减小切换LDO时输出电压下冲的电路
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域,尤其涉及一种减小切换LDO时输出电压下冲的电路。
背景技术
对于集成电路,在需要工作在不同功率状态的系统当中时,通过改变系统输入电源电压值的大小来实现不同功耗是常用手段。例如,在一种LDO(low dropout regulator,低压差线性稳压器)组应用中,主LDO提供一个较高的电压值以及较大的驱动能力,使芯片在高功耗模式下工作;从LDO提供一个较低的电压值以及较小的驱动能力,使芯片能在低功耗模式下工作。
而当集成电路的芯片需要从主LDO切换到从LDO时,依据LDO组输出所带负载的不同,会因为从LDO未能及时响应而造成电压输出跌落产生下冲,严重时可能造成芯片复位。
发明内容
基于此,有必要提供一种减小切换LDO时输出电压下冲的电路,用于减小切换LDO时电路输出电压的下冲幅度。
一种减小切换LDO时输出电压下冲的电路,包括第一LDO、第二LDO和第一电压调整模块;所述第一LDO的输出端和所述第二LDO的输出端电连接,且所述第一LDO的输出端和所述第二LDO的输出端为所述电路的输出端;所述第一电压调整模块的第一端与所述第一LDO的输出端电连接,所述第一电压调整模块的第二端与所述第一LDO的反馈端电连接;所述第一LDO的稳定输出电压为第一工作电压,所述第二LDO的稳定输出电压为第二工作电压,所述第一工作电压大于所述第二工作电压;
当所述电路的输出电压需要由所述第一工作电压转换为所述第二工作电压时,所述第一电压调整模块将所述第一LDO的输出电压由所述第一工作电压降至第一预备电压后,所述第二LDO开始工作,待所述电路的输出电压超出所述第一预备电压的值大于第一阈值时,所述第一LDO关闭;
其中,所述第一预备电压小于所述第二工作电压,且所述第一预备电压与所述第二工作电压的差值小于等于第二阈值。
在其中一个实施例中,所述第一电压调整模块包括第一开关元件和第一电阻;
所述第一电阻的一端作为所述第一电压调整模块的第一端,所述第一电阻的另一端与所述第一开关元件的第一端电连接,所述第一开关元件的第二端作为所述第一电压调整模块的第二端,或
所述第一开关元件的第一端与所述第一电阻的一端电连接,所述第一开关元件的第二端作为所述第一电压调整模块的第一端,所述第一电阻的另一端作为所述第一电压调整模块的第二端。
在其中一个实施例中,所述第一LDO包括:第一误差放大器、第二开关元件、电阻R2和电阻R3;所述第二开关元件控制所述第一LDO的工作与关闭;所述电阻R2和所述电阻R3串联并接地,所述电阻R2作为所述第一LDO的分压电阻,向所述第一误差放大器的反馈端输入反馈电压。
在其中一个实施例中,所述第一电阻为可调电阻,所述第一开关元件为电控开关。
在其中一个实施例中,所述电路还包括第三LDO,所述第三LDO的输出端与所述第一LDO的输出端电连接;所述第三LDO的稳定输出电压为第三工作电压,所述第三工作电压小于所述第二工作电压;
当所述电路的输出电压需要由所述第一工作电压转换为所述第三工作电压时,所述第一电压调整模块将所述第一LDO的输出电压由所述第一工作电压降至第二预备电压后,所述第三LDO开始工作,待所述电路的输出电压超出所述第二预备电压的值大于所述第一阈值时,所述第一LDO关闭;
其中,所述第二预备电压小于所述第三工作电压,且所述第二预备电压与所述第三工作电压的差值小于等于第三阈值。
在其中一个实施例中,所述电路还包括第二电压调整模块,所述第二电压调整模块的第一端与所述第二LDO的输出端电连接,所述第二电压调整模块的第二端与所述第二LDO的反馈端电连接;
当所述电路的输出电压需要由所述第二工作电压转换为所述第三工作电压时,所述第二电压调整模块将所述第二LDO的输出电压由所述第二工作电压降至第三预备电压后,所述第三LDO开始工作,待所述电路的输出电压超出所述第三预备电压的值大于所述第一阈值时,所述第二LDO关闭;
其中,所述第三预备电压小于所述第三工作电压,且所述第三预备电压与所述第三工作电压的差值小于等于第四阈值。
在其中一个实施例中,所述第二电压调整模块包括第四开关元件和第二电阻;
所述第二电阻的一端作为所述第二电压调整模块的第一端,所述第二电阻的另一端与所述第四开关元件的第一端电连接,所述第四开关元件的第二端作为所述第二电压调整模块的第二端,或
所述第四开关元件的第一端与所述第二电阻的一端电连接,所述第四开关元件的第二端作为所述第二电压调整模块的第一端,所述第二电阻的另一端作为所述第二电压调整模块的第二端。
在其中一个实施例中,所述第二电阻为可调电阻,所述第二开关元件为电控开关。
在其中一个实施例中,所述第二LDO包括:第二误差放大器、第三开关元件、电阻R4和电阻R5;所述第三开关元件控制所述第二LDO的工作与关闭;所述电阻R4和所述电阻R5串联并接地,所述电阻R4作为所述第二LDO的分压电阻,向所述第二误差放大器的反馈端输入反馈电压。
在其中一个实施例中,,所述第一电压调整模块包括第五开关元件;所述第一LDO包括:第三误差放大器、第六开关元件、电阻R6、电阻R7和电阻R8;所述第六开关元件控制所述第一LDO的工作与关闭;所述电阻R6、所述电阻R7和所述电阻R8依次串联并接地;
所述第五开关元件的第一端作为所述第一电压调整模块的第一端,所述第五开关元件的第二端作为所述第一电压调整模块的第二端,且所述第五开关元件的第二端通过所述电阻R7与所述第一LDO的反馈端电连接。
在其中一个实施例中,所述第一电压调整模块包括第七开关元件;所述第一LDO包括:第四误差放大器、第八开关元件、电阻R9和电阻R10;所述第八开关元件控制所述第一LDO的工作与关闭;所述电阻R9和所述电阻R10串联并接地,所述电阻R9和所述第七开关元件构成可调电阻;
所述第七开关元件的第一端作为所述第一电压调整模块的第一端,所述第七开关元件的第二端作为所述第一电压调整模块的第二端,且所述第七开关元件的第二端通过所述电阻R9与所述第一LDO的反馈端电连接。
上述减小切换LDO时输出电压下冲的电路,当电路的输出电压需要由第一工作电压转换为第二工作电压时,第一电压调整模块将第一LDO的输出电压由第一工作电压降至第一预备电压后,第二LDO开始工作,待电路的输出电压大于第一预备电压第一阈值后,第一LDO关闭,从而使得切换LDO时电路输出的电压下冲幅度大大减小。
附图说明
图1为本发明减小切换LDO时输出电压下冲的电路一个实施例的结构模块示意图;
图2为一个实施例中的没有电压调整模块时电路输出电压变化示意图;
图3为本发明减小切换LDO时输出电压下冲的电路一个实施例中的电路输出电压变化示意图;
图4为本发明减小切换LDO时输出电压下冲的电路一个实施例的电路图;
图5为本发明减小切换LDO时输出电压下冲的电路另一个实施例中的第一LDO和第一电压调整模块的电路图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图对本发明减小切换LDO时输出电压下冲的电路的具体实施方式进行说明。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。
参见图1,一个实施例中,减小切换LDO时输出电压下冲的电路包括第一LDO 100、第二LDO 200和第一电压调整模块300。第一LDO 100的输出端与第二LDO 200的输出端电连接,且第一LDO 100的输出端与第二LDO 200的输出端为该电路的输出端。第一电压调整模块300的第一端与第一LDO 100的输出端电连接,第一电压调整模块300的第二端与第一LDO100的反馈端电连接。其中,第一LDO 100的稳定输出电压为第一工作电压,第二LDO 200的稳定输出电压为第二工作电压,且第一工作电压大于第二工作电压。
当电路的输出电压需要由第一工作电压转换为第二工作电压,即由第一LDO 100为负载电路600供电转换为由第二LDO 200为负载电路600供电时,第一电压调整模块300将第一LDO 100的输出电压由第一工作电压降至第一预备电压后,第二LDO 200开始工作。待电路的输出电压超出第一预备电压的值大于第一阈值时,第一LDO 100关闭。其中,第一预备电压小于第二工作电压,且第一预备电压与第二工作电压的差值小于等于第二阈值。
一个实施例中,第二阈值可以为0.1,第一阈值可以为大于零且小于等于第二阈值的任意数值。例如,第一工作电压为1.8V,第二工作电压为1.5V,第一预备电压为1.4V。当需要关闭第一LDO 100而让第二LDO 200工作时,第一电压调整模块100则开启工作,将第一LDO 100的输出电压由第一工作电压1.8V降至第一预备电压1.4V。此时,第二LDO 200开始工作,将电路的输出电压由1.4V抬升至大于1.4V的一个电压值(例如1.5V)时,第一LDO 100关闭。电路的输出最终稳定在1.5V。参见图2和图3,加上第一电压调整模块300后,电路的输出电压的下冲幅度明显变小。
参见图4,一个实施例中,第一LDO 100可以包括第一误差放大器A1、第二开关元件S2、电阻R2和电阻R3。其中,第二开关元件S2控制第一LDO 100的工作与关闭。电阻R2和电阻R3串联并接地。电阻R2作为第一LDO 100的分压电阻,向第一误差放大器A1的反馈端输入反馈电压。第二开关元件S2可以设置在第一误差放大器A1的输出端与电阻R2之间。
第二LDO 200可以包括第二误差放大器A2、第三开关元件S3、电阻R4和电阻R5。第三开关元件S3控制第二LDO 200的工作与关闭。电阻R4和电阻R5串联并接地。电阻R4作为第二LDO 200的分压电阻,向第二误差放大器A2的反馈端输入反馈电压。第三开关元件S3可以设置在第二误差放大器A2的输出端与电阻R4之间。
第一电压调整模300可以包括第一开关元件S1和第一电阻R1。其中,第一电阻R1的一端作为第一电压调整模100的第一端,与第一LDO 100的输出端电连接,第一电阻R1的另一端与第一开关元件S2的第一端电连接。第一开关元件S1的第二端作为第一电压调整模块300的第二端,与第一LDO 100的反馈端电连接。
具体的,当电路的输出电压需要由第一工作电压转换为第二工作电压时,第一开关元件S1关闭使得第一电压调整模块300开始工作。由于第一电阻R1与第一LDO 100的电阻R2并联,因此,第一LDO 100的输出电压会降低。可以理解的,参考电阻R2和电阻R3,选择合适的电阻R1,能够将第一LDO 100的输出电压降低至预设的第一预备电压,电路的输出电压也随之下降。当第一LDO 100的输出电压降低至预设的第一预备电压后,第三开关元件S3关闭使得第二LDO 200开始工作。由于第二工作电压大于第一预备电压,因此电路的输出电压会被慢慢抬升。当电路的输出电压超出第一预备电压的值大于第一阈值时,第二开关元件S2关闭,从而第一LDO 100关闭。例如,可以通过数字电路控制第二开关元件S2的开启与关闭,从而控制第一LDO 100的开启与关闭。
在其他实施例中,第一电压调整模块300的结构还可以为:第一开关元件S1的第一端与第一电阻R1的一端电连接,第一开关元件S2的第二端作为第一电压调整模块300的第一端,与第一LDO 100的输出端电连接;第一电阻R1的另一端作为第一电压调整模块300的第二端,与第一LDO 100的反馈端电连接。
当然,在其他实施例中,第一电阻R1还可以替换为相互串联或并联的两个以上的电阻。且为了便于根据实际需要调整第一电阻R1的电阻值,第一电阻R1可以为可调电阻。
另外,参见图1,本发明减小切换LDO时输出电压下冲的电路还可以包括第三LDO400。其中,第三LDO 400的输出端与第一LDO 100的输出端电连接。第三LDO 400的稳定输出电压为第三工作电压,且第三工作电压小于第二工作电压。
当电路的输出电压需要由第一工作电压转换为第三工作电压,即由第一LDO 100为负载电路600供电转换为由第三LDO 400为负载电路600供电时,第一电压调整模块300将第一LDO 100的输出电压由第一工作电压降至第二预备电压后,第三LDO 400开始工作。待电路的输出电压超出第二预备电压的值大于第一阈值后,第一LDO 100关闭。其中,第二预备电压小于第三工作电压,且第二预备电压与第三工作电压的差值小于等于第三阈值。
一个实施例中,第三阈值可以为0.1,第一阈值可以为大于零且小于等于第三阈值的任意数值。例如,第一工作电压为1.8V,第三工作电压为1.2V,第二预备电压为1.1V。当需要关闭第一LDO 100而让第三LDO 400工作时,第一电压调整模块100则开启工作,将第一LDO 100的输出电压由第一工作电压1.8V降至第二预备电压1.1V。此时,第三LDO 400开始工作,将电路的输出电压由1.1V抬升至大于1.1V的一个电压值(例如1.2V)时,第一LDO 100关闭。电路的输出最终稳定在1.2V。
优选的,减小切换LDO时输出电压下冲的电路还可以包括第二电压调整模块500。其中,第二电压调整模块500的第一端与第二LDO 200的输出端电连接,第二电压调整模块500的第二端与第二LDO 200的反馈端电连接。
当电路的输出电压需要由第二工作电压转换为第三工作电压时,第二电压调整模块500将第二LDO 400的输出电压由第二工作电压降至第三预备电压后,第三LDO 400开始工作。待电路的输出电压超出第三预备电压的值大于第一阈值时,第二LDO 400关闭。其中,第三预备电压小于第三工作电压,且第三预备电压与第三工作电压的差值小于等于第四阈值。
一个实施例中,第四阈值可以为0.1,第一阈值可以为大于零且小于等于第四阈值的任意数值。对于第二电压调整模块500的具体工作过程不再描述,可以参考第一电压调整模块300的工作过程。
一个实施例中,第二电压调整模块500包括第四开关元件和第二电阻。其中,第二电压调整模块500的电路结构可以为:第二电阻的一端作为第二电压调整模块500的第一端,与第二LDO 200的输出端电连接,第二电阻的另一端与第四开关元件的第一端电连接;第四开关元件的第二端作为第二电压调整模块500的第二端,与第二LDO 200的反馈端电连接。
当然,第二电压调整模块500的电路结构还可以为:第四开关元件的第一端与第二电阻的一端电连接,第四开关元件的第二端作为第二电压调整模块500的第一端,与第二LDO 200的输出端电连接;第二电阻的另一端作为第二电压调整模块的第二端,与第二LDO200的反馈端电连接。
同样,第二电阻还可以替换为相互串联或并联的两个以上的电阻。且为了便于根据实际需要调整第二电阻的电阻值,第二电阻可以为可调电阻。
另外,第一开关元件S1、第二开关元件S2、第三开关元件S3和第四开关元件可以均为电控开关。可以通过与减小切换LDO时输出电压下冲的电路电连接的数字电路控制第一开关元件S1、第二开关元件S2、第三开关元件S3和/或第四开关元件的闭合与断开。
需要说明的时,第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值均可以根据实际需要进行设定。例如,第一阈值应位于零到第二阈值、第三阈值或第四阈值的范围内。第二阈值、第三阈值和第四阈值三者可以相等,也可以各自不等。当然,第一误差放大器A1的输出电压和第二误差放大器A2的输出电压均不能小于各自的参考电压,即各自的端口1处的电压。
可以理解的,本发明减小切换LDO时输出电压下冲的电路还可以包括四个以上的LDO,且在所有的LDO中,除去稳定输出电压最小的LDO,其他LDO可均对应设置有电压调整模块。
参见图5,一个实施例中,第一电压调整模块300包括第五开关元件S5。第一LDO100包括:第三误差放大器A3、第六开关元件S6、电阻R7、电阻R8和电阻R8。第六开关元件S6控制第一LDO 100的工作与关闭。电阻R6、电阻R7和电阻R8依次串联并接地。
第五开关元件S5的第一端作为第一电压调整模块300的第一端,第五开关元件S5的第二端作为第一电压调整模块300的第二端,且第五开关元件S5的第二端通过电阻R9与第一LDO 100的反馈端电连接。
另外一个实施例中,第一电压调整模块300包括第七开关元件S7。第一LDO100包括:第四误差放大器A4、第八开关元件S8、电阻R9和电阻R10。第八开关元件S8控制第一LDO100的工作与关闭。电阻R9和电阻R10串联并接地。电阻R9和第七开关元件S7构成可调电阻。
第七开关元件S7的第一端作为第一电压调整模块300的第一端,第七开关元件S7的第二端作为第一电压调整模块的第二端。且第七开关元件S7的第二端通过电阻R9的部分阻值与第一LDO 100的反馈端电连接。
同样的,第二电压调整模块500的电路结构也可以与前四段内容中描述的第一电压调整模块300的电路结构相同或相似,在此不再赘述。
上述减小切换LDO时输出电压下冲的电路,当电路的输出电压需要由第一工作电压转换为第二工作电压时,第一电压调整模块300将第一LDO 100的输出电压由第一工作电压降至第一预备电压后,第二LDO 200开始工作。待电路的输出电压超出第一预备电压的值大于第一阈值后,第一LDO 100关闭,从而使得切换LDO时电路输出的电压下冲幅度大大减小。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。