低功耗电压转换电路及转换方法技术

本申请公开了一种低功耗电压转换电路及转换方法，属于集成电路技术领域。当电压判断电路检测到第一电容和第二电容之间的电压差大于第一阈值，且电流检测电路检测到运放的功率输出端的输出电流小于或等于第二阈值时，或者，当电压判断电路检测到第一电容和第二电容之间的电压差小于或等于第一阈值，且电流检测电路检测到运放的功率输出端的输出电流大于第二阈值时，通过延时电路开启基准与偏置电路；当电压判断电路检测到第一电容和第二电容之间的电压差小于或等于第一阈值，且电流检测电路检测到运放的功率输出端的输出电流小于或等于第二阈值时，通过延时电路关闭基准与偏置电路，以降低静态功耗。本申请的静态工作电流很小，达到nA级别。达到nA级别。达到nA级别。

【技术实现步骤摘要】
低功耗电压转换电路及转换方法


[0001]本申请实施例涉及集成电路
，特别涉及一种低功耗电压转换电路及转换方法。

技术介绍

[0002]为了满足各种实际需求，集成电路中通常需要内置不随外部环境变化的稳压源电路，而在便携式电子产品等应用场景中，电路需要在低电压的状态下运行，此时就需要用到电压转换电路，典型电压转换电路是LDO（Low Dropout Regulator，低压差线性稳压源）。
[0003]一种传统LDO电路结构如图1所示，其包含基准电路、运放、调整管和电阻等，基准电路为运放提供一个稳定的、不随温度和电源电压变化的基准电压，通过电阻分压比例可以任意调节输出（OUT）的电压值。
[0004]有许多产品，特别是便携式电子产品，对功耗的要求比较苛刻，在不影响功能的前提下，电压转换电路的额功耗越低越好。而传统的电压转换电路的主要功耗集中在基准电路、运放和电阻上，工作功耗较大。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种低功耗电压转换电路及转换方法，用于解决基准电路、运放和电阻的功耗较大，导致传统的电压转换电路的功耗较大的问题。所述技术方案如下：一方面，提供了一种低功耗电压转换电路，所述低功耗电压转换电路包括基准与偏置电路、低功耗偏置电路、第一开关、第二开关、第一电容、第二电容、运放、电压判断电路、电流检测电路和延时电路；所述第一电容与所述第二电容的差值大于预定阈值；所述基准与偏置电路的基准电压输出端分别与所述第一开关的一端和所述第二开关的一端连接，偏置电压输出端与所述运放的偏置电压输入端连接；所述第一开关的另一端分别与所述第一电容的一端、所述运放的同相输入端和所述电压判断电路的慢电压输入端连接；所述第二开关的另一端分别与所述第二电容的一端和所述电压判断电路的快电压输入端连接；所述第一电容的另一端和所述第二电容的另一端接地；所述低功耗偏置电路的输出端分别与所述电压判断电路的偏置输入端和所述运放的低功耗偏置输入端连接；所述运放的功率输出端与所述运放的反相输入端连接并作为所述低功耗电压转换电路的输出端，所述运放的检测输出端与所述电流检测电路的输入端连接；所述电压判断电路的输出端与所述延时电路的电压检测输入端连接；所述电流检测电路的输出端与所述延时电路的电流检测输入端连接；所述延时电路的输出端与所述基准与偏置电路的控制输入端连接；当所述电压判断电路检测到所述第一电容和所述第二电容之间的电压差大于第一阈值，且所述电流检测电路检测到所述运放的功率输出端的输出电流小于或等于第二阈值时，或者，当所述电压判断电路检测到所述第一电容和所述第二电容之间的电压差小于或等于第一阈值，且所述电流检测电路检测到所述运放的功率输出端的输出电流大于第二
阈值时，通过所述延时电路开启所述基准与偏置电路；当所述电压判断电路检测到所述第一电容和所述第二电容之间的电压差小于或等于第一阈值，且所述电流检测电路检测到所述运放的功率输出端的输出电流小于或等于第二阈值时，通过所述延时电路关闭所述基准与偏置电路，以降低静态功耗。
[0006]在一种可能的实现方式中，所述电压判断电路包括：第一至第二NMOS管、第一比较器；第一NMOS管的漏端接入电源信号，所述第一NMOS管的栅端作为所述电压判断电路的慢电压输入端，所述第一NMOS管的源端分别与第二NMOS管的漏端和所述第一比较器的同相输入端连接，所述第二NMOS管的栅端与所述第一比较器的偏置输入端连接并作为所述电压判断电路的偏置输入端，所述第二NMOS管的源端接地，所述第一比较器的反相输入端作为所述电压判断电路的快电压输入端，所述第一比较器的输出端作为所述电压判断电路的输出端。
[0007]在一种可能的实现方式中，所述电压判断电路包括：第一至第三PMOS管、第三NMOS管、第二比较器；第一PMOS管的源端与第二PMOS管的源端相连并接入电源信号，所述第一PMOS管的栅端和漏端、所述第二PMOS管的栅端和第三NMOS管的漏端连接，所述第三NMOS管的栅端与所述第二比较器的偏置输入端连接并作为所述电压判断电路的偏置输入端，所述第二PMOS管的漏端、第三PMOS管的漏端与所述第二比较器的反相输入端连接，所述第三PMOS管的栅端作为所述电压判断电路的慢电压输入端，所述第三NMOS管的源端和所述第三PMOS管的源端接地，所述第二比较器的同相输入端作为所述电压判断电路的快电压输入端，所述第二比较器的输出端作为所述电压判断电路的输出端。
[0008]在一种可能的实现方式中，所述电压判断电路包括：第四至第六PMOS管、第四至第六NMOS管、第三至第四比较器、第一或门；第四PMOS管的源端、第五PMOS管的源端、第四NMOS管的漏端相连并接入电源信号，所述第四PMOS管的栅端与漏端、所述第五PMOS管栅端、第六NMOS管的漏端连接，所述第六NMOS管的栅端与第三比较器的偏置输入端、第五NMOS管的栅端、第四比较器的偏置输入端连接并作为所述电压判断电路的偏置输入端，所述第五PMOS管的漏端与第六PMOS管的漏端、所述第三比较器的反相输入端连接，所述第六PMOS管的栅端与所述第四NMOS管的栅端相连并作为所述电压判断电路的慢电压输入端，所述第四NMOS管的源端与所述第五NMOS管的漏端、所述第四比较器的同相输入端连接，所述第三比较器的同相输入端与所述第四比较器的反相输入端连接并作为所述电压判断电路的快电压输入端，所述第五NMOS管的源端、所述第六NMOS管的漏端和所述第六PMOS管的源端接地，所述第三比较器的输出端与第一或门的一个输入端连接，所述第四比较器的输出端与所述第一或门的另一个输入端连接，所述第一或门的输出端作为所述电压判断电路的输出端。
[0009]在一种可能的实现方式中，所述运放包括：差分放大器、第七PMOS管、第七至第九NMOS管；所述差分放大器的反相输入端作为所述运放的同相输入端，所述差分放大器的同相输入端作为所述运放的反相输入端，所述第七PMOS管的漏端与第九NMOS管的漏端连接并作为所述运放的功率输出端，所述差分放大器的偏置输入端与第七NMOS管的漏端、第八
NMOS管的漏端连接，所述第七NMOS管的栅端作为所述运放的偏置电压输入端，所述第八NMOS管的栅端与所述第九NMOS管的栅端连接并作为所述运放的低功耗偏置输入端，所述第七PMOS管的源端接入电源信号，所述差分放大器的输出端与所述第七PMOS管的栅端连接并作为所述运放的检测输出端，所述第七NMOS管的源端、所述第八NMOS管的源端和所述第九NMOS管的源端接地。
[0010]在一种可能的实现方式中，所述电流检测电路包括：第八PMOS管、第一电阻、第一至第二反相器；所述第八PMOS管的源端接入电源信号，所述第八PMOS管的栅端作为所述电流检测电路的输入端，所述第八PMOS管的漏端、第一电阻的一端与第一反相器的输入端连接，所述第一电阻的另一端接地，所述第一反相器的输出端与第二反相器的输入端连接，所述第二反相器的输出端作为所述电流检测电路的输出端。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述延时电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低功耗电压转换电路，其特征在于，所述低功耗电压转换电路包括基准与偏置电路、低功耗偏置电路、第一开关、第二开关、第一电容、第二电容、运放、电压判断电路、电流检测电路和延时电路；所述第一电容与所述第二电容的差值大于预定阈值；所述基准与偏置电路的基准电压输出端分别与所述第一开关的一端和所述第二开关的一端连接，偏置电压输出端与所述运放的偏置电压输入端连接；所述第一开关的另一端分别与所述第一电容的一端、所述运放的同相输入端和所述电压判断电路的慢电压输入端连接；所述第二开关的另一端分别与所述第二电容的一端和所述电压判断电路的快电压输入端连接；所述第一电容的另一端和所述第二电容的另一端接地；所述低功耗偏置电路的输出端分别与所述电压判断电路的偏置输入端和所述运放的低功耗偏置输入端连接；所述运放的功率输出端与所述运放的反相输入端连接并作为所述低功耗电压转换电路的输出端，所述运放的检测输出端与所述电流检测电路的输入端连接；所述电压判断电路的输出端与所述延时电路的电压检测输入端连接；所述电流检测电路的输出端与所述延时电路的电流检测输入端连接；所述延时电路的输出端与所述基准与偏置电路的控制输入端连接；当所述电压判断电路检测到所述第一电容和所述第二电容之间的电压差大于第一阈值，且所述电流检测电路检测到所述运放的功率输出端的输出电流小于或等于第二阈值时，或者，当所述电压判断电路检测到所述第一电容和所述第二电容之间的电压差小于或等于第一阈值，且所述电流检测电路检测到所述运放的功率输出端的输出电流大于第二阈值时，通过所述延时电路开启所述基准与偏置电路；当所述电压判断电路检测到所述第一电容和所述第二电容之间的电压差小于或等于第一阈值，且所述电流检测电路检测到所述运放的功率输出端的输出电流小于或等于第二阈值时，通过所述延时电路关闭所述基准与偏置电路，以降低静态功耗。2.根据权利要求1所述的低功耗电压转换电路，其特征在于，所述电压判断电路包括：第一至第二NMOS管、第一比较器；第一NMOS管的漏端接入电源信号，所述第一NMOS管的栅端作为所述电压判断电路的慢电压输入端，所述第一NMOS管的源端分别与第二NMOS管的漏端和所述第一比较器的同相输入端连接，所述第二NMOS管的栅端与所述第一比较器的偏置输入端连接并作为所述电压判断电路的偏置输入端，所述第二NMOS管的源端接地，所述第一比较器的反相输入端作为所述电压判断电路的快电压输入端，所述第一比较器的输出端作为所述电压判断电路的输出端。3.根据权利要求1所述的低功耗电压转换电路，其特征在于，所述电压判断电路包括：第一至第三PMOS管、第三NMOS管、第二比较器；第一PMOS管的源端与第二PMOS管的源端相连并接入电源信号，所述第一PMOS管的栅端和漏端、所述第二PMOS管的栅端和第三NMOS管的漏端连接，所述第三NMOS管的栅端与所述第二比较器的偏置输入端连接并作为所述电压判断电路的偏置输入端，所述第二PMOS管的漏端、第三PMOS管的漏端与所述第二比较器的反相输入端连接，所述第三PMOS管的栅端作为所述电压判断电路的慢电压输入端，所述第三NMOS管的源端和所述第三PMOS管的源端接地，所述第二比较器的同相输入端作为所述电压判断电路的快电压输入端，所述第二比较器的输出端作为所述电压判断电路的输出端。4.根据权利要求1所述的低功耗电压转换电路，其特征在于，所述电压判断电路包括：
第四至第六PMOS管、第四至第六NMOS管、第三至第四比较器、第一或门；第四PMOS管的源端、第五PMOS管的源端、第四NMOS管的漏端相连并接入电源信号，所述第四PMOS管的栅端与漏端、所述第五PMOS管栅端、第六NMOS管的漏端连接，所述第六NMOS管的栅端与第三比较器的偏置输入端、第五NMOS管的栅端、第四比较器的偏置输入端连接并作为所述电压判断电路的偏置输入端，所述第五PMOS管的漏端与第六PMOS管的漏端、所述第三比较器的反相输入端连接，所述第六PMOS管的栅端与所述第四NMOS管的栅端相连并作为所述电压判断电路的慢电压输入端，所述第四NMOS管的源端与所述第五NMOS管的漏端、所述第四比较器的同相输入端连接，所述第三比较器的同相输入端与所述第四比较器的反相输入端连接并作为所述电压判断电路的快电压输入端，所述第五NMOS管的源端、所述第六NMOS管的源端和所述第六PMOS管的源端接地，所述第三比较器的输出端与第一或门的一个输入端连接，所述第四比较器的输出端与所述第一或门的另一个输入端连接，所述第一或门的输出端作为所述电压判断电路的输出端。5.根据权利要求1所述的低功...

【专利技术属性】
技术研发人员：张允武，禹阔，鲍文笑，陆扬扬，
申请(专利权)人：国硅集成电路技术无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：