CN118642558A - 低压差线性稳压器、dc-dc电源及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低压差线性稳压器、DC‑DC电源及控制方法。低压差线性稳压器包括模拟电源产生电路和功率电源产生电路;模拟电源产生电路是一种开环结构,模拟电源产生电路包括第一供电模块,功率电源产生电路包括第二供电模块。在正常工作模式第一供电模块的驱动电流大于其在burst模式下的驱动电流,在正常工作模式下第二供电模块导通,功率电源产生电路输出功率电压,在burst模式下第二供电模块关断。本发明能够有效降低DC‑DC电源在burst模式下的静态功耗,有效提高DC‑DC电源的可靠性和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域,尤其涉及一种低压差线性稳压器(LDO)、DC-DC电源及控制方法。
背景技术
为了提高极轻载工作模式下DC-DC电源的效率,通常会引入burst(突发)模式来降低驱动芯片的静态功耗。在burst模式下,芯片会尽可能地关闭内部模块来减小静态电流,仅保留与退出burst模式有关的模块。然而,经研究发现:相关技术中DC-DC电源存在着静态电流功耗较高以及在从burst模式切换到正常工作模式时响应速度较慢等缺陷。
需要说明的是,公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明一般背景技术的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中DC-DC电源存在着在burst模式下功耗高、从burst模式切换到正常工作模式时响应速度慢以及在正常工作模式下如何使得基准电压产生电路模块更加安全可靠地工作等其中的一个或多个问题,提供一种低压差线性稳压器(LDO)、DC-DC电源及控制方法。本发明能够有效降低DC-DC电源在burst模式下的静态功耗,减小低压差线性稳压器的面积;进一步地,本发明还能够提高DC-DC电源从burst模式切换到正常工作模式的恢复速度,以及提高DC-DC电源的可靠性和稳定性。
为了达到上述目的,本发明通过以下技术方案实现,一种用于DC-DC电源的低压差线性稳压器,所述低压差线性稳压器包括模拟电源产生电路和功率电源产生电路,所述模拟电源产生电路和功率电源产生电路均连接在供电电压和GND之间;
所述模拟电源产生电路包括第一供电模块,所述第一供电模块的第一端耦接所述供电电压,所述第一供电模块的第二端用于输出工作电压,所述第一供电模块的控制端接收第一驱动电流,在正常工作模式下所述第一供电模块的所述第一驱动电流为第一电流,在burst模式下所述第一供电模块的所述第一驱动电流为第二电流,所述第一电流大于所述第二电流;
所述功率电源产生电路包括第二供电模块,所述第二供电模块的第一端耦接所述供电电压,所述第二供电模块的控制端接收第二驱动电流,在所述正常工作模式下所述第二供电模块导通,所述功率电源产生电路的第二供电模块的第二端输出所述功率电源产生电路输出所述功率电压,在所述burst模式下所述第二供电模块关断,所述功率电源产生电路的第二供电模块的第二端停止输出所述功率电压。
可选地,所述模拟电源产生电路还包括电流增强模块、分压模块以及第一稳压模块,所述电流增强模块的第一端、所述分压模块的第一端以及所述第一供电模块的第一端均与所述供电电压耦接;所述第一稳压模块的第一端、所述电流增强模块的第二端、所述分压模块的第二端以及所述第一供电模块的控制端耦接第一节点,所述第一节点输出所述第一驱动电流,所述电流增强模块的第三端接收工作模式控制信号,所述第一稳压模块的第二端接地。
可选地,当所述工作模式控制信号指示由所述正常工作模式切换到所述burst模式时,所述电流增强模块关断,使得所述第一节点输出的所述第一驱动电流由所述第一电流降低至所述第二电流;
当所述工作模式控制信号由所述burst模式切换到所述正常工作模式时,所述电流增强模块导通,使得所述第一节点输出的所述第一驱动电流由所述第二电流增大至所述第一电流。
可选地,所述模拟电源产生电路还包括第二稳压模块,所述第二稳压模块的第一端耦接所述第一供电模块的第二端,所述第二稳压模块的第二端接地。
可选地,在由所述burst模式切换到所述正常工作模式的预设时间段内,所述第二驱动电流叠加预设幅值的脉冲电流。
可选地,所述功率电源产生电路还包括上拉模块以及下拉模块;所述上拉模块的第一端耦接所述供电电压,所述上拉模块的第二端、所述下拉模块的第一端以及所述第二供电模块的控制端耦接第二节点,所述下拉模块的第二端接地;所述上拉模块的控制端以及所述下拉模块的控制端接收工作模式控制信号;在所述正常工作模式下,所述上拉模块导通且所述下拉模块关断,在所述burst模式下,所述上拉模块关断且所述下拉模块导通。
可选地,所述功率电源产生电路还包括预启动模块,所述预启动模块的第一端耦接所述供电电压,所述预启动模块的第二端耦接所述第二供电模块的控制端,所述预启动模块的控制端接收短脉宽信号,所述预启动模块的第三端接地。
可选地,所述短脉宽信号在由burst模式切换到正常工作模式的预设时间段内为高电平,所述预设时间段结束后所述短脉宽信号翻转为低电平;当所述短脉宽信号为高电平时,所述预启动模块导通,所述第二驱动电流叠加预设幅值的脉冲电流;当所述短脉宽信号为低电平时,所述预启动模块关断。
可选地,所述电流增强模块包括串联连接的第一电流源模块和第一开关;所述第一开关和接收所述工作模式控制信号,且当接收到的所述工作模式控制信号指示由正常工作模式切换到burst模式时,所述第一开关关断,所述第一电流源模块不提供恒定电流;当接收到的所述工作模式控制信号指示由burst模式切换到正常工作模式时,所述第一开关导通,所述第一电流源模块提供恒定电流。
可选地,所述上拉模块包括串联连接的第二电流源模块和第二开关;所述第二开关接收所述工作模式控制信号,且当接收到的所述工作模式控制信号指示由正常工作模式切换到burst模式时,所述第二开关关断,所述第二电流源模块不提供恒定电流;当接收到的所述工作模式控制信号指示由burst模式切换到正常工作模式时,所述第二开关导通,所述第二电流源模块提供恒定电流。
可选地,所述第一电流源模块和/或所述第二电流源模块为可调电流源模块,所述可调电流源模块包括电流源逻辑处理模块、可调电流源主模块以及子电流源模块;
所述电流源逻辑处理模块的第一端用于接收所述工作模式控制信号,所述电流源逻辑处理模块的第二端、所述可调电流源主模块的第一端以及所述子电流源模块的第一端接收输入电流;
所述电流源逻辑处理模块的第三端和第四端、以及所述可调电流源主模块的控制端和所述子电流源模块的控制端耦接第三节点,所述可调电流源主模块的第二端接地,所述子电流源模块的第二端作为输出端输出恒定电流;
所述电流源逻辑处理模块,被配置为当所述工作模式控制信号指示由正常工作模式切换到burst模式时关断所述可调电流源主模块和所述子电流源模块;当所述工作模式控制信号指示由burst模式切换到正常工作模式时导通所述可调电流源主模块和所述子电流源模块。
可选地,所述可调电流源模块包括至少两个子电流源模块;每个所述子电流源模块的第一端接收输入电流,每个所述子电流源模块的控制端、所述电流源逻辑处理模块的第三端、第四端以及所述可调电流源主模块的控制端耦接第三节点,每个所述子电流源模块的第二端分别输出各自的恒定电流。
可选地,所述第一电流源模块为所述可调电流源模块,所述第一电流源模块的至少一个子电流源模块输出恒定电流给所述电流增强模块,所述上拉模块中的第二电流源模块为所述第一电流源模块的剩余的子电流源模块中的至少一个子电流源模块,所述第一电流源模块的剩余的子电流源模块中的至少一个子电流源模块输出恒定电流给所述上拉模块。
可选地,所述第二电流源模块为所述可调电流源模块,所述第二电流源模块的至少一个子电流源模块输出恒定电流给所述上拉模块,所述电流增强模块中的第一电流源模块为所述第二电流源模块的剩余的子电流源模块中的至少一个子电流源模块,所述剩余的子电流源模块中的至少一个子电流源模块输出恒定电流给所述上拉模块。
可选地,所述电流增强模块中的所述第一电流源模块和所述上拉模块中的第二电流源模块均为独立的所述可调电流源模块,所述第一电流源模块中的所述子电流源模块输出恒定电流给所述电流增强模块,所述第二电流源模块中的所述子电流源模块输出恒定电流给上拉模块。可选地,第一供电模块包括第一功率开关管,所述第一功率开关管的第一端耦接所述供电电压,所述第一功率开关管的控制端耦接所述第一节点,所述第一功率开关管的第二端输出所述工作电压。
可选地,所述第一稳压模块包括并联连接的第一电容和第一稳压器。
可选地,所述第一稳压器包括第一齐纳二极管,所述第一齐纳二极管的负极耦接所述第一节点,所述第一齐纳二极管的正极接地。
可选地,所述第一稳压模块包括串联连接的晶体管,且每个所述晶体管的栅极与漏极相连。
可选地,所述分压模块包括阻值大于第一预设阻值的第一电阻。
可选地,所述第二稳压模块包括第二电容。
可选地,所述电流源逻辑处理模块包括第二功率开关管以及串联连接的第一非门和第二非门,所述第一非门的输入端用于接收所述工作模式控制信号,所述第二非门的输出端耦接所述第二功率开关管的控制端,所述第二功率开关管的第一端接收输入电流,所述第二功率开关管的第二端耦接所述第三节点。
可选地,所述可调电流源主模块包括主电流源和第三功率开关管,所述主电流源的第一端、所述第三功率开关管的第一端以及所述第三功率开关管的控制端耦接所述第三节点,所述第三功率开关管的第二端接收输入电流。
可选地,所述子电流源模块包括第四功率开关管,所述第四功率开关管的第一端接收输入电流,所述第四功率开关管的控制端耦接所述第三节点,所述第四功率开关管的第二端作为输出端提供恒定电流。
可选地,所述可调电流源模块还包括启动加速模块,所述启动加速模块的第一端与所述电流源逻辑处理模块的第三端耦接,所述启动加速模块的第二端耦接所述第三节点。
可选地,所述启动加速模块包括第三非门和容值小于第一预设容值的第三电容,所述第三非门与所述第三电容串联连接于第四节点。
可选地,所述第一预设容值小于或等于所述第三节点的寄生电容的容值。
可选地,所述第二供电模块包括第五功率开关管,所述第五功率开关管的第一端耦接所述供电电压,所述第五功率开关管的控制端耦接所述第二节点,所述第五功率开关管的第二端输出所述功率电压。
可选地,所述下拉模块包括第三开关;所述第三开关用于接收所述工作模式控制信号,且当接收到的所述工作模式控制信号由正常工作模式切换到burst模式时,所述第三开关导通;当接收到的所述工作模式控制信号指示由burst模式切换到正常工作模式时,所述第三开关关断。
可选地,所述功率电源产生电路还包括第三稳压模块,所述第三稳压模块的第一端耦接所述第二节点,所述第三稳压模块的第二端接地。
可选地,所述第三稳压模块包括并联连接的第四电容以及第二稳压器;所述第四电容的容值大于第二预设容值。
可选地,所述第二稳压器包括第二齐纳二极管,所述第二齐纳二极管的负极耦接所述第二节点,所述第二齐纳二极管的正极接地。
可选地,所述功率电源产生电路还包括第四稳压模块,所述第四稳压模块的第一端耦接所述第二供电模块的第二端,所述第四稳压模块的第二端接地。
可选地,所述第四稳压模块包括第五电容。
可选地,所述预启动模块包括第六功率开关管、第七功率开关管、第二电阻以及第四开关,所述第六功率开关管的第二端以及所述第七功率开关管的第二端耦接所述供电电压,所述第六功率开关管的控制端、所述第六功率开关管的第一端、所述第七功率开关管的控制端以及所述第二电阻的第一端耦接,所述第七功率开关管的第一端耦接所述第二节点,所述第二电阻的第二端耦接所述第四开关的第一端,所述第四开关的第二端接地。
可选地,所述低压差线性稳压器还包括短脉宽产生模块,所述短脉宽产生模块用于根据所述工作模式控制信号产生所述短脉宽信号。
可选地,所述短脉宽产生模块包括RC延时电路、时钟信号延时电路或逻辑门延时电路。
可选地,所述RC延时电路包括第四非门、第八功率开关管、第九功率开关管、第三电阻、第六电容以及或非门;
所述第四非门的输入端用于接收所述工作模式控制信号,所述第四非门的输出端、所述八功率开关管的控制端、所述第九功率开关管的控制端以及所述或非门的第一输入端耦接,所述第八功率开关管的第一端用于获取工作电压,所述第八功率开关管的第二端耦接所述第三电阻的第一端、所述第九功率开关管的第一端、所述第三电阻的第二端、所述第六电容的第一端以及所述或非门的第二输入端耦接第五节点,所述第九功率开关管的第二端以及所述第六电容的第二端接地,所述或非门的输出端用于提供所述短脉宽信号。
为了实现上述目的,本发明还提供了一种DC-DC电源,所述DC-DC电源包括上述任一项所述的低压差线性稳压器。
可选地,所述DC-DC电源还包括用于提供工作基准电压的burst模式基准电压产生模块以及用于提供功率基准电压的正常模式基准电压产生模块,所述burst模式基准电压产生模块的静态电流小于所述正常模式基准电压产生模块的静态电流。
可选地,所述burst模式基准电压产生模块和所述正常模式基准电压产生模块的基准电压产生电路结构相同;所述电路结构包括第十功率开关管、第十一功率开关管、第十二功率开关管、第十三功率开关管、第十四功率开关管、第十五功率开关管、第四电阻、第五电阻;所述第十功率开关管的第一端、所述第十一功率开关管的第一端以及所述第十二功率开关管的第一端用于获取所述工作电压,所述第十功率开关管的控制端、所述第十一功率开关管的控制端、所述第十一功率开关管的第二端、所述第十二功率开关管的控制端以及所述第十四功率开关管的第一端耦接,所述第十功率开关管的第二端、所述第十三功率开关管的第一端、所述第十三功率开关管的控制端以及所述第十四功率开关管的控制端耦接,所述第十四功率开关管的第二端耦接所述第四电阻,所述第十二功率开关管的第二端以及所述第五电阻的第一端耦接作为输出端用以提供基准电压,所述第五电阻的第二端、所述第十五功率开关管的控制端以及所述第十五功率开关管的第一端耦接,所述第十三功率开关管的第二端、所述第四电阻的第二端以及所述第十五功率开关管的第二端接地;其中,所述burst模式基准电压产生模块的电路结构的所述第五电阻的阻值大于所述正常模式基准电压产生模块的电路结构的所述第五电阻的阻值。
可选地,所述DC-DC电源还包括burst退出检测模块,所述burst退出检测模块包括比较器、第六电阻、第七电阻、第十六功率开关管、第十七功率开关管以及第七电容;所述比较器的输出端、所述比较器的第一端、所述第六电阻的第一端以及所述第十六功率开关管的第一端用于获取工作电压,所述第六电阻的第二端、所述第十六功率开关管的控制端以及所述第十七功率开关管的第一端耦接第六节点,所述第十六功率开关管的控制端以及所述第七电容的第一端耦接第七节点,所述第十六功率开关管的第二端、所述第七电容的第二端以及所述第七电阻的第一端耦接第八节点作为所述burst退出检测模块的输出端用以提供所述工作模式控制信号,所述第十七功率开关管的第二端以及所述第七电阻的第二端接地;
所述burst退出检测模块,被配置为当所述比较器接收到的第一基准电压小于接收到的反馈电压时,输出的所述工作模式控制信号指示由burst模式切换到正常工作模式。
可选地,所述DC-DC电源还包括导通时间产生模块、驱动模块、电流检测模块、驱动控制模块以及第十八功率开关管和第十九功率开关管;所述模拟电源产生电路为所述导通时间产生模块、burst模式基准电压产生模块、正常模式基准电压产生模块、所述低压差线性稳压器的短脉宽产生模块以及所述burst退出检测模块提供工作电压,所述功率电源产生电路为所述驱动模块提供功率电压。
可选地,在所述burst模式下,所述低压差线性稳压器的功率电源产生电路和短脉宽产生模块、以及所述导通时间产生模块、所述驱动模块、所述驱动控制模块、所述第十八功率开关管和所述第十九功率开关管不工作。
为了实现上述目的,本发明还提供了一种用于DC-DC电源的控制方法,所述DC-DC电源包括具有第一供电模块的模拟电源产生电路和具有第二供电模块的功率电源产生电路,所述控制方法,包括:
向所述第一供电模块提供第一驱动电流,以使得所述模拟电源产生电路输出工作电压;且在正常工作模式所述第一驱动电流为第一电流,在burst模式下所述第一驱动电流为第二电流,所述第一电流大于所述第二电流;
在所述burst模式下,控制所述第二供电模块关断,以使得所述功率电源产生电路停止输出功率电压;
在正常工作模式下,向所述第二供电模块提供第二驱动电流控制所述第二供电模块导通,以使得所述功率电源产生电路输出所述功率电压。
可选地,所述控制方法用于控制上述任一项所述的DC-DC电源。
与现有技术相比,本发明提供的低压差线性稳压器、DC-DC电源及控制方法,具有以下有益效果:
本发明提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器包括模拟电源产生电路和功率电源产生电路,所述模拟电源产生电路和功率电源产生电路均连接在供电电压和GND之间;所述模拟电源产生电路包括第一供电模块,所述第一供电模块的第一端耦接所述供电电压,所述第一供电模块的第二端输出工作电压,所述第一供电模块的控制端用于接收第一驱动电流,在正常工作模式下所述第一供电模块的所述第一驱动电流为第一电流,在burst模式下所述第一供电模块的所述第一驱动电流为第二电流,所述第一电流大于所述第二电流;所述功率电源产生电路包括第二供电模块,所述第二供电模块的第一端耦接所述供电电压,所述第二供电模块的控制端接收第二驱动电流,在所述正常工作模式下所述第二供电模块导通,所述功率电源产生电路的第二供电模块的第二端输出功率电压,在所述burst模式下所述第二供电模块关断,所述功率电源产生电路的第二供电模块的第二端停止输出所述功率电压。由此,本发明提供的低压差线性稳压器包括模拟电源产生电路和功率电源产生电路,模拟电源产生电路和功率电源产生电路均为开环结构,能够使得采用本发明提供的低压差线性稳压器的DC-DC电源具有更好的稳定性。进一步地,在正常工作模式下和burst模式下的不同之处仅在于所述模拟电源产生电路的第一供电模块的第一驱动电流的大小不同,而第一供电模块的控制端的电压保持稳定,从而进一步使得模拟电源产生电路提供的工作电压更加稳定。更进一步地,对于第一供电模块的第一驱动电流,在正常工作模式下的第一电流大于在burst模式下的第二电流,从而实现了burst模式下的低功耗。
进一步地,所述第一电流源模块和/或所述第二电流源模块为可调电流源模块,所述可调电流源模块包括电流源逻辑处理模块、可调电流源主模块以及子电流源模块,且当所述工作模式控制信号指示由正常工作模式切换到burst模式时关断所述可调电流源主模块和所述子电流源模块;当所述工作模式控制信号指示由burst模式切换到正常工作模式时导通所述可调电流源主模块和所述子电流源模块。由此,在burst模式下,通过关断可调电流源模块中的全部电流支路(即所述可调电流源主模块和所述子电流源模块),能够进一步降低burst模式下的功耗。更进一步地,所述可调电流源模块还包括启动加速模块。由此,通过启动加速模块,能够提升从burst模式到正常工作模式的切换速度,从而在满足低功耗要求的情况下,加快子电流源模块提供恒定电流的速度,有利于正常工作模式的快恢复。
再进一步地,所述功率电源产生电路还包括预启动模块,通过预启动模块,在burst模式切换到正常工作模式的预设时间段内使得第二驱动电流叠加预设幅值的脉冲电流(时间短幅值大),这样既能加快所述第二供电模块的控制端的电压上升速度,从而加快正常工作模式的唤醒速度,同时又不影响正常工作模式下的功耗。
由于本发明提供的DC-DC电源及控制方法,与本发明提供的低压差线性稳压器属于同一发明构思,因此,本发明提供的DC-DC电源及控制方法至少具有本发明提供的低压差线性稳压器的所有优点,有关本发明提供的DC-DC电源及控制方法的有益效果,请参见上文中有关本发明提供的低压差线性稳压器的有益效果的描述,在此不再赘述。
进一步地,本发明提供的DC-DC电源,包括用于提供工作基准电压的burst模式基准电压产生模块以及用于提供功率基准电压的正常模式基准电压产生模块,所述burst模式基准电压产生模块的静态电流小于所述正常模式基准电压产生模块的静态电流。由此,burst模式下的基准电压产生电路和正常工作模式下的基准电压产生电路完全分开,正常模式基准电压产生模块的静态电流较大,能够增强其抗干扰能力,从而在满足稳定性及低功耗要求的同时,能够保证正常工作模式下正常模式基准电压产生模块可以安全可靠的工作,从而进一步提升DC-DC电源的性能。
本发明提供的DC-DC电源还包括burst退出检测模块,通过burst退出检测模块能够在保证低功耗的前提下,加快burst模式退出的检测速度。
附图说明
图1为相关技术中LDO模块的VDD产生模块的一具体示例图;
图2为采用本发明提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器的一具体应用示意图;
图3为采用本发明提供的低压差线性稳压器与相关技术中VDD表现为阻尼震荡的波形对比示意图;
图4为本发明实施例一提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器的示意图;
图5为本发明实施例一提供的低压差线性稳压器的模拟电源产生电路的第一稳压模块的另一具体示例的示意图;
图6为本发明实施例二提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器的示意图;
图7为本发明实施例三提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器的示意图;
图8为本发明实施例四提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器的可调电流源模块其中一具体示例的结构示意图;
图9为本发明实施例五提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器的可调电流源模块的示意图;
图10为本发明实施例六提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器的短脉宽产生模块的结构示意图;
图11为本发明实施例六提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器的关键信信号波形示意图;
图12为本发明实施例七其中一实施方式提供的DC-DC电源的burst模式基准电压产生模块和正常模式基准电压产生模块的结构示意图;
图13为本发明实施例七另一实施方式提供的DC-DC电源的burst退出检测模块的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明提供的低压差线性稳压器、DC-DC电源及控制方法的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
应当明白,当元件被称为"连接到"、“耦接”其它元件时,其可以直接地连接其它元件,或者可以存在居间的元件。相反,当元件被称为"直接连接到"其它元件时,则不存在居间的元件。
为了更便于理解和阐述本发明,在对本明提供的低压差线性稳压器、DC-DC电源及控制方法的具体实施方式进行详细说明之前,先对提出本发明的主要探究内容简要描述,然后简要说明本发明的核心思想,最后对本发明提供的低压差线性稳压器、DC-DC电源及控制方法的具体实施方式予以详细说明。
经研究发现:
首先,相关技术中的VDD产生模块通常为闭环电路。示例性地,请参见图1,图1为相关技术中VDD产生模块的一具体示例图。如图1所示,相关技术中的VDD产生模块110包括第一运放模块AMP01、分压电阻R01和R02、功率开关管MN01以及用于滤波的电容C01,这些模块构成了从输入的基准电压VREF到输出工作电压VDD的完整闭环电路。首先,为了保证正常工作模式下第一运放模块AMP01响应较快,第一运放模块AMP01中的电流不能太小,而这和burst模式下实现静态低功耗是相互矛盾的。再者,第一运放模块AMP01工作在外部供电电压VIN下,对于宽输入电压范围的DC-DC电源来说,供电电压VIN可达上百伏,这就要求第一运放模块AMP01中需要使用大量耐高压的器件,耐高压器件还会极大地增大芯片的面积。另外,闭环电路还需要考虑稳定性问题,该闭环电路的主极点通常在第一运放模块AMP01的输出端ND01点,次极点在LDO模块110的输出端ND02点,为了减小ND02点的纹波,电容C01通常较大,而在burst模式下,ND02点的输出电流会大幅度减小,即流过功率开关管MN01的电流会大幅度减小,这会导致ND02点的交流阻抗大幅度增大。为了减小ND02点纹波,电容C01已经比较大了,如果ND02点交流阻抗再比较大,会导致ND02点的极点与ND01点的极点较为接近,从而使得次级点向主极点靠近,进一步恶化闭环电路的稳定性。
其次,现有技术的基准电压产生模块通常由带隙基准电压产生电路实现,为了使DC-DC电源在burst模式下低功耗,带隙基准电压产生电路的整体电流小,然而,一旦DC-DC电源切换到正常工作模式,频繁的开关动作会导致基准电压发生较大的波动,基准电压来不及恢复,严重时导致整个DC-DC电源系统失效。进一步,随着外部负载电流的增大,带隙基准电压产生电路内部温度会升高,随着温度的升高,功率开关管的寄生二极管对地漏电,会导致输出基准电压偏离设计值。
其次,现有技术中DC-DC电源的工作模式检测模块通常由带隙基准电压产生电路实现,工作模式检测模块的核心是一个比较器,比较外部反馈电压与基准电压的大小,当外部反馈电压降低至基准电压以下时,退出burst模式,进入正常工作模式。为了使DC-DC电源在burst模式下低功耗,该比较器需要的电流小,会导致比较器的延时较长,不利于芯片的快速唤醒。
基于上述研究,本发明提供了一种低压差线性稳压器、DC-DC电源及控制方法,本发明能够有效降低DC-DC电源在burst模式下的静态功耗,减小低压差线性稳压器的面积。进一步地,本发明还能够显著提高DC-DC电源从burst模式切换到正常工作模式的恢复速度以及DC-DC电源的可靠性和稳定性。
实施例一
本实施例提供了一种用于DC-DC电源的低压差线性稳压器。示例性地,请参见图2和图4,其中,图2为采用本发明提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器的一具体应用示意图;图4为本实施例提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器的示意图。从图2和图4可以看出,本发明提供的一种用于DC-DC电源的低压差线性稳压器200包括模拟电源产生电路210和功率电源产生电路220,所述模拟电源产生电路210和功率电源产生电路220均连接在供电电压VIN和GND之间。所述模拟电源产生电路210包括第一供电模块211,所述第一供电模块211的第一端耦接所述供电电压VIN,所述第一供电模块211的第二端输出工作电压VDD,所述第一供电模块211的控制端接收第一驱动电流,在正常工作模式下所述第一供电模块211的所述第一驱动电流为第一电流,在burst模式下所述第一供电模块211的所述第一驱动电流为第二电流,所述第一电流大于所述第二电流。所述功率电源产生电路220包括第二供电模块221,所述第二供电模块221的第一端耦接所述供电电压VIN,所述第二供电模块221的控制端接收第二驱动电流,在所述正常工作模式下所述第二供电模块221导通,所述功率电源产生电路220的第二供电模块221的第二端输出所述功率电压PVDD,在所述burst模式下所述第二供电模块221关断,所述功率电源产生电路220的第二供电模块221的第二端停止输出所述功率电压PVDD。
由此可见,本发明提供的低压差线性稳压器包括模拟电源产生电路210和功率电源产生电路220,模拟电源产生电路210和功率电源产生电路220均为开环结构,能够使得采用本发明提供的低压差线性稳压器的DC-DC电源具有更好的稳定性。进一步地,在正常工作模式下和burst模式下的不同之处仅在于所述模拟电源产生电路210的第一供电模块211的第一驱动电流的大小不同,而第一供电模块211的控制端的电压保持稳定,从而进一步使得模拟电源产生电路210提供的工作电压VDD更加稳定。更进一步地,对于第一供电模块211的第一驱动电流,在正常工作模式下的第一电流大于在burst模式下的第二电流,从而实现了burst模式下的低功耗。
示例性地,请参见图3,图3为采用本发明提供的低压差线性稳压器与相关技术中VDD表现为阻尼震荡的波形对比示意图。图3中,虚线为现有技术中VDD产生模块产生的工作电压VDD的波形示意图,黑色实线为本发明提供的低压差线性稳压器的模拟电源产生电路210产生的工作电压VDD的波形示意图。从图3可以看出,现有技术中VDD产生模块产生的工作电压VDD表现为存在阻尼震荡,稳定性较差;而本发明提供的低压差线性稳压器的模拟电源产生电路产生的工作电压VDD具有较好的稳定性。
优选地,请继续参见图4,从图4可以看出,本实施例提供的所述低压差线性稳压器,所述模拟电源产生电路210还包括电流增强模块212、分压模块213以及第一稳压模块214;所述电流增强模块212的第一端以及所述分压模块213的第一端均与所述供电电压VIN耦接,所述第一稳压模块214的第一端、所述电流增强模块212的第二端、所述分压模块213的第二端以及所述第一供电模块211的控制端耦接第一节点A211,所述第一节点A211输出所述第一驱动电流,所述电流增强模块212的第三端用于接收工作模式控制信号BURST_END,所述第一稳压模块214的第二端接地。
优选地,在其中一些示范性实施方式中,当所述工作模式控制信号BURST_END指示由所述正常工作模式(工作模式控制信号BURST_END为低高电平)切换到所述burst模式(工作模式控制信号BURST_END为高低电平)时,所述电流增强模块212关断,使得所述第一节点A211输出的所述第一驱动电流由所述第一电流降低至所述第二电流,当所述工作模式控制信号BURST_END由所述burst模式切换到所述正常工作模式时,所述电流增强模块212导通,使得所述第一节点A211输出的所述第一驱动电流由所述第二电流增大至所述第一电流。
由此可见,本发明提供的低压差线性稳压器的模拟电源产生电路210包括第一供电模块211、电流增强模块212、分压模块213以及第一稳压模块214,是一种开环结构,由此无需考虑低压差线性稳压器在工作过程中的稳定性。进一步地,当所述工作模式控制信号BURST_END指示由正常工作模式切换到burst模式时,所述电流增强模块212关断,保留了分压模块213和第一稳压模块214形成的通路,而该通路连接在供电电压VIN和接地端GND之间,且分压模块213和第一稳压模块214之间的第一节点A211耦接所述第一供电模块211的控制端,该通路的存在能够保证第一节点A211的电压不变低,;亦即在工作模式切换过程中,所述分压模块213和所述第一稳压模块214使得所述第一节点A211处的电压保持稳定,从而有效保证了本发明的低压差线性稳压器提供的工作电压VDD更加稳定;进一步地,通过合理选择所述分压模块213(比如选取阻值较大的分压电阻),能够使得流过分压模块213的电流足够小,从而实现burst模式下的低功耗。
优选地,在其中一些示范性实施方式中,请继续参见图4,从图4可以看出,第一供电模块211包括第一功率开关管MN211,所述第一功率开关管MN211的第一端用于获取所述供电电压VIN,所述第一功率开关管MN211的控制端耦接所述第一节点A211,所述第一功率开关管MN211的第二端输出端所述工作电压VDD。
在其中一些示范实施方式中,请继续参见图4,从图4可以看出,所述电流增强模块212包括串联连接的第一电流源模块(图4中为第一电流源I211)和第一开关S211;所述第一开关S211用于接收所述工作模式控制信号BURST_END;且当接收到的所述工作模式控制信号BURST_END指示由正常工作模式切换到burst模式时,所述第一开关S211关断,所述第一电流源模块不提供恒定电流;当接收到的所述工作模式控制信号BURST_END指示由burst模式切换到正常工作模式时,所述第一开关S211导通,所述第一电流源模块提供恒定电流。由此,一方面,在burst模式时关断第一开关S211从而关断电流增强模块212,能够实现burst模式下的低功耗;另一方面,在正常工作模式导通第一开关S211从而使得第一电流源模块能够提供恒定电流,以大幅度提高第一节点A211的流入电流,从而增强第一节点A211的抗干扰能力,进而使得模拟电源产生电路210更加稳定可靠地工作,进而提升其性能。
需要说明的是,上文中,所述第一电流源模块为第一电流源I211仅是较佳实施方式的示例性说明,而非本发明的限制,本发明对所述第一电流源模块的具体实现方式不作过多限定。举例而言,在其他的实施方式中,第一电流源I211也可以采用电阻替代,同样能够使得模拟电源产生电路210更加稳定可靠地工作,进而提升其性能。
在其中一些示范实施方式中,所述第一稳压模块214包括并联连接的第一电容C211和第一稳压器(示例性地,如图4中的第一齐纳二极管Z211)。由此,利用第一稳压器的稳压效果,能够保证第一供电模块211以及采用工作电压VDD供电的低压模块(比如包括但不限于下文中的burst退出检测模块400等)不会被破坏,从而保证采用本发明提供的低压差线性稳压器的DC-DC电源的可靠性。
示例性地,所述第一稳压器包括第一齐纳二极管Z211,所述第一齐纳二极管Z211的负极耦接所述第一节点A211,所述第一齐纳二极管Z211的正极接地。由此,采用第一齐纳二极管Z211稳压效果好,价格低廉。
优选地,在另外一些实施方式中,所述第一稳压模块214也可以采用其他的实现方式。示例性地,请参见图5,图5为本实施例提供的低压差线性稳压器的模拟电源产生电路210的第一稳压模块214的另一具体示例的示意图。从图5可以看出,在该实施方式中,所述第一稳压模块214包括串联连接的晶体管,且每个所述晶体管的栅极与漏极相连。由此,通过工作于低阻态的导通状态的串联晶体管,同样具有较好的稳压效果。
需明白的是,本文中的所述第一稳压模块214包括并联连接的第一电容C211和第一稳压器(示例性地,如图4中的第一齐纳二极管Z211)或包括串联连接的晶体管仅是较佳实施方式的示例性说明,而非本发明的限制,在其他的实施方式中,所述第一稳压模块214也可以采用其他的稳压结构实现。在此,不再一一示例。进一步地,所述第一稳压器采用齐纳二极管仅是优选实施方式的示范性说明,本发明对所述第一稳压器的具体实现方式不作过多下定。举例而言,所述第一稳压器可以为但不限于为齐纳二极管(稳压二极管)、Zener稳压器和三端稳压器等。
优选地,请继续参见图4,从图4可以看出,所述分压模块213包括阻值大于第一预设阻值的第一电阻R211。由此,所述第一电阻R211的阻值大于第一预设阻值,能够使得在burst模式下流过分压模块213的电流足够小,从而进一步降低burst模式下的功耗。需要说明的是,本发明对所述第一预设阻值的具体取值不作过多限定,比如说第一预设阻值为40MΩ。
需要说明的是,上文中,所述分压模块213包括阻值大于第一预设阻值的第一电阻R211仅是较佳实施方式的示例性说明,而非本发明的限制,本发明对所述分压模块213的具体实现方式不作过多限定。举例而言,在其他的实施方式中,第一电阻R211也可以采用电流源替代,只要能够使得在burst模式下流过分压模块213的电流足够小,能够降低burst模式下的功耗即可。
具体地,请继续参见图4,当工作模式控制信号BURST_END指示由正常工作模式切换到burst模式时,工作模式控制信号BURST_END信号控制第一开关S211关断;即在burst模式下,第一开关S211关断,仅保留第一电阻R211到第一节点A211的通路。首先,第一电阻R211和第一齐纳二极管Z211连接在供电电压VIN与接地端GND之间,第一电阻R211和第一齐纳二极管Z211之间的第一节点A211与第一功率开关管MN211的栅极相连,第一齐纳二极管Z211会反偏,第一节点A211会对地漏电,但是由于该通路的存在保证了第一节点A211电压不会因长时间漏电而变低,第一节点A211的电压不变低,则第一功率开关管MN211的栅极电压不变低,第一功率开关管MN211的栅极电压恒定,如果负载电流变化不大,栅源电压VGS的变化将会很小(mV级别),从而保证输出的工作电压VDD的恒定,进而保证了工作电压VDD(模拟电源)的稳定。其次,通过合理选择第一电阻R211的阻值(比如选择阻值为40MΩ的电阻),能够满足全输入电压范围内低功耗的需求。具体地,流过第一电阻R211的电流等于(VIN-第一齐纳二极管Z211的击穿电压)/第一电阻R211的阻值,第一电阻R211的阻值越大,流过第一电阻R211的电流越小,由此实现了模拟电源产生电路210的低功耗。
当工作模式控制信号BURST_END指示由burst模式切换到正常工作模式时,工作模式控制信号BURST_END控制第一开关S211导通;在正常工作模式下,第一开关S211闭合,增加了第一电流源I211到第一节点A211的通路,能够大幅度提高第一节点A211的流入电流,从而增强了第一节点A211的抗干扰能力。
接下来,对本实施例提供的低压差线性稳压器的功率电源产生电路220予以说明如下:
优选地,在其中一种示范性实施方式中,请继续参见图4,从图4可以看出,所述第二供电模块221包括第五功率开关管MN221,所述第五功率开关管MN221的第一端用于获取供电电压VIN,所述第五功率开关管MN221的控制端耦接所述第二节点B221,所述第五功率开关管MN221的第二端输出功率电压PVDD。
进一步地,在其中一些示范性实施方式中,请继续参见图4,从图4可以看出,所述功率电源产生电路220还包括上拉模块222以及下拉模块223。所述上拉模块222的第一端耦接所述供电电压VIN,所述上拉模块222的第二端、所述下拉模块223的第一端以及所述第二供电模块221的控制端耦接第二节点B221,所述下拉模块223的第二端接地;所述上拉模块222的控制端以及所述下拉模块223的控制端用于接收所述工作模式控制信号BURST_END。且在所述正常工作模式下,所述上拉模块222导通且所述下拉模块223关断;在所述burst模式下,所述上拉模块222关断且所述下拉模块223导通。
由此,本发明提供的低压差线性稳压器,当所述工作模式控制信号BURST_END指示由正常工作模式切换到burst模式时,关断所述上拉模块222导通所述下拉模块223,从而将功率电压PVDD降低至零,近而关断功率电源产生电路220下的电路,满足了低功耗。
请继续参见图4,从图4可以看出,所述上拉模块222包括串联连接的第二电流源模块(图4中以第二电流源I221示例)和第二开关S221;所述第二开关S221用于接收所述工作模式控制信号BURST_END,且当接收到的所述工作模式控制信号BURST_END指示由正常工作模式切换到burst模式时,所述第二开关S221关断,所述第二电流源模块不提供恒定电流;当接收到的所述工作模式控制信号BURST_END指示由burst模式切换到正常工作模式时,所述第二开关S221导通,所述第二电流源模块提供恒定电流。由此,通过上拉模块222能够使得功率电源产生电路220更加稳定可靠地工作,进而提升其性能。
需明白的是,上文中,所述第二电流源模块为第二电流源I221仅是较佳实施方式的示例性说明,而非本发明的限制,本发明对所述第二电流源模块的具体实现方式不作过多限定。举例而言,在其他的实施方式中,第二电流源模块也可以采用电阻替代,同样能够使得功率电源产生电路220更加稳定可靠地工作,进而提升其性能。
较佳地,所述下拉模块223包括第三开关S222;所述第三开关S222用于接收所述工作模式控制信号BURST_END,且当接收到的所述工作模式控制信号BURST_END指示由正常工作模式切换到burst模式时,所述第三开关S222导通;当接收到的所述工作模式控制信号BURST_END指示由burst模式切换到正常工作模式时,所述第三开关S222关断。
在其中一些优选实施方式中,请继续参见图4,从图4可以看出,本实施例提供的低压差线性稳压器的所述功率电源产生电路220还包括第三稳压模块224,所述第三稳压模块224的第一端耦接所述第二节点B221,所述第三稳压模块224的第二端接地。
优选地,所述第三稳压模块224包括并联连接的第四电容C221以及第二稳压器;所述第四电容C221的容值大于第二预设容值。
进一步地,所述第二稳压器包括第二齐纳二极管Z221,所述第二齐纳二极管Z221的负极耦接所述第二节点B221,所述第二齐纳二极管Z221的正极接地。
在其中一些示范性实施方式中,请继续参见图4,从图4可以看出,所述功率电源产生电路220还包括第四稳压模块225,所述第四稳压模块225的第一端耦接所述第二供电模块221的第二端,所述第四稳压模块225的第二端接地。较佳地,所述第四稳压模块225包括第五电容C222。
由此,本发明提供的低压差线性稳压器的功率电源产生电路220包括第三稳压模块224和第四稳压模块225,能够进一步提升低压差线性稳压器的工作稳定性。
实施例二
本实施例提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器与实施例一提供的低压差线性稳压器的基本原理相同,为了避免赘述,本实施例仅就与实施例一的不同之处予以说明如下,对于本实施例未提及的部分,请参见实施例一的相关描述适应性理解。具体地,请继续参见图6,图6为本实施例提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器的示意图。从图6可以看出,与实施例一的不同之处在于:本实施例提供的低压差线性稳压器的所述模拟电源产生电路210还包括第二稳压模块215,所述第二稳压模块215的第一端耦接所述第一供电模块211的第二端,所述第二稳压模块215的第二端接地。由此,能够进一步提升工作电压VDD的稳定性。
优选地,请继续参见图6,从图6可以看出,所述第二稳压模块215包括第二电容C212。由此,采用容值较小的第二电容C212,不仅稳压效果好,价格低廉。
很明显地,所述第二稳压模块215采用第二电容C212实现的设计方式仅是较佳实施方式的示例性说明,而非本发明的限制,在其他的实施方式中,所述第二稳压模块215也可以采用其他的稳压结构实现,有关稳压结构的更详细内容请参见为本领域技术人员所悉知的有关稳压器件的相关技术适应性理解,本文对此不作过多赘述。
实施例三
本实施例提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器与实施例一提供的低压差线性稳压器的基本原理相同,为了避免赘述,本实施例仅就与实施例一的不同之处予以说明如下,对于本实施例未提及的部分,请参见实施例一的相关描述适应性理解。本实施例提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器与实施例一提供的DC-DC电源的低压差线性稳压器的不同之处在于:在由所述burst模式切换到所述正常工作模式的预设时间段内,所述第二驱动电流叠加预设幅值的脉冲电流,以使得所述第二供电模块的控制端的电压快速抬升。
由此,采用本发明提供的低压差线性稳压器,通过在由所述burst模式切换到所述正常工作模式的预设时间段内,为所述第二驱动电流叠加预设幅值的脉冲电流(时间短幅值大),既能加快第二供电模块221控制端的电压上升速度,从而加快了正常工作模式的唤醒速度,同时又不影响正常工作模式下的功耗。
优选地,在其中一些示范性实施方式中,请参见图7,图7为本实施例提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器的示意图。从图7可以看出,与实施例一的不同之处在于,本实例提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器的所述功率电源产生电路220还包括预启动模块226,所述预启动模块226的第一端耦接所述供电电压VIN,所述预启动模块226的第二端耦接所述第二供电模块221的控制端(亦即第二节点B221),所述预启动模块226的控制端接收短脉宽信号one-shot,所述预启动模块226的第三端接地。
优选地,在其中一些示范性实施方式中,所述短脉宽信号one-shot在所述工作模式控制信号BURST_END指示由burst模式切换到正常工作模式的所述预设时间段内为高电平,所述预设时间段结束后所述短脉宽信号翻转为低电平。当所述短脉宽信号one-shot为高电平时,所述预启动模块226导通,所述第二驱动电流叠加预设幅值的脉冲电流;当所述短脉宽信号one-shot为低电平时,所述预启动模块226关断。由此,通过预启动模块226从而在burst模式切换到正常工作模式的预设时间段内使得第二驱动电流叠加预设幅值的脉冲电流(时间短幅值大),这样既能加快所述第二供电模块221的控制端(亦即第二节点B221)的电压上升速度,从而在加快正常工作模式的唤醒速度的同时,又不影响正常工作模式下的功耗。
较佳地,请继续参见图7,从图7可以看出,所述预启动模块226包括第六功率开关管MP221、第七功率开关管MP222、第二电阻R221以及第四开关S223,所述第六功率开关管MP221的第一端以及所述第七功率开关管MP222的第一端耦接所述供电电压VIN,所述第六功率开关管MP221的控制端、所述第六功率开关管MP221的第二端、所述第七功率开关管MP222的控制端以及所述第二电阻R221的第一端耦接,所述第七功率开关管MP222的第二端耦接所述第二节点B221,所述第二电阻R221的第二端耦接所述第四开关S223的第一端,所述第四开关S223的第二端接地。
具体地,请继续参见图7,从图7可以看出,对于功率电源产生电路220,当工作模式控制信号BURST_END指示由正常工作模式切换到burst模式时,第二开关S221和第四开关S223关断,第三开关S222导通,将第二节点B221的电压拉低至地GND,使得功率电压PVDD降低至零,从而关断功率电源产生电路220下的电路。当DC-DC电源从burst模式切换到正常工作模式时,需要重新给第二节点B221上电。而在电路设计的过程中,为了保证正常工作模式下第二节点B221电压的稳定,第四电容C221通常较大,但第二电流源I221有限,所以,第二节点B221的电压从零上升至正常工作值的时间将会较长,亦即功率电源产生电路220及功率电源相关电路唤醒时间较长。为了加快唤醒速度,通过预启动模块226能够先将第二节点B221的电压抬升至工作值附近,而后再通过第二电流源I221将第二节点B221的电压充电至正常工作值。而且,第四开关S223的控制信号为一个短脉宽信号one-shot,该信号只在burst模式切换到正常工作模式后的一预设时间段内闭合第四开关S223,从而给第三节点A231提供一个时间短但幅值大的脉冲电流,这样既能加快第二节点B221电压的上升速度,又不会增加正常工作模式下电路的功耗。
实施例四
本实施例提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器与实施例一提供的低压差线性稳压器的基本原理相同,为了避免赘述,本实施例仅就与实施例一的不同之处予以说明如下,对于本实施例未提及的部分,请参见实施例一的相关描述适应性理解。具体地,本实施例提供的低压差线性稳压器与实施例一的不同之处在于:本实施例提供的低压差线性稳压器的所述模拟电源产生电路的电流增强模块的第一电流源模块和/或所述功率电源产生电路的上拉模块的第二电流源模块为可调电流源模块。
优选地,在其中一些示范性实施方式中,请参见图8,图8为本实施例提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器的可调电流源模块其中一具体示例的结构示意图。从图8可以看出,所述可调电流源模块230包括电流源逻辑处理模块231、可调电流源主模块232以及子电流源模块233。示例性地,所述电流源逻辑处理模块231的第一端用于接收所述工作模式控制信号BURST_END,所述电流源逻辑处理模块231的第二端、所述可调电流源主模块232的第一端以及每一个所述子电流源模块233的第一端接收输入电流(示例性地,如图8所示通过接收供电电压VIN获取输入电流),所述电流源逻辑处理模块231的第三端和第四端、以及所述可调电流源主模块232的控制端和每一个所述子电流源模块233的控制端耦接第三节点A231,所述可调电流源主模块232的第二端接地,每一个所述子电流源模块233的第二端作为输出端输出恒定电流;所述电流源逻辑处理模块231,被配置为当所述工作模式控制信号BURST_END指示由正常工作模式切换到burst模式时关断所述可调电流源主模块232和所述子电流源模块233;当所述工作模式控制信号BURST_END指示由burst模式切换到正常工作模式时导通所述可调电流源主模块232和所述子电流源模块233。由此,在burst模式下,通过关断可调电流源模块中的全部电流支路(即所述可调电流源主模块232和所述子电流源模块233),能够进一步降低DC-DC电源在burst模式下的功耗。
需要说明的是,所述模拟电源产生电路210的电流增强模块212的第一电流源模块和/或所述功率电源产生电路220的上拉模块222的第二电流源模块为可调电流源模块230,具体包括:在第一种实施方式中,所述第一电流源模块为可调电流源模块230;在第二种实施方式中,所述第二电流源模块为可调电流源模块230,在第三种实施方式中,所述第一电流源模块和所述第二电流源模块均为可调电流源模块230。
以下先对这三种实施方式先分别予以说明,然后,再对可调电流源模块230的电流源逻辑处理模块231、可调电流源主模块232以及子电流源模块233予以详细说明。
示例性地,在其中一些示范性实施方式中,如图8所示,所述可调电流源模块230包括至少两个子电流源模块233;每个子电流源模块233的第一端接收输入电流,每个子电流源模块233的控制端、所述电流源逻辑处理模块231的第三端、第四端以及所述可调电流源主模块232的控制端耦接第三节点,每个子电流源模块233的第二端分别输出各自的恒定电流。由此,为第一电流源模块和第二电流源模块共用电流源逻辑处理模块231以及可调电流源主模块232奠定了坚实基础,从而在实现低功耗与稳定导通的同时,还能够在不增加面积的情况下进一步节约成本。
具体地,在第一种实施方式中,所述第一电流源模块为所述可调电流源模块230,所述第一电流源模块的至少一个子电流源模块233(比如图8中的M231)输出恒定电流给所述电流增强模块212,所述上拉模块222中的第二电流源模块为所述第一电流源模块的剩余的子电流源模块233中的至少一个子电流源模块(比如图8中的M232),所述第一电流源模块的剩余的子电流源模块233中的至少一个子电流源模块233输出恒定电流给所述上拉模块222。
与第一种实施方式的不同,在第二种实施方式中,所述第二电流源模块为所述可调电流源模块230,所述第二电流源模块的至少一个子电流源模块233(比如图8中的M231)输出恒定电流给所述上拉模块222,所述电流增强模块212中的第一电流源模块为所述第二电流源模块的剩余的子电流源模块233中的至少一个子电流源模块(比如图8中的M232),所述剩余的子电流源模块233中的至少一个子电流源模块233输出恒定电流给所述上拉模块。
与第一种实施方式和第二种实施方式均不相同,在第三种实施方式中,所述电流增强模块212中的所述第一电流源模块和所述上拉模块中的第二电流源模块均为独立的所述可调电流源模块230,所述第一电流源模块中的所述子电流源模块233输出恒定电流给所述电流增强模块212,所述第二电流源模块中的所述子电流源模块233输出恒定电流给上拉模块。可以明白的是,本实施例所示的第一电流源模块以及第二电流源模块的三种实施方式仅是较佳实施方式的示例性说明,而非本发明的限制。
优选地,请继续参见图8,从图8可以看出,所述电流源逻辑处理模块231包括第二功率开关管MP231以及串联连接的第一非门INV231和第二非门INV232,所述第一非门INV231的输入端用于接收所述工作模式控制信号BURST_END,所述第二非门INV232的输出端耦接所述第二功率开关管MP231的控制端,所述第二功率开关管MP231的第一端接收输入电流,所述第二功率开关管MP231的第二端耦接所述第三节点A231。由此,电流源逻辑处理模块231采用第二功率开关管MP231以及串联连接的第一非门INV231和第二非门INV232,不仅功耗低,而且逻辑简单,易于实施。
优选地,所述可调电流源主模块232包括主电流源I231和第三功率开关管MP232,所述主电流源I231的第一端、所述第三功率开关管MP232的第二端以及所述第三功率开关管MP232的控制端耦接所述第三节点A231,所述第三功率开关管MP232的第二端接收输入电流。由此,可调电流源主模块232采用主电流源I231和第三功率开关管MP232,且第三功率开关管MP232的控制端耦接所述第三节点A231(第三节点A231亦即电流源逻辑处理模块231的输出端,其电平高低是根据工作模式控制信号BURST_END得到),从而为进一步降低burst模式下的功耗奠定了坚实基础。
优选地,所述子电流源模块233包括第四功率开关管(可以参见功率开关管M231或M23n理解),所述第四功率开关管的第一端接收输入电流,所述第四功率开关管的控制端耦接所述第三节点A231,所述第四功率开关管的第二端作为输出端提供恒定电流。由此,采用第四功率开关管实现所述子电流源模块233,不仅功耗低,而且电路结构简单,易于实施。很显然地,所述子电流源模块233采用功率开关管的设计方式,仅是较佳实施方式的示范性说明,而非本发明的限制,本发明对所述子电流源模块233的具体实现方式不作过多限定。
具体地,请继续参见图8,在burst模式下工作模式控制信号BURST_END为低,第二非门INV232的输出为低,通过第二功率开关管MP231将第三节点A231的电位拉高到和供电电压VIN一致,使得第四功率开关管M231、……、M23n关断,第四功率开关管M231、……、M23n输出的电流为零,从而很好地满足了低功耗需求。
实施例五
本实施例提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器与实施例五提供的低压差线性稳压器的基本原理相同,与实施例四的不同之处在于:本实施例提供的低压差线性稳压器中的所述可调电流源模块230还包括启动加速模块。为了避免赘述,本实施例仅就与实施例五的不同之处可调电流源模块230予以说明,对于本实施例未提及的部分,请参见实施例五的相关描述适应性理解。示例性地,请参见图9,图9为本实施例提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器的可调电流源模块的示意图。从图9可以看出,所述启动加速模块234的第一端与所述电流源逻辑处理模块231的第三端耦接,所述启动加速模块234的第二端耦接所述第三节点A231。由此,通过启动加速模块234,能够提升从burst模式到正常工作模式的切换速度,从而在满足低功耗要求的情况下,加快子电流源模块233提供恒定电流的速度,有利于正常工作模式的快恢复。
优选地,在其中一些示范性实施方式中,所述启动加速模块234包括第三非门INV233和容值小于第一预设容值的第三电容C231,第三非门INV233与第三电容C231串联连接于第四节点B231。较佳地,所述第一预设容值小于或等于所述第三节点A231的寄生电容的容值。由此,不仅能够提升从burst模式到正常工作模式的切换速度,而且所述第一预设容值小于或等于所述第三节点A231的寄生电容的容值,能够避免子电流源模块233产生过冲,保证了DC-DC电源的稳定性。
示例性地,请继续参见图9,从图9可以看出,在第四节点B231(亦即第三非门INV233的输出端)和第三节点A231之间的第三电容C231,能够在第四节点B231电压变低时迅速拉低第三节点A231的电压从而迅速开启第四功率开关管M231、……、M23n,进而加快从burst模式到正常工作模式的切换速度。
具体地,当DC-DC电源从burst模式切换到正常工作模式时,工作模式控制信号BURST_END由低变为高,第二功率开关管MP231关断,可调电流源主模块232中的主电流源I231会将第三节点A231的电压拉低,从而去开启电流源I1,……,IN。由于第四功率开关管M231、……、M23n的个数较多,A231点寄生电容较大,且主电流源I231电流有限,所以第三节点A231被拉低的速度会很慢,这将会导致DC-DC电源从burst模式切换到正常工作模式的过渡时间较长。为了避免这个问题,通过设置在第二非门INV232的输出端和第三节点A231之间的第三非门INV233和第三电容C231,当BURST_END信号变高时,B231点翻转为低电平,由于在burst模式下第三电容C231被充电,且不能突变,第三电容C231的负电荷移向下极板,以维持第三电容C231两端的电压不发生突变,由于电压不能突变,因此会将第三节点A231的电压快速拉低,从而加快电流源I1-IN电流的启动速度。第三电容C231的容值要小于第三节点A231寄生电容的容值,从而能够防止第三节点A231的电压被拉的过低,导致电流源I1-IN产生过冲,进而影响后续电路。
实施例六
本实施例提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器与实施例一提供的低压差线性稳压器的基本原理相同,为了避免赘述,本实施例仅就与实施例一的不同之处予以说明如下,对于本实施例未提及的部分,请参见实施例一的相关描述适应性理解。具体地,本实施例提供的低压差线性稳压器与实施例一的不同之处在于:本实施例提供的低压差线性稳压器还包括短脉宽产生模块,所述短脉宽产生模块用于根据所述工作模式控制信号BURST_END产生所述短脉宽信号one-shot。需要说明的是,本发明对所述短脉宽产生模块240的具体实现方式不作过多限定,所述短脉宽产生模块240可以为但不限于为RC延时电路、时钟信号延时电路或逻辑门延时电路。
优选地,请参见图10,图10为本实施例提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器的短脉宽产生模块的结构示意图。从图10可以看出,所述短脉宽产生模块240包括第四非门INV241、第八功率开关管MP241、第九功率开关管MN241、第三电阻R241、第六电容C241以及或非门NOR241。所述第四非门INV241的输入端用于接收所述工作模式控制信号BURST_END,所述第四非门INV241的输出端、所述八功率开关管MP241的控制端、所述第九功率开关管MN241的控制端以及所述或非门NOR241的第一输入端耦接,所述第八功率开关管MP241的第一端用于获取工作电压VDD,所述第八功率开关管MP241的第二端耦接所述第三电阻R241的第一端、所述第九功率开关管MN241的第一端、所述第三电阻R241的第二端、所述第六电容C241的第一端以及所述或非门NOR241的第二输入端耦接第五节点A241,所述第九功率开关管MN241的第二端以及所述第六电容C241的第二端接地,所述或非门NOR241的输出端用于提供所述短脉宽信号one-shot。由此,短脉宽产生模块240包括第四非门INV241、第八功率开关管MP241、第九功率开关管MN241、第三电阻R241、第六电容C241以及或非门NOR241不仅功耗低,而且电路结构简单,易于实施。
示例性地,请继续参见图7(以图7为例,图2、图4、或图6同理)以及图10,当工作模式控制信号BURST_END由高变为低时,通过或非门NOR241快速使得短脉宽信号one-shot输出为低,从而快速关闭图8中的功率电源产生电路220,同时,图10中的第五节点A241的电压被第九功率开关管MN241快速拉低;当工作模式控制信号BURST_END由低变为高时,由于第三电阻R241和第六电容C241的存在,第五节点A241的电压从低缓慢上升,在第五节点A241的电压达到或非门NOR241阈值之前,输出的短脉宽信号one-shot为高电平,随着第五节点A241的电压继续上升,输出的短脉宽信号one-shot最终为低电平,从而实现短脉宽高电平。
进一步地,请参见图11,图11为本实施例提供的用于DC-DC电源的低压差线性稳压器的关键信信号波形示意图。从图11可以看出,第一开关S211、第二开关S221和第三开关S222是由工作模式控制信号BURST_END直接控制,且第一开关S211和第二开关S221的状态与工作模式控制信号BURST_END的波形一致,第三开关S222的状态与工作模式控制信号BURST_END的波形相反,第四开关S223仅在从burst模式切换至正常工作模式的一小段时间内为高电平其他时间均为低电平。换言之,在burst模式时,第一开关S211、第二开关S221和第四开关S223断开且第三开关S222导通,功率电压PVDD为低电平;在正常工作模式时,第一开关S211和第二开关S221导通且第三开关S222断开,功率电压PVDD为高电平,且仅在从burst模式切换至正常工作模式的一小段时间内第四开关S223导通其他时间断开,从而使得功率电压PVDD从零快速升至正常电压;而工作电压VDD无论在burst模式还是在正常工作模式均处于高电平,从而使得DC-DC电源在满足低功耗的同时能够快速从burst模式切换到正常工作模式。
实施例七
本实施例提供了一种DC-DC电源。示例性地,请继续参见图2,从图2可以看出,本实施例提供的DC-DC电源包括上文实施例一的任一实施方式所述的低压差线性稳压器200。
由于本发明提供的DC-DC电源与本发明提供的低压差线性稳压器200属于同一发明构思,因此,本发明提供的DC-DC电源至少具有本发明提供的低压差线性稳压器200的所有优点,有关本发明提供的DC-DC电源的有益效果,请参见上文中有关本发明提供的低压差线性稳压器200的有益效果的描述,在此不再赘述。
优选地,在其中一些示范性实施方式中,所述DC-DC电源的基准电压产生模块300包括用于提供工作基准电压的burst模式基准电压产生模块以及用于提供功率基准电压的正常模式基准电压产生模块,所述burst模式基准电压产生模块的静态电流小于所述正常模式基准电压产生模块的静态电流。由此,本发明提供的DC-DC电源,burst模式下的基准电压产生电路和正常工作模式下的基准电压产生电路完全分开,正常模式基准电压产生模块的静态电流较大,能够增强其抗干扰能力,从而在满足稳定性及低功耗要求的同时,能够保证正常工作模式下正常模式基准电压产生模块可以安全可靠的工作,从而进一步提升DC-DC电源的性能。
优选地,在其中一些示范性实施方式中,请参见图12,图12为本实施例其中一实施方式提供的DC-DC电源的burst模式基准电压产生模块和正常模式基准电压产生模块的结构示意图。从图12可以看出,所述burst模式基准电压产生模块310和所述正常模式基准电压产生模块320的基准电压产生电路结构相同。为了便于描述,本文仅以burst模式基准电压产生模块310为例对基准电压产生电路结构予以示例性说明。所述基准电压产生电路结构包括第十功率开关管MP311、第十一功率开关管MP312、第十二功率开关管MP313、第十三功率开关管N311、第十四功率开关管N312、第十五功率开关管N313、第四电阻R311、第五电阻R312;所述第十功率开关管MP311的第一端、所述第十一功率开关管MP312的第一端以及所述第十二功率开关管MP313的第一端用于获取所述工作电压,所述第十功率开关管MP311的控制端、所述第十一功率开关管MP312的控制端、所述第十一功率开关管MP312的第二端、所述第十二功率开关管MP313的控制端以及所述第十四功率开关管N312的第一端耦接,所述第十功率开关管MP311的第二端、所述第十三功率开关管N311的第一端、所述第十三功率开关管N311的控制端以及所述第十四功率开关管N312的控制端耦接,所述第十四功率开关管N312的第二端耦接所述第四电阻R311,所述第十二功率开关管MP313的第二端以及所述第五电阻R312的第一端耦接作为输出端用以提供基准电压,所述第五电阻R312的第二端、所述第十五功率开关管N313的控制端以及所述第十五功率开关管N313的第一端耦接,所述第十三功率开关管N311的第二端、所述第四电阻R311的第二端以及所述第十五功率开关管N313的第二端接地;其中,所述burst模式基准电压产生模块310的电路结构的所述第五电阻R312的阻值大于所述正常模式基准电压产生模块320的电路结构的所述第五电阻R322的阻值。由此,所述burst模式基准电压产生模块310的电路结构的所述第五电阻R312的阻值大于所述正常模式基准电压产生模块320的电路结构的所述第五电阻R322的阻值,能够使得正常模式基准电压产生模块320的静态电流较大,从而增强其抗干扰能力。进一步地,burst模式基准电压产生模块310和所述正常模式基准电压产生模块320的基准电压产生电路采用相同的结构,便于实施。
优选地,在其中一些示范性实施方式中,请继续参见图2,从图2可以看出,所述DC-DC电源还包括burst退出检测模块400。
示例性地,请参见图13,图13为该实施方式提供的DC-DC电源的burst退出检测模块的结构示意图。从图13可以看出,所述burst退出检测模块400包括比较器410、第六电阻R401、第七电阻R402、第十六功率开关管MP401、第十七功率开关管MN401以及第七电容C401;所述比较器410的输出端、所述比较器410的第一端、所述第六电阻R401的第一端以及所述第十六功率开关管MP401的第一端用于获取工作电压VDD,所述第六电阻R401的第二端、所述第十六功率开关管MP401的控制端以及所述第十七功率开关管MN401的第一端耦接第六节点J401,所述第十六功率开关管MP401的控制端以及所述第七电容C401的第一端耦接第七节点A401,所述第十六功率开关管MP401的第二端、所述第七电容C401的第二端以及所述第七电阻R402的第一端耦接第八节点B401作为所述burst退出检测模块400的输出端用以提供所述工作模式控制信号,所述第十七功率开关管MN401的第二端以及所述第七电阻R402的第二端接地;所述burst退出检测模块400,被配置为当所述比较器410接收到的第一基准电压小于接收到的反馈电压时,输出的所述工作模式控制信号指示由burst模式切换到正常工作模式。
由此,本发明提供的DC-DC电源,能够在保证低功耗的前提下,通过设置在第七节点A401和第八节点B401之间第七电容C401,能够加快burst模式退出的检测速度。
示例性地,请继续参见图13,在图13中,第七节点A401翻转后,通过第七电容C401的耦合,可以直接使得第八节点B401翻转,故能加快检测速度。并且,第七电容C401有阻隔直流的作用,故第七电容C401并不会改变电路的静态功耗,依旧能够满足burst模式下低功耗的需求。
优选地,在其中一些示范性实施方式中,请继续参见图2,从图2可以看出,DC-DC电源还包括导通时间产生模块500、驱动模块600、电流检测模块700、驱动控制模块800以及第十八功率开关管M18和第十九功率开关管M19;所述模拟电源产生电路210为所述导通时间产生模块500、burst模式基准电压产生模块310、正常模式基准电压产生模块320、所述低压差线性稳压器的短脉宽产生模块240以及所述burst退出检测模块400提供工作电压VDD,所述功率电源产生电路220为所述驱动模块600提供功率电压PVDD。
具体地,所述导通时间产生模块500用于约束导通时间,所述驱动模块600用于驱动第十八功率开关管M18和第十九功率开关管M19,所述电流检测模块700用于检测片外电感电流,用于burst退出检测模块400用于检测是否退出burst(突发)模式,所述驱动控制模块800用于产生驱动控制信号。更具体地,所述驱动控制模块800包括逻辑处理模块810、脉宽调制模块PWM以及第二运放模块AMP2。有关本发明提供的DC-DC电源的导通时间产生模块500、驱动模块600、电流检测模块700、驱动控制模块800以及第十八功率开关管M18和第十九功率开关管M19更详细内容请参见为本领域技术人员所悉知的相关技术,限于篇幅,在此不展开赘述。
优选地,在其中一些示范性实施方式中,在所述burst模式下,所述低压差线性稳压器的功率电源产生电路220和短脉宽产生模块240、以及所述导通时间产生模块500、所述驱动模块600、所述驱动控制模块800(包括逻辑处理模块810、脉宽调制模块PWM以及第二运放模块AMP2)、电流检测模块700、所述第十八功率开关管M18和所述第十九功率开关管M19不工作。
需要特别说明的是,如本领域技术人员可以理解的是,本文中有关第一功率开关管MN211,……,第十七功率开关管MN401的相关描述仅是较佳实施方式的示例性说明,而本发明对功率开关管的具体实现方式不作过多限制。举例而言,第一功率开关管至可以为但不限于PMOS结构或NMOS结构;进一步地,这些功率管的材质可以为但不限于为Si基MOS结构、SiC基MOS结构、IGBT结构或HEMT结构中的任一种。
实施例八
本实施例提供了一种用于DC-DC电源的控制方法,所述DC-DC电源包括具有第一供电模块的模拟电源产生电路和具有第二供电模块的功率电源产生电路,,所述控制方法,包括:
S100:向所述第一供电模块提供第一驱动电流,以使得所述模拟电源产生电路输出工作电压;且在正常工作模式所述第一驱动电流为第一电流,在burst模式下所述第一驱动电流为第二电流,所述第一电流大于所述第二电流;
S210:在所述burst模式下,控制所述第二供电模块关断,以使得所述功率电源产生电路停止输出功率电压;
S220:在正常工作模式下,向所述第二供电模块提供第二驱动电流控制所述第二供电模块导通,以使得所述功率电源产生电路输出所述功率电压。
由于本发明提供的控制方法与本发明提供的低压差线性稳压器属于同一发明构思,因此,本发明提供的控制方法至少具有本发明提供的低压差线性稳压器的所有优点,有关本发明提供的控制方法的有益效果,请参见上文中有关本发明提供的低压差线性稳压器的有益效果的描述,在此不再赘述。
优选地,在其中一些示范性实施方式中,所述控制方法用于控制上述任一实施方式所述的DC-DC电源。
需要说明的是,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是,虽然本发明已以较佳实施例披露如上,然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围。
还应当理解的是,除非特别说明或者指出,否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等,而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
此外还应该认识到,此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例,而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是,此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“一种”包括复数基准,除非上下文明确表示相反意思。例如,对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述,并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。以及,词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义,而不是逻辑“异或”的定义,除非上下文明确表示相反意思。此外,本发明实施例中的方法和/或设备的实现可包括手动、自动或组合地执行所选任务。
Claims (45)
1.一种用于DC-DC电源的低压差线性稳压器,其特征在于,所述低压差线性稳压器包括模拟电源产生电路和功率电源产生电路,所述模拟电源产生电路和功率电源产生电路均连接在供电电压和GND之间;
所述模拟电源产生电路包括第一供电模块,所述第一供电模块的第一端耦接所述供电电压,所述第一供电模块的第二端输出工作电压,所述第一供电模块的控制端接收第一驱动电流,在正常工作模式下所述第一供电模块的所述第一驱动电流为第一电流,在burst模式下所述第一供电模块的所述第一驱动电流为第二电流,所述第一电流大于所述第二电流;
所述功率电源产生电路包括第二供电模块,所述第二供电模块的第一端耦接所述供电电压,所述第二供电模块的控制端接收第二驱动电流,在所述正常工作模式下所述第二供电模块导通,所述功率电源产生电路的第二供电模块的第二端输出功率电压,在所述burst模式下所述第二供电模块关断,所述功率电源产生电路的第二供电模块的第二端停止输出所述功率电压。
2.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述模拟电源产生电路还包括电流增强模块、分压模块以及第一稳压模块,所述电流增强模块的第一端、所述分压模块的第一端以及所述第一供电模块的第一端均与所述供电电压耦接;所述第一稳压模块的第一端、所述电流增强模块的第二端、所述分压模块的第二端以及所述第一供电模块的控制端耦接第一节点,所述第一节点输出所述第一驱动电流,所述电流增强模块的第三端接收工作模式控制信号,所述第一稳压模块的第二端接地。
3.根据权利要求2所述的低压差线性稳压器,其特征在于,
当所述工作模式控制信号指示由所述正常工作模式切换到所述burst模式时,所述电流增强模块关断,使得所述第一节点输出的所述第一驱动电流由所述第一电流降低至所述第二电流;
当所述工作模式控制信号由所述burst模式切换到所述正常工作模式时,所述电流增强模块导通,使得所述第一节点输出的所述第一驱动电流由所述第二电流增大至所述第一电流。
4.根据权利要求2所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述模拟电源产生电路还包括第二稳压模块,所述第二稳压模块的第一端耦接所述第一供电模块的第二端,所述第二稳压模块的第二端接地。
5.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器,其特征在于,在由所述burst模式切换到所述正常工作模式的预设时间段内,所述第二驱动电流叠加预设幅值的脉冲电流。
6.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述功率电源产生电路还包括上拉模块以及下拉模块;
所述上拉模块的第一端耦接所述供电电压,所述上拉模块的第二端、所述下拉模块的第一端以及所述第二供电模块的控制端耦接第二节点,所述下拉模块的第二端接地;所述上拉模块的控制端以及所述下拉模块的控制端接收工作模式控制信号;
在所述正常工作模式下,所述上拉模块导通且所述下拉模块关断,在所述burst模式下,所述上拉模块关断且所述下拉模块导通。
7.根据权利要求1或5所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述功率电源产生电路还包括预启动模块,所述预启动模块的第一端耦接所述供电电压,所述预启动模块的第二端耦接所述第二供电模块的控制端,所述预启动模块的控制端接收短脉宽信号,所述预启动模块的第三端接地。
8.根据权利要求7所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述短脉宽信号在由burst模式切换到正常工作模式的预设时间段内为高电平,所述预设时间段结束后所述短脉宽信号翻转为低电平;当所述短脉宽信号为高电平时,所述预启动模块导通,所述第二驱动电流叠加预设幅值的脉冲电流;当所述短脉宽信号为低电平时,所述预启动模块关断。
9.根据权利要求3所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述电流增强模块包括串联连接的第一电流源模块和第一开关;所述第一开关接收所述工作模式控制信号,且当接收到的所述工作模式控制信号指示由正常工作模式切换到burst模式时,所述第一开关关断,所述第一电流源模块不提供恒定电流;当接收到的所述工作模式控制信号指示由burst模式切换到正常工作模式时,所述第一开关导通,所述第一电流源模块提供恒定电流。
10.根据权利要求6所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述上拉模块包括串联连接的第二电流源模块和第二开关;所述第二开关接收所述工作模式控制信号,且当接收到的所述工作模式控制信号指示由正常工作模式切换到burst模式时,所述第二开关关断,所述第二电流源模块不提供恒定电流;当接收到的所述工作模式控制信号指示由burst模式切换到正常工作模式时,所述第二开关导通,所述第二电流源模块提供恒定电流。
11.根据权利要求9或10所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述模拟电源产生电路的电流增强模块的第一电流源模块和/或所述功率电源产生电路的上拉模块的第二电流源模块为可调电流源模块,所述可调电流源模块包括电流源逻辑处理模块、可调电流源主模块以及子电流源模块;
所述电流源逻辑处理模块的第一端用于接收所述工作模式控制信号,所述电流源逻辑处理模块的第二端、所述可调电流源主模块的第一端以及所述子电流源模块的第一端接收输入电流;
所述电流源逻辑处理模块的第三端和第四端、以及所述可调电流源主模块的控制端和所述子电流源模块的控制端耦接第三节点,所述可调电流源主模块的第二端接地,所述子电流源模块的第二端作为输出端输出恒定电流;
所述电流源逻辑处理模块,被配置为当所述工作模式控制信号指示由正常工作模式切换到burst模式时关断所述可调电流源主模块和所述子电流源模块;当所述工作模式控制信号指示由burst模式切换到正常工作模式时导通所述可调电流源主模块和所述子电流源模块。
12.根据权利要求11所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述可调电流源模块包括至少两个子电流源模块;每个所述子电流源模块的第一端接收输入电流,每个所述子电流源模块的控制端、所述电流源逻辑处理模块的第三端、第四端以及所述可调电流源主模块的控制端耦接第三节点,每个所述子电流源模块的第二端分别输出各自的恒定电流。
13.根据权利要求12所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述第一电流源模块为所述可调电流源模块,所述第一电流源模块的至少一个子电流源模块输出恒定电流给所述电流增强模块,所述上拉模块中的第二电流源模块为所述第一电流源模块的剩余的子电流源模块中的至少一个子电流源模块,所述第一电流源模块的剩余的子电流源模块中的至少一个子电流源模块输出恒定电流给所述上拉模块。
14.根据权利要求12所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述第二电流源模块为所述可调电流源模块,所述第二电流源模块的至少一个子电流源模块输出恒定电流给所述上拉模块,所述电流增强模块中的第一电流源模块为所述第二电流源模块的剩余的子电流源模块中的至少一个子电流源模块,所述剩余的子电流源模块中的至少一个子电流源模块输出恒定电流给所述上拉模块。
15.根据权利要求11所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述电流增强模块中的所述第一电流源模块和所述上拉模块中的第二电流源模块均为独立的所述可调电流源模块,所述第一电流源模块中的所述子电流源模块输出恒定电流给所述电流增强模块,所述第二电流源模块中的所述子电流源模块输出恒定电流给上拉模块。
16.根据权利要求2所述的低压差线性稳压器,其特征在于,第一供电模块包括第一功率开关管,所述第一功率开关管的第一端耦接所述供电电压,所述第一功率开关管的控制端耦接所述第一节点,所述第一功率开关管的第二端输出所述工作电压。
17.根据权利要求2所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述第一稳压模块包括并联连接的第一电容和第一稳压器。
18.根据权利要求17所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述第一稳压器包括第一齐纳二极管,所述第一齐纳二极管的负极耦接所述第一节点,所述第一齐纳二极管的正极接地。
19.根据权利要求2所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述第一稳压模块包括串联连接的晶体管,且每个所述晶体管的栅极与漏极相连。
20.根据权利要求2所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述分压模块包括阻值大于第一预设阻值的第一电阻。
21.根据权利要求4所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述第二稳压模块包括第二电容。
22.根据权利要求11所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述电流源逻辑处理模块包括第二功率开关管以及串联连接的第一非门和第二非门,所述第一非门的输入端用于接收所述工作模式控制信号,所述第二非门的输出端耦接所述第二功率开关管的控制端,所述第二功率开关管的第一端接收输入电流,所述第二功率开关管的第二端耦接所述第三节点。
23.根据权利要求11所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述可调电流源主模块包括主电流源和第三功率开关管,所述主电流源的第一端、所述第三功率开关管的第一端以及所述第三功率开关管的控制端耦接所述第三节点,所述第三功率开关管的第二端接收输入电流。
24.根据权利要求11所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述子电流源模块包括第四功率开关管,所述第四功率开关管的第一端接收输入电流,所述第四功率开关管的控制端耦接所述第三节点,所述第四功率开关管的第二端作为输出端提供恒定电流。
25.根据权利要求11所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述可调电流源模块还包括启动加速模块,所述启动加速模块的第一端与所述电流源逻辑处理模块的第三端耦接,所述启动加速模块的第二端耦接所述第三节点。
26.根据权利要求25所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述启动加速模块包括第三非门和容值小于第一预设容值的第三电容,所述第三非门与所述第三电容串联连接于第四节点。
27.根据权利要求26所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述第一预设容值小于或等于所述第三节点的寄生电容的容值。
28.根据权利要求6所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述第二供电模块包括第五功率开关管,所述第五功率开关管的第一端耦接所述供电电压,所述第五功率开关管的控制端耦接所述第二节点,所述第五功率开关管的第二端输出所述功率电压。
29.根据权利要求6所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述下拉模块包括第三开关;所述第三开关用于接收所述工作模式控制信号,且当接收到的所述工作模式控制信号由正常工作模式切换到burst模式时,所述第三开关导通;当接收到的所述工作模式控制信号指示由burst模式切换到正常工作模式时,所述第三开关关断。
30.根据权利要求6所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述功率电源产生电路还包括第三稳压模块,所述第三稳压模块的第一端耦接所述第二节点,所述第三稳压模块的第二端接地。
31.根据权利要求30所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述第三稳压模块包括并联连接的第四电容以及第二稳压器;所述第四电容的容值大于第二预设容值。
32.根据权利要求31所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述第二稳压器包括第二齐纳二极管,所述第二齐纳二极管的负极耦接所述第二节点,所述第二齐纳二极管的正极接地。
33.根据权利要求6所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述功率电源产生电路还包括第四稳压模块,所述第四稳压模块的第一端耦接所述第二供电模块的第二端,所述第四稳压模块的第二端接地。
34.根据权利要求33所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述第四稳压模块包括第五电容。
35.根据权利要求7所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述预启动模块包括第六功率开关管、第七功率开关管、第二电阻以及第四开关,所述第六功率开关管的第二端以及所述第七功率开关管的第二端耦接所述供电电压,所述第六功率开关管的控制端、所述第六功率开关管的第一端、所述第七功率开关管的控制端以及所述第二电阻的第一端耦接,所述第七功率开关管的第一端耦接所述第二节点,所述第二电阻的第二端耦接所述第四开关的第一端,所述第四开关的第二端接地。
36.根据权利要求8所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述低压差线性稳压器还包括短脉宽产生模块,所述短脉宽产生模块用于根据所述工作模式控制信号产生所述短脉宽信号。
37.根据权利要求36所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述短脉宽产生模块包括RC延时电路、时钟信号延时电路或逻辑门延时电路。
38.根据权利要求37所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述RC延时电路包括第四非门、第八功率开关管、第九功率开关管、第三电阻、第六电容以及或非门;
所述第四非门的输入端用于接收所述工作模式控制信号,所述第四非门的输出端、所述八功率开关管的控制端、所述第九功率开关管的控制端以及所述或非门的第一输入端耦接,所述第八功率开关管的第一端用于获取工作电压,所述第八功率开关管的第二端耦接所述第三电阻的第一端、所述第九功率开关管的第一端、所述第三电阻的第二端、所述第六电容的第一端以及所述或非门的第二输入端耦接第五节点,所述第九功率开关管的第二端以及所述第六电容的第二端接地,所述或非门的输出端用于提供所述短脉宽信号。
39.一种DC-DC电源,其特征在于,包括如权利要求1至38中任一项所述的低压差线性稳压器。
40.根据权利要求39所述的DC-DC电源,其特征在于,所述DC-DC电源还包括用于提供工作基准电压的burst模式基准电压产生模块以及用于提供功率基准电压的正常模式基准电压产生模块,所述burst模式基准电压产生模块的静态电流小于所述正常模式基准电压产生模块的静态电流。
41.根据权利要求39所述的DC-DC电源,其特征在于,所述DC-DC电源还包括burst退出检测模块,所述burst退出检测模块包括比较器、第六电阻、第七电阻、第十六功率开关管、第十七功率开关管以及第七电容;所述比较器的输出端、所述比较器的第一端、所述第六电阻的第一端以及所述第十六功率开关管的第一端用于获取工作电压,所述第六电阻的第二端、所述第十六功率开关管的控制端以及所述第十七功率开关管的第一端耦接第六节点,所述第十六功率开关管的控制端以及所述第七电容的第一端耦接第七节点,所述第十六功率开关管的第二端、所述第七电容的第二端以及所述第七电阻的第一端耦接第八节点作为所述burst退出检测模块的输出端用以提供所述工作模式控制信号,所述第十七功率开关管的第二端以及所述第七电阻的第二端接地;
所述burst退出检测模块,被配置为当所述比较器接收到的第一基准电压小于接收到的反馈电压时,输出的所述工作模式控制信号指示由burst模式切换到正常工作模式。
42.根据权利要求39所述的DC-DC电源,其特征在于,所述DC-DC电源还包括导通时间产生模块、驱动模块、电流检测模块、驱动控制模块以及第十八功率开关管和第十九功率开关管;所述模拟电源产生电路为所述导通时间产生模块、burst模式基准电压产生模块、正常模式基准电压产生模块、所述低压差线性稳压器的短脉宽产生模块以及所述burst退出检测模块提供工作电压,所述功率电源产生电路为所述驱动模块提供功率电压。
43.根据权利要求42所述的DC-DC电源,其特征在于,在所述burst模式下,所述低压差线性稳压器的功率电源产生电路和短脉宽产生模块、以及所述导通时间产生模块、所述驱动模块、所述驱动控制模块、所述第十八功率开关管和所述第十九功率开关管不工作。
44.一种用于DC-DC电源的控制方法,其特征在于,所述DC-DC电源包括具有第一供电模块的模拟电源产生电路和具有第二供电模块的功率电源产生电路,所述控制方法,包括:
向所述第一供电模块提供第一驱动电流,以使得所述模拟电源产生电路输出工作电压;且在正常工作模式所述第一驱动电流为第一电流,在burst模式下所述第一驱动电流为第二电流,所述第一电流大于所述第二电流;
在所述burst模式下,控制所述第二供电模块关断,以使得所述功率电源产生电路停止输出功率电压;
在正常工作模式下,向所述第二供电模块提供第二驱动电流控制所述第二供电模块导通,以使得所述功率电源产生电路输出所述功率电压。
45.根据权利要求44所述的控制方法,其特征在于,所述控制方法用于控制如权权利要求39至43任一项所述的DC-DC电源。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN119597095A (zh) * | 2025-02-11 | 2025-03-11 | 芯洲科技(北京)股份有限公司 | 线性稳压电路和电源芯片 |
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