CN204046555U - 一种功耗切换控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型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。本实用新型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。
Description
技术领域
本实用新型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
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。
实用新型内容
为了解决上述背景技术存在的问题，本实用新型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。
为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案：
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。
其中，上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LDO的使能端。
其中，上述电压判别模块为施密特触发器。
采用上述技术方案带来的有益效果：
（1）本实用新型的结构简单，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）本实用新型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。
附图说明
图1是本实用新型的结构图。
图2是本实用新型开启模块的电路图。
图3是第一开关闭合、第二开关断开时各点的电压波形图。
图4是第一开关断开、第二开关闭合时各点的电压波形图。
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，I1：第一电流镜输出电流，I2：第二电流镜输出电流。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
如图1所示本实用新型的结构图，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LDO和第二LDO（low dropout regulator），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。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LDO的使能端，用于使能第二LDO，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。
在本实施例中，电压判决模块为施密特触发器。
在本实施例中，如图2所示，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LDO的使能端。
本实用新型的工作原理为：
利用施密特触发器设置两个电压判决点Vs1和Vs2，一般可以考虑Vs1=1/3*VDD，Vs2=2/3*VDD，VDD是电源电压。根据这两个电压判决点，本实用新型有三种工作状态。
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LDO开启，此时第一开关K1闭合，第一电流镜的输出电流I1是第一LDO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I1*R1<Vs2，则保持第二开关K2断开，第二LDO不被使能唤醒。
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LDO的负载加大，I1也相应增大，如果I1*R1>Vs2，则第二开关K2闭合，同时开启模块发出使能信号，第二LDO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V1in、施密特触发器输出端电压V1out、第一开关K1电压、第二开关K2电压，单位是伏特。一开始V1in= I1*R1，只要V1in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V1in到达2V以后，K2立刻导通，同时第二LDO被使能唤醒，K1经过一段时间延时（此处是10.5uS）被关闭。
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I2是第二LDO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，I2相应减小，当I2*R1<Vs1，则第二开关K2断开，同时开启模块控制第二LDO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V1in、施密特触发器输出端电压V1out、第一开关K1电压、第二开关K2电压，单位是伏特。一开始V1in= I2*R1，只要V1in大于判别电路的判别点Vs1（此处Vs1为1V），则K1断开，K2闭合，假设图中从51uS开始，负载电流开始变小，当V1in下降到1V，K2立即被关闭，同时第二LDO休眠，K1经过一段时间延时（此处是10.5uS）重新闭合。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。
Claims (3)
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LDO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。
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|---|---|---|---|
| CN201420324913.4U CN204046555U (zh) | 2014-06-18 | 2014-06-18 | 一种功耗切换控制电路 |
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| CN201420324913.4U CN204046555U (zh) | 2014-06-18 | 2014-06-18 | 一种功耗切换控制电路 |
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| CN201420324913.4U Active CN204046555U (zh) | 2014-06-18 | 2014-06-18 | 一种功耗切换控制电路 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104092451B (zh) * | 2014-06-18 | 2017-01-25 | 无锡芯响电子科技有限公司 | 一种功耗切换控制电路 |
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2014
- 2014-06-18 CN CN201420324913.4U patent/CN204046555U/zh active Active
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