CN117850525A - 集成电路的电源电路及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种集成电路的电源电路及其工作方法，该电源电路包括电源控制模块、参考电压源、线性稳压器和电压跟随器；其中，参考电压源向线性稳压器以及电压跟随器输出参考电压，且线性稳压器与电压跟随器均接收高压电源，线性稳压器与电压跟随器的输出端连接在一起并向集成电路供电；并且，在工作模式下，电源控制模块控制线性稳压器工作向集成电路供电；在休眠模式下，电源控制模块控制仅由电压跟随器向集成电路供电。本发明还提供上述电源电路的工作方法。本发明能降低电子设备在休眠模式下的功耗。

Description

集成电路的电源电路及其工作方法

技术领域

本发明涉及集成电路的供电技术领域，具体地说，是涉及一种集成电路的电源电路以及这种电源电路的工作方法。

背景技术

随着集成电路技术的发展，电子设备对于集成电路的功耗要求越来越低，希望尽可能降低电源电路的功耗。为此，现有大部分集成电路会设置工作模式和休眠模式，在工作模式下，集成电路的功率需求较大，需要较高的工作电压，而在休眠模式下，集成电路的功率要求较低，只需眠要提供较低的电压即可满足休模式下的需求。

然而，现有的一些集成电路在进入休眠模式后，集成电路将被完全停止供电，导致集成电路需要唤醒的时候，不能够快速的从休眠模式唤醒，恢复到工作模式的时间较长，影响电子设备的运行。而要实现集成电路快速的恢复工作模式，就必须缩短系统初始化的过程，甚至是不需要经过初始化的过程便直接恢复至工作模式。这就需要集成电路在休眠模式下，系统必须保持对集成电路供电，也就是“带电休眠”。

然而，如果集成电路在休眠模式下，系统还向集成电路供电，必然导致集成电路在休眠模式下功耗的增加，因此，如何降低带电休眠模式下电源电路的功耗，是降低电子设备功耗的重要环节。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种能够降低带电休眠模式下功耗的集成电路的电源电路。

本发明的第二目的是提供上述的集成电路的电源电路的工作方法。

为实现上述的第一目的，本发明提供的集成电路的电源电路包括电源控制模块、参考电压源、线性稳压器和电压跟随器；其中，参考电压源向线性稳压器以及电压跟随器输出参考电压，且线性稳压器与电压跟随器均接收高压电源，线性稳压器与电压跟随器的输出端连接在一起并向集成电路供电；并且，在工作模式下，电源控制模块控制线性稳压器工作向集成电路供电；在休眠模式下，电源控制模块控制仅由电压跟随器向集成电路供电。

由上述方案可见，在休眠模式下，仅仅由电压跟随器向集成电路供电，也就是在休眠模式下，线性稳压器是不工作的。由于电源电路中，线性稳压器的功耗较大，通过在休眠模式下将线性稳压器关闭，仅仅由电压跟随器工作，能够降低电源电路在休眠模式下的功耗。另外，由于休眠模式下仍然由电压跟随器向集成电路供电，因此，电子设备是带电休眠，可以在短时间内唤醒。

一个优选的方案是是，在休眠模式下，电源控制模块控制参考电压源间隙的向电压跟随器输出参考电压。

由于电源电路的另一个功耗较大的器件是参考电压源，在休眠模式下将参考电压源设定为间歇性的工作，能够减少参考电压源的工作时间，使得电源电路的功耗更低。

进一步的方案是，电源电路还设置有时钟发生器；电源控制模块控制参考电压源间隙的向电压跟随器输出参考电压包括：参考电压源接收时钟发生器输出的时钟信号，并根据时钟信号来确定向电压跟随器输出电压的工作时间段和休眠时间段。

由此可见，通过时钟发生器来调整每一个工作周期下，参考电压源的工作时间段和休眠时间段，从而精确的控制参考电压源的功率，进而精确的控制电源电路在休眠模式下的功耗。

进一步的方案是，时钟发生器还接收电源控制模块输出的信号以调整工作时间段和休眠时间段的时长。

由此可见，针对电源电路在休眠模式下的功率调整，可以由电源控制模块根据实际需求动态调整时钟发生器所产生的时钟信号实现，使得功率的调整非常灵活、方便。

为实现上述的第二目的，本发明提供的本发明提供的集成电路的电源电路的工作方法包括在工作模式下，电源控制模块使线性稳压器工作，线性稳压器接收参考电压源输出的参考电压以及高压电源，由线性稳压器向集成电路供电；在休眠模式下，电源控制模块关闭线性稳压器，并使电压跟随器工作，电压跟随器接收参考电压源输出的参考电压以及高压电源，仅由电压跟随器向集成电路供电。

由上述方案可见，在休眠模式下，电源电路仅仅由电压跟随器向集成电路供电，而线性稳压器是不工作的。由于电源电路中，线性稳压器的功耗较大，通过在休眠模式下将线性稳压器关闭，仅仅由电压跟随器工作，能够降低电源电路在休眠模式下的功耗。另外，由于休眠模式下仍然由电压跟随器向集成电路供电，因此，电子设备是带电休眠，能够在短时间内唤醒，提升用户的体验。

一个优选的方案是是，在休眠模式下，电源控制模块控制参考电压源间隙的向电压跟随器输出参考电压。

进一步的方案是，在休眠模式下，电源控制模块向时钟发生器输出信号，时钟发生器根据所接收的信号生成时钟信号，并向参考电压源输出时钟信号，参考电压源根据时钟信号来确定向电压跟随器输出电压的工作时间段和休眠时间段。

由此可见，在休眠模式下，参考电压源并不是持续工作的，而是间歇性的工作，使得参考电压源所消耗的电能较少，能够进一步减低电源电路在休眠模式下的功耗。

进一步的方案是，电源控制模块根据休眠模式下的功率需求调整向时钟发生器所输出的信号。

由此可见，针对电源电路在休眠模式下的功率调整，可以由电源控制模块根据实际需求动态调整时钟发生器所产生的时钟信号实现，使得功率的调整非常灵活、方便。

更进一步的方案是，从工作模式切换至休眠模式时，电源控制模块先使能电压跟随器和时钟发生器，并使能参考电压源模块的间歇工作模式，然后切换由电压跟随器向集成电路供电，最后关闭线性稳压器，并进入休眠模式。

可见，从工作模式切换至休眠模式时，通过先让电压跟随器启动，后关闭线性稳压器，可以避免切换过程中集成电路供电短暂停止的情况，确保集成电路始终获得低压电源，确保切换过程不会对集成电路的供电造成影响。

更进一步的方案是，从休眠模式切换至工作模式时，先使能参考电压源的持续工作模式，并使能线性稳压器，然后切换由线性稳压器向集成电路供电，最后关闭时钟发生器和电压跟随器，进入工作模式。

可见，从休眠模式切换至工作模式时，通过先让线性稳压器启动，后关闭电压跟随器，能够确保切换过程中集成电路的供电稳定。

附图说明

图1是本发明集成电路的电源电路实施例的结构框图。

图2是本发明集成电路的电源电路实施例在工作模式下的结构框图。

图3是本发明集成电路的电源电路实施例在休眠模式下的结构框图。

图4是本发明集成电路的电源电路的工作方法实施例从工作模式进入休眠模式的流程图。

图5是本发明集成电路的电源电路的工作方法实施例从休眠模式进入工作模式的流程图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的集成电路的电源电路用于向集成电路供电，例如向数字电路内核供电。本实施例通过在休眠模式下仅仅使用电压跟随器工作，而停止线性稳压器工作的方式来降低功耗，进一步的，在休眠模式下还让参考电压源间歇性的工作，能够进一步降低参考电压源的功耗，进而降低休眠模式下的功耗。

集成电路的电源电路实施例：

参见图1，本实施例具有电源控制模块11、参考电压源12、线性稳压器13、电压跟随器14和时钟发生器16，其中，电源控制模块11用于控制参考电压源12、线性稳压器13、电压跟随器14和时钟发生器16的工作，例如向参考电压源12、线性稳压器13、电压跟随器14和时钟发生器16发送控制信号以改变各个模块的工作状态，或者改变各个模块的工作模式。

线性稳压器13和电压跟随器14均接收参考电压源12输出的参考电压，并且接收外部的高压电压信号，并且将参考电压和高压电源转换成低压电源，将低压电源信号输出至集成电路20。本实施例中，线性稳压器13和电压跟随器14均可以向集成电路20供电，但并不是同时向集成电路供电20。当集成电路20处于工作模式时，由线性稳压器13向集成电路20供电，而集成电路20处于休眠模式时，由电压跟随器14向集成电路20供电。

在电子设备处于工作模式时，需要向集成电路20提供稳定的电压，此时，使用线性稳压器13向集成电路20供电。由于线性稳压器13输出的电压稳定性好，能够满足集成电路20在工作模式下的需求。参见图2，在工作模式下，线性稳压器13开启，而电压跟随器14被关闭，此时，仅仅由线性稳压器13向集成电路20供电。此时，线性稳压器13接收参考电压源12输出的参考电压和高压电源。并且，电源控制模块11向参考电压源12输出信号，使得参考电压源处于持续工作模式下。

但由于线性稳压器13自身的功耗较大，在电子设备处于休眠模式下，仍由线性稳压器13向集成电路20供电，则会导致由于线性稳压器13的功耗过大而导致电子设备在休眠模式下功耗较大，为此，本实施例设置了电压跟随器14，在电子设备处于休眠模式下，由电压跟随器14向集成电路20供电。虽然电压跟随器14输出的电压略有波动，但能够满足集成电路20在休眠模式下的供电需求。

为此，电源控制模块11需要根据电子设备当前的模式调整线性稳压器13和电压跟随器14的工作状态，例如在电子设备处于工作模式下，使得线性稳压器13开启并且使得电压跟随器14关闭，而电子设备处于休眠模式下，使得线性稳压器13关闭并且使得电压跟随器14开启。另外，线性稳压器13和电压跟随器14的输出端直接连接在一起，例如通过线路到同一个焊盘上，并且向集成电路20供电。

除了线性稳压器13的功耗较高，电源电路的参考电压源12的功耗也较高。为了降低电子设备在休眠模式下的功耗，本实施例还在电子设备处于休眠模式时，让参考电压源12间歇性的工作，也就是参考电压源12并非持续工作，而是在一个周期内，一部分时间处于工作状态，另一部分时间处于休眠状态。为了控制参考电压源12的间隙工作，本实施例设置了时钟发生器16，由时钟发生器16向参考电压源12输出时钟信号，参考电压源12根据该时钟信号调整在间隙工作模式下的工作时间段和休眠时间段的时长。

例如，参考电压源12在间隙工作模式下，一个周期的时长为A，在该周期内，工作时间段的时长为B，休眠时间段的时长为A-B。假设参考电压源12在持续工作模式下的功耗为W，则间歇工作模式下，参考电压源12的功耗为W×B/A。因此，通过改变A和B的值，也就是改变工作时间段和休眠时间段的时长，可以改变参考电压源12在间隙工作模式下的功耗。

参见图3，电源控制模块11向时钟发生器16发出控制信号，以控制时钟发生器16所输出的时钟信号的频率、占空比等，时钟发生器16向参考电压源12输出时钟信号，参考电压源12根据所接收到的时钟信号来调整工作时间段和休眠时间段的时长。例如，当参考电压源12接收到时钟信号的高电平，则处于工作时间段内，并向电压跟随器14输出参考电压，当参考电压源12接收到时钟信号的低电平时，则进入到休眠时间段，不向电压跟随器14输出参考电压。因此，电压控制模块11通过改变时钟发生器16输出的时钟信号的频率或者占空比可以调整参考电压源12的功耗。

集成电路的电源电路的工作方法实施例：

集成电路的电源电路工作时，当电子设备处于工作模式下，由线性稳压器向集成电路供电，而电子设备处于休眠模式下，仅仅由电压跟随器向集成电路供电，线性稳压器关闭。进一步的，在电子设备处于休眠模式下，参考电压源处于间隙工作模式，而电子设备处于工作模式下，参考电压源处于持续工作模式。

下面结合图4介绍电子设备从工作模式切换到休眠模式时，电源电路的切换过程。在工作模式下，线性稳压器开启，而电压跟随器被关闭。切换时，首先，电源控制模块执行步骤S11，使能电压跟随器和时钟发生器，此时，电压跟随器进入工作状态，但线性稳压器未被关闭，因此，线性稳压器仍然向集成电路供电。并且，在使能时钟发生器后，时钟发生器开始产生时钟信号，并将时钟信号发送至参考电压源。

然后，执行步骤S12，使能参考电压源的间隙工作模式，这样，参考电压源将从持续工作模式切换至间隙工作模式。优选的，参考电压源将按照时钟信号来调整在间隙工作模式下的工作时间段和休眠时间段的时长，从而改变参考电压源的功耗，避免参考电压源的功耗过高。进一步的，电源控制模块可以向时钟发生器输出信号，以改变时钟发生器所产生的时钟信号，进而调节参考电压源的工作时间段和休眠时间段的时长，进而实现对参考电压源的功耗的调整。

接着，执行步骤S13，由电压跟随器向集成电路供电，此时，由于线性稳压器还未关闭，电压跟随器和线性稳压器均向集成电路供电。然后，执行步骤S14，关闭线性稳压器。由于此时电压跟随器已经开启，因此，在线性稳压器关闭后，并不会导致集成电路的供电中止，确保集成电路得到稳定的供电。

最后，执行步骤S15，电子设备进入到休眠模式，这样，在休眠模式下，线性稳压器被关闭，而电压跟随器启动，且参考电压源在时钟发生器所产生的时钟信号的控制下间歇的运行，使得电子设备在休眠模式下的功耗降低。

如果电子设备需要从休眠模式切换至工作模式，需要执行如图5所示的流程。首先，电源控制模块执行步骤S21，使能参考电压源的持续工作模式，此时，参考电压源将不受时钟信号的影响而持续的工作，也就是持续的输出参考电压。然后，执行步骤S22，使能线性稳压器。由于在休眠模式下，线性稳压器处于关闭状态，而进入工作模式后，需要线性稳压器输出低压电源，为此，需要使得线性稳压源并使得线性稳压器开启。

接着，执行步骤S23，由线性稳压器向集成电路供电，此时，线性稳压器与电压跟随器均向集成电路供电。然后，执行步骤S24，关闭时钟发生器和电压跟随器。由于参考电压源已经进入持续工作模式，因此，时钟发生器所产生的时钟信号不对参考电压源起作用，此时，可以关闭时钟发生器且不会影响参考电压源的工作。并且，由于在电压跟随器关闭前，线性稳压器已经开启，此时关闭电压跟随器仍能够确保电子设备能够得到稳定的电压供给，不会导致集成电路的供电断续。最后，执行步骤S25，电子设备进入工作模式。

可见，电子设备在休眠模式下，仅仅由电压跟随器向集成电路供电，也就是在休眠模式下，线性稳压器是不工作的。由于电源电路中，线性稳压器的功耗较大，通过在休眠模式下将线性稳压器关闭，仅仅由电压跟随器工作，能够降低电源电路在休眠模式下的功耗。另外，由于休眠模式下仍然由电压跟随器向集成电路供电，因此，电子设备是带电休眠，可以在短时间内唤醒。

最后需要强调的是，以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.集成电路的电源电路，包括：

电源控制模块、参考电压源、线性稳压器和电压跟随器；

其特征在于：

所述参考电压源向所述线性稳压器以及所述电压跟随器输出参考电压，且所述线性稳压器与所述电压跟随器均接收高压电源，所述线性稳压器与所述电压跟随器的输出端连接在一起并向集成电路供电；

其中，在工作模式下，所述电源控制模块控制所述线性稳压器工作向所述集成电路供电；在休眠模式下，所述电源控制模块控制仅由所述电压跟随器向所述集成电路供电。

2.根据权利要求1所述的集成电路的电源电路，其特征在于：

在所述休眠模式下，所述电源控制模块控制所述参考电压源间隙的向所述电压跟随器输出参考电压。

3.根据权利要求2所述的集成电路的电源电路，其特征在于：

还设置有时钟发生器；

所述电源控制模块控制所述参考电压源间隙的向所述电压跟随器输出参考电压包括：所述参考电压源接收所述时钟发生器输出的时钟信号，并根据所述时钟信号来确定向所述电压跟随器输出电压的工作时间段和休眠时间段。

4.根据权利要求3所述的集成电路的电源电路，其特征在于：

所述时钟发生器还接收所述电源控制模块输出的信号以调整所述工作时间段和休眠时间段的时长。

5.集成电路的电源电路的工作方法，其特征在于，包括：

在工作模式下，电源控制模块使线性稳压器工作，所述线性稳压器接收参考电压源输出的参考电压以及高压电源，由所述线性稳压器向所述集成电路供电；

在休眠模式下，所述电源控制模块关闭所述线性稳压器，并使电压跟随器工作，所述电压跟随器接收参考电压源输出的参考电压以及高压电源，仅由所述线性稳压器向所述集成电路供电。

6.根据权利要求5所述的集成电路的电源电路的工作方法，其特征在于：

在所述休眠模式下，所述电源控制模块控制所述参考电压源间隙的向所述电压跟随器输出参考电压。

7.根据权利要求6所述的集成电路的电源电路的工作方法，其特征在于：

在所述休眠模式下，所述电源控制模块向时钟发生器输出信号，所述时钟发生器根据所接收的信号生成时钟信号，并向所述参考电压源输出所述时钟信号，所述参考电压源根据所述时钟信号来确定向所述电压跟随器输出电压的工作时间段和休眠时间段。

8.根据权利要求7所述的集成电路的电源电路的工作方法，其特征在于：

所述电源控制模块根据所述休眠模式下的功率需求调整向所述时钟发生器所输出的信号。

9.根据权利要求7或8所述的集成电路的电源电路的工作方法，其特征在于：

从所述工作模式切换至所述休眠模式时，所述电源控制模块先使能所述电压跟随器和所述时钟发生器，并使能所述参考电压源模块的间歇工作模式，然后切换由所述电压跟随器向所述集成电路供电，最后关闭所述线性稳压器，并进入所述休眠模式。

10.根据权利要求7或8所述的集成电路的电源电路的工作方法，其特征在于：

从所述休眠模式切换至所述工作模式时，先使能所述参考电压源的持续工作模式，并使能所述线性稳压器，然后切换由所述线性稳压器向所述集成电路供电，最后关闭所述时钟发生器和电压跟随器，进入所述工作模式。