用于MCU的低功耗电源切换电路及其实现方法技术

本申请实施例公开了一种用于MCU的低功耗电源切换电路及其实现方法；包括：高性能LDO电路、低功耗LDO电路和MCU电路；高性能LDO电路包括第一放大器、第一NMOS管、第一电阻、第二电阻和第一MCU电源输出端；低功耗LDO电路包括第二放大器、可调电阻、第四电阻、第五电阻、第一开关、第二开关和第二MCU电源输出端；本申请实施例保证了低功耗LDO电路的输出电压不超过高性能LDO电路的输出电压且切换时低功耗LDO电路的输出电压能够慢速平稳下降，避免MCU在切换到低功耗工作模式时产生掉电的风险；同时避免MCU在低功耗模式和正常模式相互切换的时候低功耗LDO或高性能LDO无法正常供电，产生掉电的风险，避免MCU电路错误的复位，同时电路结构简单，功耗低，实现低成本。实现低成本。实现低成本。

【技术实现步骤摘要】
用于MCU的低功耗电源切换电路及其实现方法


[0001]本申请实施例涉及电源管理电路
，尤其涉及一种用于MCU的低功耗电源切换电路及其实现方法。

技术介绍

[0002]MCU即微控制单元，又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、UART、PLC、DMA、GPIO等周边接口，还有模数转换器，比较器，运算放大器等探测电路，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。
[0003]近年来随着物联网和人工智能的大发展，消费电子与计算机的差异越来越小，消费电子的功能需求越来越高而设计也越来越复杂。所以很多消费电子产品都选用MCU作为其产品控制的核心。随着手持设备越来越成为消费电子的主流，对MCU的低功耗低成本的要求也成为了现在发展的主流趋势。比如MCU在蓝牙设备的应用中，一般要求MCU每隔几百毫秒才唤醒一次进行数据处理，所以MCU绝大部分时间都处于休眠状态即低功耗模式，这就要求MCU在休眠的时候功耗足够低才能满足电池长时间工作的要求。
[0004]通常MCU的电源管理电路如图1所示，在MCU正常工作时，电源通过一个高功耗高性能的LDO给MCU里面不同的模块供电。当MCU在低功耗模式时，高性能的LDO就会和其他不需要的功能一起被关闭，MCU由低功耗LDO的电源供电。但是MCU在不同模式切换时，MCU电源在高性能LDO和低功耗LDO切换的时候，如果控制不当就会面临掉电的风险，从而使MCU错误的复位。
专利
技术实现思路

[0005]本申请实施例提供一种用于MCU的低功耗电源切换电路及其实现方法，以解决现有技术中MCU电源在高性能LDO和低功耗LDO切换的时候，容易出现掉电的风险，从而使MCU错误的复位的问题。
[0006]在第一方面，本申请实施例提供了一种用于MCU的低功耗电源切换电路，包括：高性能LDO电路、低功耗LDO电路和MCU电路；所述高性能LDO电路包括第一放大器、第一NMOS管、第一电阻、第二电阻和第一MCU电源输出端；所述低功耗LDO电路包括第二放大器、第二NMOS管、可调电阻、第四电阻、第五电阻、第一开关、第二开关和第二MCU电源输出端。
[0007]所述第一放大器的输出端连接所述第一NMOS管的栅极，同相输入端连接参考电源端，反相输入端连接所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端，使能信号输入端连接使能反信号端；所述第一NMOS管的漏极连接电源端，源极连接所述第一电阻的第一端和所述第一MCU电源输出端；所述第二电阻的第二端连接接地端；所述第一MCU电源输出端连接所述MCU电路；
[0008]所述第二放大器的输出端连接所述第二NMOS管的栅极，同相输入端连接参考电源端，反相输入端连接所述可调电阻的第二端和所述第四电阻的第一端；所述第二NMOS管的
漏极连接电源端，源极连接所述可调电阻的第一端和所述第一开关的第一端；所述第四电阻的第二端连接接地端；所述第一开关的第二端连接所述第二MCU电源输出端；所述第二MCU电源输出端连接所述MCU电路。
[0009]进一步的，还包括第一电容，所述第一电容的第一端连接所述第一MCU电源输出端、所述第二MCU电源输出端和所述MCU电路，所述第一电容的第二端连接接地端。
[0010]进一步的，所述可调电阻的最大阻值不大于所述第一电阻的阻值。
[0011]进一步的，所述第一NMOS管、所述第二NMOS管均采用低阈值电压的NMOS管。
[0012]进一步的，所述第一NMOS管、所述第二NMOS管均采用耗尽型NMOS管。
[0013]在第二方面，本申请实施例提供了一种用于MCU的低功耗电源切换电路实现方法，所述方法包括：
[0014]MCU电路工作在正常模式，低功耗LDO电路与MCU电路断开，高性能LDO电路正常工作为MCU电路提供电源；
[0015]MCU电路进入低功耗模式，到达第一设定时间后，低功耗LDO电路与MCU电路接通，通过高性能LDO电路和低功耗LDO电路同时供电；到达第二设定时间后，高性能LDO电路与MCU电路断开，通过低功耗LDO电路工作为MCU电路提供电源；
[0016]MCU电路退出低功耗模式，高性能LDO电路与MCU电路接通，通过高性能LDO电路和低功耗LDO电路同时供电；到达第三设定时间后，低功耗LDO电路与MCU电路断开，通过高性能LDO电路为MCU电路提供电源。
[0017]进一步的，所述MCU电路工作在正常模式，低功耗LDO电路与MCU电路断开，高性能LDO电路正常工作为MCU电路提供电源包括：
[0018]在MCU电路工作在正常模式时，第一开关断开，低功耗LDO电路与MCU电路的电源断开；使能反信号端输入低电平信号，高性能LDO电路正常工作；
[0019]第二开关闭合，第五电阻为低功耗LDO电路提供负载电流；其中，低功耗LDO电路的输出电压与高性能LDO电路的输出电压相同，第一NMOS管和第二NMOS管正常工作，此时低功耗LDO电路进入待机模式，高性能LDO电路正常工作为MCU电路提供电源。
[0020]进一步的，所述MCU电路进入低功耗模式，到达第一设定时间后，低功耗LDO电路与MCU电路接通，通过高性能LDO电路和低功耗LDO电路同时供电；到达第二设定时间后，高性能LDO电路与MCU电路断开，通过低功耗LDO电路工作为MCU电路提供电源包括：
[0021]MCU电路进入低功耗模式，在第一时间段内，关闭MCU电路的高频主时钟，复位MCU电路中高性能工作模式下的电路；在第一时间段后，第一开关闭合，低功耗LDO电路接到MCU电路的电源上，此时高性能LDO电路和低功耗LDO电路同时供电；
[0022]同时高性能LDO电路和低功耗LDO电路同时供电经过第二时间段后，使能反信号端输入高电平信号，高性能LDO电路关闭，MCU电路的电源由低功耗LDO电路提供；
[0023]调节可调电阻的阻值，使得低功耗LDO电路的输出电压阶梯式下降，当低功耗LDO电路稳定到达目标电压时，第二开关断开，低功耗LDO电路的负载电流关闭。
[0024]进一步的，所述MCU电路退出低功耗模式，高性能LDO电路与MCU电路接通，通过高性能LDO电路和低功耗LDO电路同时供电；到达第三设定时间后，低功耗LDO电路与MCU电路断开，通过高性能LDO电路为MCU电路提供电源包括：
[0025]MCU电路退出低功耗模式，高性能LDO电路的使能反信号端输入低电平信号，高性
能LDO电路启动；当第一NMOS管的栅极电压减去第一NMOS管的阈值电压小于MCU电路正常工作的电压时，第一NMOS管截至，MCU电路的电压由低功耗LDO电路提供；
[0026]当第一NMOS管的栅极电压减去第一NMOS管的阈值电压大于MCU电路正常工作的电压时，MCU电路的电压由高性能LDO电路提供；此时低功耗LDO电路的反馈电压高于目标电压，第二NMOS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于MCU的低功耗电源切换电路，其特征在于，包括：高性能LDO电路、低功耗LDO电路和MCU电路；所述高性能LDO电路包括第一放大器、第一NMOS管、第一电阻、第二电阻和第一MCU电源输出端；所述低功耗LDO电路包括第二放大器、第二NMOS管、可调电阻、第四电阻、第五电阻、第一开关、第二开关和第二MCU电源输出端；所述第一放大器的输出端连接所述第一NMOS管的栅极，同相输入端连接参考电源端，反相输入端连接所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端，使能信号输入端连接使能反信号端；所述第一NMOS管的漏极连接电源端，源极连接所述第一电阻的第一端和所述第一MCU电源输出端；所述第二电阻的第二端连接接地端；所述第一MCU电源输出端连接所述MCU电路；所述第二放大器的输出端连接所述第二NMOS管的栅极，同相输入端连接参考电源端，反相输入端连接所述可调电阻的第二端和所述第四电阻的第一端；所述第二NMOS管的漏极连接电源端，源极连接所述可调电阻的第一端和所述第一开关的第一端；所述第四电阻的第二端连接接地端；所述第一开关的第二端连接所述第二MCU电源输出端；所述第二开关的第一端连接所述第一开关的第一端，所述第二开关的第二端连接所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接接地端；所述第二MCU电源输出端连接所述MCU电路。2.根据权利要求1所述的用于MCU的低功耗电源切换电路，其特征在于，还包括第一电容，所述第一电容的第一端连接所述第一MCU电源输出端、所述第二MCU电源输出端和所述MCU电路，所述第一电容的第二端连接接地端。3.根据权利要求1所述的用于MCU的低功耗电源切换电路，其特征在于，所述可调电阻的最大阻值不大于所述第一电阻的阻值。4.根据权利要求1所述的用于MCU的低功耗电源切换电路，其特征在于，所述第一NMOS管、所述第二NMOS管均采用低阈值电压的NMOS管。5.根据权利要求1所述的用于MCU的低功耗电源切换电路，其特征在于，所述第一NMOS管、所述第二NMOS管均采用耗尽型NMOS管。6.一种用于MCU的低功耗电源切换电路实现方法，基于权利要求1-5任一项所述的用于MCU的低功耗电源切换电路，其特征在于，所述方法包括以下步骤：MCU电路工作在正常模式，低功耗LDO电路与MCU电路断开，高性能LDO电路正常工作为MCU电路提供电源；MCU电路进入低功耗模式，到达第一设定时间后，低功耗LDO电路与MCU电路接通，通过高性能LDO电路和低功耗LDO电路同时供电；到达第二设定时间后，高性能LDO电路与MCU电路断开，通过低功耗LDO电路工作为MCU电路提供电源；MCU电路退出低功耗模式，高性能LDO电路与MCU电路接通，通过高性能LDO电路和低功耗LDO电路同时供电；到达第三设定时间后，低功耗LDO电路与MCU电路断开，通过高性能LDO电路为MCU电路提供电源。7.根据权利要求6所述的用于MCU的低功耗电源切换电路实现方法，其特征在于，所述MCU电路工作在正常模式，低功耗LDO电路与MCU电路断开，高性能LDO电路正常工作为MCU电路提供电源包括：
在MCU电路工作...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑轩，宋振宇，黄杨程，
申请(专利权)人：广州鸿博微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：