道的结型场效应晶体管，所述第二开关组包括至少一个开关，且所述第二开关组中开关的数量等于所述第二结型场效应晶体管组中结型场效应晶体管的数量；

所述结型场效应晶体管P0′的源极和所述结型场效应晶体管P1′的源极共同连接到供电电源，所述结型场效应晶体管P0′的栅极连接所述结型场效应晶体管P1′的栅极和所述结型场效应晶体管P0′的漏极，所述结型场效应晶体管P1′的漏极连接所述核心电路的电源输入端；所述结型场效应晶体管N1的漏极连接基准电流；所述结型场效应晶体管N1的源极、所述结型场效应晶体管N2的源极、以及所述第二结型场效应晶体管组中每一结型场效应晶体管的源极均接地；所述结型场效应晶体管N2的漏极以及所述第二结型场效应晶体管组中每一结型场效应晶体管的漏极共同连接到所述结型场效应晶体管P0′的漏极；所述结型场效应晶体管N2的栅极连接所述结型场效应晶体管N1的栅极和所述结型场效应晶体管N1漏极；所述第二结型场效应晶体管组中每一结型场效应晶体管的栅极分别通过所述第二开关组中一对应开关连接到所述结型场效应晶体管N1的漏极；所述结型场效应晶体管N0′的源极接地，所述结型场效应晶体管N0′的漏极连接所述核心电路的电源输入端，所述结型场效应晶体管N0′的栅极连接所述第二误差放大器的输出端；所述第二误差放大器的输入端连接所述核心电路的电源输入端。

10.如权利要求9所述的芯片，其特征在于，所述第二开关组中每一开关的动触头连接所述调节单元；

若所述检测单元包括电压检测器，则所述结型场效应晶体管N0′的漏极连接所述电压检测器的输入端；若所述检测单元包括电流检测器，则所述结型场效应晶体管N0的栅极连接所述电流检测器的输入端。

11.如权利要求9所述的芯片，其特征在于，所述第二结型场效应晶体管组中导通的结型场效应晶体管的个数作为所述第二配置码。