CN111654097B - 电源切换电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电源切换电路，应用于静态存储器的电源切换，包括第一电源切换单元、低压差稳压单元和拷贝偏执单元，所述静态存储器通过所述第一电源切换单元与第一电源连接，所述静态存储器通过所述低压差稳压单元与第二电源连接，所述拷贝偏执单元与所述低压差稳压单元连接，用于拷贝所述低压差稳压单元的预置电压。所述电源切换电路中，包括低压差稳压单元和拷贝偏执单元，所述拷贝偏执单元与所述低压差稳压单元连接，用于拷贝所述低压差稳压单元的预置电压，能够使得所述低压差稳压单元的阈值电压更加合理，从而能够避免所述低压差稳压单元的输出电压欠冲和过程过大。
Description
技术领域
本发明涉及电源切换技术领域，尤其涉及一种电源切换电路。
背景技术
现场可编程门阵列芯片通常集成有静态存取存储器，对静态存取存储器的测试需要在读写之间进行折衷，其中，提高电源电压可以增加读裕量，降低电源电压可以增加写裕量，因此动态切换电源电压在存储器设计中常被使用。
基于低压差稳压器的电源控制方案在深亚微米静态存储器的读、写裕量以及静态功耗的设计非常有效。但在静态存储器的上电过程中，如果电源的电压过低，则可能会导致静态存储器出现中间态，此时工作电流激增，而通常低压差稳压器的电流驱动能力不足以将静态存储器从中间态切换到正常读写状态。因此，在上电过程中，如图1所示，静态存储器使用外部电源二，基于外部电源二强大的驱动能力和片外去耦电容，保证了上电过程中电压不会下降，从而避免了静态存储器21进入中间态，避免了电流激增；在静态存储器进入正常状态之后的工作电流相比于中间态的电流大幅度的减小，然后将电源切换到低压差稳压器21的电压输出，完成切换后，可以对低压差稳压器21输出电压进行调整，从而优化读写裕量或者是静态功耗。因此，在将电源切换到低压差稳压器电压21输出的过程中，需要避免低压差稳压器21的输出电压欠冲过大或过冲过大。
结合图2所示，从外部电源二切换到低压差稳压器21的电压输出过程中，开始切换之后，由于响应速度限制，第一误差放大器23不能及时的锁定，此时NMOS管22工作在开环的电压跟随器模式下，而NMOS管22栅极连接有大电容的第一寄生电容24，使得切换之前会预置电压。第一误差放大器23采用跨阻放大器，其输出为高阻，偏执电流较小，无论对第一寄生电容24充电或者放电，对预置电压造成的波动都很小，此时静态存储器的工作电流完全从外部电源二切换到低压差稳压器的NMOS管22提供，输出电压大小可以表示为VG-VGS(VTH，ILOAD)，其中，VG为预置电压，VTH为NMOS管的阈值电压，ILOAD为流向静态存储器的电流。通常VTH随着工艺和稳定变化很大，ILOD如果是静态存储器的漏电流，变化范围可以达到2～3个数量级。如果预置电压设置过高，电压变化如曲线1所示，阈值电压设置过低，电压变化如曲线2所示，如果预置电压设置合理，电压变化如曲线3所示。因此，预置电压设置不合理时，则会造成低压差稳压器出书电压的过冲或欠冲过大。
因此，有必要提供一种新型的电源切换电路以解决现有技术中存在的上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电源切换电路，避免输出电压欠冲和过冲过大。
为实现上述目的，本发明的所述电源切换电路，应用于静态存储器的电源切换，包括第一电源切换单元、低压差稳压单元和拷贝偏执单元，所述静态存储器通过所述第一电源切换单元与第一电源连接，所述静态存储器通过所述低压差稳压单元与第二电源连接，所述拷贝偏执单元与所述低压差稳压单元连接，用于拷贝所述低压差稳压单元的预置电压。
本发明的有益效果在于：包括低压差稳压单元和拷贝偏执单元，所述拷贝偏执单元与所述低压差稳压单元连接，用于拷贝所述低压差稳压单元的预置电压，能够使得所述低压差稳压单元的阈值电压更加合理，从而能够避免所述低压差稳压单元的输出电压欠冲和过程过大。
优选地，所述低压差稳压单元包括误差放大器、寄生电容、第一输出功率器件、第一反馈网络、第二电源切换单元和第三电源切换单元，所述误差放大器的输出端与所述寄生电容的一端和所述第一输出功率器件连接，所述第一输出功率器件的通过所述第二电源切换单元与所述第二电源连接，所述第一输出功率器件与所述第一反馈网络的一端连接，所述第一反馈网络通过所述第三电源切换单元与所述误差放大器的输入端连接，所述寄生电容的另一端接地，所述第一反馈网络的另一端接地。
进一步优选地，所述第一反馈网络包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述第一输出功率器件连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接地。
进一步优选地，所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端通过所述第三电源切换单元与所述误差放大器的输入端连接。
进一步优选地，所述拷贝偏执单元包括第二输出功率器件、第二反馈网络、负载器件、第四电源切换单元和第五电源切换单元，所述误差放大器的输出端与所述第二输出功率器件连接，所述第二输出功率器件通过所述第四电源切换单元与所述第二电源连接，所述第二输出功率器件与所述第二反馈网络和所述负载器件连接，所述第二反馈网络通过所述第五电源切换单元与所述误差放大器的输入端连接。
进一步优选地，所述第二反馈网络包括第三电阻和第四电阻，所述第二输出功率器件与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端接地。
进一步优选地，所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端通过所述第五电源切换单元与所述误差放大器的输入端连接。
进一步优选地，所述第一输出功率器件为第一NMOS管，所述第二输出功率器件为第二NMOS管，所述第一NMOS管的漏极通过所述第二电源切换单元与所述第二电源连接，所述第二NMOS管的漏极通过所述第四电源切换单元与所述第二电源连接，所述第一NMOS管的栅极和所述第二NMOS管的栅极与所述误差放大器的输出端连接，所述第一NMOS管的源极与所述第一反馈网络连接，所述第一反馈网络通过所述第三电源切换单元与所述误差放大器的负相输入端连接，所述第二NMOS管的源极与所述第二反馈网络连接，所述第二反馈网络通过所述第五电源切换单元与所述误差放大器的负相输入端连接，所述误差放大器的正相输入端接参考电压。
进一步优选地，所述第一输出功率器件为第一PMOS管，所述第二输出功率器件为第二PMOS管，所述第一PMOS管的源极通过所述第二电源切换单元与所述第二电源连接，所述第二PMOS管的源极通过所述第四电源切换单元与所述第二电源连接，所述第一PMOS管的栅极和所述第二PMOS管的栅极与所述误差放大器的输出端连接，所述第一PMOS管的漏极与所述第一反馈网络连接，所述第一反馈网络通过所述第三电源切换单元与所述误差放大器的正相输入端连接，所述第二PMOS管的漏极与所述第二反馈网络连接，所述第二反馈网络通过所述第五电源切换单元与所述误差放大器的正相输入端连接，所述误差放大器的负相输入端接参考电压。
附图说明
图1为现有技术中静态存储器电源切换电路的示意图；
图2为现有技术中静态存储器电源切换电路中不同预置电压的输出电压变化曲线；
图3为本发明的电源切换电路的示意图；
图4为本发明的一些具体实施例中电源切换电路的示意图；
图5为本发明的又一些具体实施例中电源切换电路的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种电源切换电路，应用于静态存储器的电源切换，参照图3，所述电源切换电路10包括第一电源切换单元11、低压差稳压单元(图中未标示)和拷贝偏执单元(图中未标示)，所述静态存储器12通过所述第一电源切换单元11与第一电源13连接，所述静态存储器12通过所述低压差稳压单元与第二电源14连接，所述拷贝偏执单元与所述低压差稳压单元连接，用于拷贝所述低压差稳压单元的预置电压。
本发明的一些实施例中，参照图3，所述低压差稳压单元包括误差放大器151、寄生电容152、第一输出功率器件153、第一反馈网络154、第二电源切换单元155和第三电源切换单元156，所述误差放大器151的输出端与所述寄生电容152的一端和所述第一输出功率器件153连接，所述第一输出功率器件153的通过所述第二电源切换单元155与所述第二电源14连接，所述第一输出功率器件153与所述第一反馈网络154的一端连接，所述第一反馈网络154通过所述第三电源切换单元156与所述误差放大器151的输入端连接，所述寄生电容152的另一端接地，所述第一反馈网络154的另一端接地。进一步地，所述第一反馈网络154包括第一电阻1541和第二电阻1542，所述第一电阻1541的一端与所述第一输出功率器件153连接，所述第一电阻1541的另一端与所述第二电阻1542的一端连接，所述第二电阻1542的另一端接地。更进一步地，所述第一电阻1541的一端和所述第二电阻1542的一端通过所述第三电源切换单元156与所述误差放大器151的输入端连接。
本发明的一些实施例中，参照图3，所述拷贝偏执单元包括第二输出功率器件161、第二反馈网络162、负载器件163、第四电源切换单元164和第五电源切换单元165，所述误差放大器151的输出端与所述第二输出功率器件161连接，所述第二输出功率器件161通过所述第四电源切换单元164与所述第二电源14连接，所述第二输出功率器件161与所述第二反馈网络162和所述负载器件163连接，所述第二反馈网络162通过所述第五电源切换单元165与所述误差放大器151的输入端连接。进一步地，所述第二反馈网络162包括第三电阻1621和第四电阻1622，所述第二输出功率器件161与所述第三电阻1621的一端连接，所述第三电阻1621的另一端与所述第四电阻1622的一端连接，所述第四电阻1622的另一端接地。更进一步地，所述第三电阻1621的一端和所述第四电阻1622的一端通过所述第五电源切换单元165与所述误差放大器151的输入端连接。
本发明的一些具体实施例中，参照图4，所述第一输出功率器件(图中未标示)为第一NMOS管1531，所述第二输出功率器件(图中未标示)为第二NMOS管1611，所述第一NMOS管1531的漏极通过所述第二电源切换单元155与所述第二电源14连接，所述第二NMOS管1611的漏极通过所述第四电源切换单元164与所述第二电源14连接，所述第一NMOS管1531的栅极和所述第二NMOS管1611的栅极与所述误差放大器151的输出端连接，所述第一NMOS管1531的源极与所述第一反馈网络154连接，所述第一反馈网络154通过所述第三电源切换单元156与所述误差放大器151的负相输入端连接，所述第二NMOS管1611的源极与所述第二反馈网络162连接，所述第二反馈网络162通过所述第五电源切换单元165与所述误差放大器151的负相输入端连接，所述误差放大器151的正相输入端接参考电压。更具体地，所述第一反馈网络162包括第一电阻1541和第二电阻1542，所述第一NMOS管1531的源极与所述第一电阻1541的一端连接，所述第一电阻1541的另一端与所述第二电阻1542的一端连接，所述第二电阻1542的另一端接地，所述第二反馈网络162包括第三电阻1621和第四电阻1622，所述第二NMOS管1611的源极与所述第三电阻1621的一端连接，所述第三电阻1621的另一端与所述第四电阻1622的一端连接，所述第四电阻1622的另一端接地。优选地，所述第二NMOS管1611的尺寸可调节。
本发明的又一些具体实施例中，参照图5，所述第一输出功率器件为第一PMOS管1532，所述第二输出功率器件为第二PMOS管1612，所述第一PMOS管1532的源极通过所述第二电源切换单元155与所述第二电源14连接，所述第二PMOS管1612的源极通过所述第四电源切换单元164与所述第二电源连接，所述第一PMOS管1532的栅极和所述第二PMOS管1612的栅极与所述误差放大器151的输出端连接，所述第一PMOS管1532的漏极与所述第一反馈网络154连接，所述第一反馈网络154通过所述第三电源切换单元156与所述误差放大器151的正相输入端连接，所述第二PMOS管1612的漏极与所述第二反馈网络162连接，所述第二反馈网络162通过所述第五电源切换单元165与所述误差放大器151的正相输入端连接，所述误差放大器151的负相输入端接参考电压。更具体地，所述第一反馈网络154包括第一电阻1541和第二电阻1542，所述第一PMOS管1532的漏极与所述第一电阻1541的一端连接，所述第一电阻1541的另一端与所述第二电阻1542的一端连接，所述第二电阻1542的另一端接地，所述第二反馈网络162包括第三电阻1621和第四电阻1622，所述第二PMOS管1612的漏极与所述第三电阻1621的一端连接，所述第三电阻1621的另一端与所述第四电阻1622的一端连接，所述第四电阻1622的另一端接地。优选地，所述第二PMOS管1612的尺寸可调节。
本发明的一些具体实施例中，所述第一电源切换单元、所述第二电源切换单元、所述第三电源切换单元、所述第四电源切换单元和所述第五电源切换单元均为电源切换开关。
本发明的一些实施例中，参照图4，所述误差放大器151的输出端与所述第一NMOS管1531的栅极和所述第二NMOS管1611的栅极由连接线串联，当所述第一NMOS管1531不工作时，所述连接线与所述寄生电容152的连接点处为第一预置电压，当所述第二NMOS管1611不工作时，所述连接线与所述寄生电容152的连接点处为第二预置电压。其中，所述电源切换电路包括电源切换之前的状态和电源切换之后的状态：
所述电源切换之前的状态中，所述第一电源切换开关11、所述第四电源切换开关164和所述第五电源切换开关165闭合，所述第二电源切换开关155和所述第三电源切换开关156断开，所述静态存储器12接通所述第一电源13，所述第一NMOS管1531、所述第一电阻1541和所述第二电阻1542停止工作，所述误差放大器151、所述第二NMOS管1611、所述第三电阻1621和所述第四电阻1622闭环工作，即所述拷贝偏执单元工作，从而可以得到所述第一预置电压；
所述电源切换之后的状态中，所述第二电源切换开关155和所述第三电源切换开关156闭合，所述第一电源切换开关11、所述第四电源切换开关164和所述第五电源切换开关165断开，所述第二NMOS管1611、所述第三电阻1621和所述第四电阻1622停止工作，即所述拷贝偏执单元不工作，所述误差放大器151、所述第一NMOS管、所述第一电阻1541和所述第二电阻1542闭环工作，由于所述寄生电容152保持电压不能突变，所述第二预置电压的初始态由所述第一预置电压决定。
由于所述拷贝偏执单元闭环工作，所述低压差稳压单元工作时的输出电压与所述拷贝偏执单元工作时的输出电压大小相等，所述第二NMOS管1611的阈值电压和所述第一NMOS管的阈值电压相同，流向所述负载器件163的电流成比例复制流向所述静态存储器12的电流，则稳定后的第二预置电压等于所述第一预置电压，所以所述低压差稳压单元向所述静态存储器12的电压大小波动非常小。其中，所述第二NMOS管1611的尺寸大小可调，等效于可以对所述第一预置电压进行数字控制，从而可以间接实现对所述第二预置电压的控制，进一步实现对所述低压差稳压单元流向所述静态存储器12电压过冲和欠冲大小的控制。
本发明的一些优选实施例中，所述负载器件具体为静态存储器，所述误差放大器为跨阻放大器。
虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。
Claims (5)
1.一种电源切换电路，应用于静态存储器的电源切换，其特征在于，包括第一电源切换单元、低压差稳压单元和拷贝偏执单元，所述静态存储器通过所述第一电源切换单元与第一电源连接，所述静态存储器通过所述低压差稳压单元与第二电源连接，所述低压差稳压单元包括误差放大器、寄生电容、第一输出功率器件、第一反馈网络、第二电源切换单元和第三电源切换单元，所述误差放大器的输出端与所述寄生电容的一端和所述第一输出功率器件连接，所述第一输出功率器件的通过所述第二电源切换单元与所述第二电源连接，所述第一输出功率器件与所述第一反馈网络的一端连接，所述第一反馈网络通过所述第三电源切换单元与所述误差放大器的输入端连接，所述寄生电容的另一端接地，所述第一反馈网络的另一端接地，所述拷贝偏执单元用于拷贝所述低压差稳压单元的预置电压，所述拷贝偏执单元包括第二输出功率器件、第二反馈网络、负载器件、第四电源切换单元和第五电源切换单元，所述误差放大器的输出端与所述第二输出功率器件连接，所述第二输出功率器件通过所述第四电源切换单元与所述第二电源连接，所述第二输出功率器件与所述第二反馈网络和所述负载器件连接，所述第二反馈网络通过所述第五电源切换单元与所述误差放大器的输入端连接，所述第二反馈网络包括第三电阻和第四电阻，所述第二输出功率器件与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端接地，所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端通过所述第五电源切换单元与所述误差放大器的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，所述第一反馈网络包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述第一输出功率器件连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的电源切换电路，其特征在于，所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端通过所述第三电源切换单元与所述误差放大器的输入端连接。
4.根据权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，所述第一输出功率器件为第一NMOS管，所述第二输出功率器件为第二NMOS管，所述第一NMOS管的漏极通过所述第二电源切换单元与所述第二电源连接，所述第二NMOS管的漏极通过所述第四电源切换单元与所述第二电源连接，所述第一NMOS管的栅极和所述第二NMOS管的栅极与所述误差放大器的输出端连接，所述第一NMOS管的源极与所述第一反馈网络连接，所述第一反馈网络通过所述第三电源切换单元与所述误差放大器的负相输入端连接，所述第二NMOS管的源极与所述第二反馈网络连接，所述第二反馈网络通过所述第五电源切换单元与所述误差放大器的负相输入端连接，所述误差放大器的正相输入端接参考电压。
5.根据权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，所述第一输出功率器件为第一PMOS管，所述第二输出功率器件为第二PMOS管，所述第一PMOS管的源极通过所述第二电源切换单元与所述第二电源连接，所述第二PMOS管的源极通过所述第四电源切换单元与所述第二电源连接，所述第一PMOS管的栅极和所述第二PMOS管的栅极与所述误差放大器的输出端连接，所述第一PMOS管的漏极与所述第一反馈网络连接，所述第一反馈网络通过所述第三电源切换单元与所述误差放大器的正相输入端连接，所述第二PMOS管的漏极与所述第二反馈网络连接，所述第二反馈网络通过所述第五电源切换单元与所述误差放大器的正相输入端连接，所述误差放大器的负相输入端接参考电压。
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Legal Events
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