实现MCU低功耗电源管理的电路结构及其切换方法技术

本发明专利技术涉及一种实现MCU低功耗电源管理的电路结构，其中，所述的电路结构包括：第一低压差线性稳压单元(LDOA)，用于在接收到外部数字逻辑单元(logic)发送的高电平信号后开启电路进行工作，并输出大电流使得所述的电路结构进入高性能模式；以及第二低压差线性稳压单元(LDOB)，用于在接收到外部数字逻辑单元(logic)发送的低电平信号后开启电路进行工作，输出低电流使得所述的电路结构进入超低功耗模式。本发明专利技术还涉及一种相应的切换方法。采用了本发明专利技术的该实现MCU低功耗电源管理的电路结构及其切换方法，结构简单，所需的电路器件少，节省了芯片面积，并且切换过程简单易实现，能够有效提高芯片良品率。能够有效提高芯片良品率。能够有效提高芯片良品率。

【技术实现步骤摘要】
实现MCU低功耗电源管理的电路结构及其切换方法


[0001]本专利技术涉及电子
，尤其涉及电源管理
，具体是指一种实现MCU低功耗电源管理的电路结构及其切换方法。

技术介绍

[0002]在MCU(micro controller unit)设计过程中，如何实现高性能和低功耗一直是设计难点，特别是现在的MCU电路规模越来越大，MCU的功耗问题也愈加凸显，低功耗设计更成为了MCU设计热点及难点。实现MCU的低功耗设计，不仅能在使用电池供电的应用场景中大大增加设备的续航时间，而且能降低MCU工作时的温度、延长设备的使用寿命。
[0003]在现有的MCU设计中，大多采用低功耗模式来降低MCU睡眠时的功耗电流，具体的，通过在设备工作任务少或者无任务时将MCU的工作频率切换到低频模式，同时关闭部分数字模块，来降低MCU待机时的功耗电流，但该方式仍存在功耗较高的缺陷，并不能满足要求更高的超低功耗要求，且切换模式过程复杂，因此急需寻找一种能够实现MCU低功耗电源管理的电路结构及切换方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种结构简单及功耗较低的实现MCU低功耗电源管理的电路结构及其切换方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的实现MCU低功耗电源管理的电路结构及其切换方法如下：
[0006]该实现MCU低功耗电源管理的电路结构，其主要特点是，所述的电路结构包括：
[0007]第一低压差线性稳压单元，用于在接收到外部数字逻辑单元发送的高电平信号后开启电路进行工作，并输出大电流使得所述的电路结构进入高性能模式；以及
[0008]第二低压差线性稳压单元，用于在接收到外部数字逻辑单元发送的低电平信号后开启电路进行工作，输出低电流使得所述的电路结构进入超低功耗模式；
[0009]且所述的第一低压差线性稳压单元的输出端与第二低压差线性稳压单元的输出端均与后端的数字电路相连接，用于对所述的数字电路的小负载以及/或者大负载的工作状态进行控制处理。
[0010]较佳地，还包括中央处理器，所述中央处理器包括所述的外部数字逻辑单元，其中，
[0011]所述的外部数字逻辑单元的第一使能输入端用于输入低功耗模式信号；
[0012]所述的外部数字逻辑单元的第二使能输入端用于输入线性稳压信号；
[0013]所述的外部数字逻辑单元的第一使能输出端用于通过所述的中央处理器向所述的第二低压差线性稳压单元输入第一逻辑控制信号；
[0014]所述的外部数字逻辑单元的第二使能输出端用于通过所述的中央处理器向所述的第一低压差线性稳压单元输入第二逻辑控制信号。
[0015]较佳地，所述的第一低压差线性稳压单元具体包括：
[0016]运算放大器，所述的运算放大器的第一端用于接收带隙基准电路输出的第一基准电压；
[0017]第三PMOS场效应管，所述的第三PMOS场效应管的栅极与所述的运算放大器的输出端相连接，所述的第三PMOS场效应管的漏极用于接入电源电压；
[0018]第一可调电阻以及第二电阻；
[0019]所述的第二电阻接在所述的运算放大器的第二端以及所述的第三PMOS场效应管的源极之间；
[0020]所述的第一可调电阻接在所述的第二电阻与地之间。
[0021]较佳地，所述的电路结构还设置有一控制信号，所述的控制信号用于设置所述的第一可调电阻的电阻值。
[0022]较佳地，所述的第二低压差线性稳压单元具体包括：
[0023]第一PMOS场效应管，所述的第一PMOS场效应管的栅极用于接入所述的第一逻辑控制信号，所述的第一PMOS场效应管的漏极用于输出偏置电流；
[0024]第二PMOS场效应管，所述的第二PMOS场效应管的栅极接地，所述的第二PMOS场效应管的漏极用于接入电源电压；
[0025]第二NMOS场效应管，所述的第二NMOS场效应管的栅极与漏极均与所述的第一PMOS场效应管的源极相连接；
[0026]第一NMOS场效应管，所述的第一NMOS场效应管的栅极与漏极均与所述的第二NMOS场效应管的源极相连接；以及
[0027]第三NMOS场效应管，所述的第三NMOS场效应管的漏极与所述的第二PMOS场效应管的源极相连接，所述的第三NMOS场效应管的栅极与所述的第二NMOS场效应管的栅极与漏极相连接，且所述的第三NMOS场效应管的源极接在所述的第三PMOS场效应管与第二电阻之间。
[0028]较佳地，通过所述的控制信号调整所述的第一可调电阻的阻值，以使得所述的第二低压差线性稳压单元输出所需的低功耗电压驱动电流。
[0029]该利用上述电路结构实现双LDO结构低功耗切换的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
[0030](1)芯片进入第一工作周期，电路结构处于高性能模式，所述的第一低压差线性稳压单元和第二低压差线性稳压单元执行该模式下的电路处理；
[0031](2)判断微控制单元是否接收到外部发送的切换低功耗模式命令，如果是，则进入步骤(3)，否则，继续保持步骤(1)的处理；
[0032](3)所述的微控制单元发出切换低功耗命令；
[0033](4)芯片进入第二工作周期，所述的第二低压差线性稳压单元根据接收到的低功耗命令进入超低功耗模式，并执行该模式下的电路处理。
[0034]较佳地，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：
[0035](1.1)所述的微控制单元将所述的低功耗模式信号置为截止状态，将所述的线性稳压信号置为导通状态；
[0036](1.2)经所述的外部数字逻辑单元处理后，所述的第一逻辑控制信号输出低电平
信号，所述的第二逻辑控制信号输出高电平信号；
[0037](1.3)所述的运算放大器接收所述的第二逻辑控制信号输出的高电平信号，所述的第一低压差线性稳压单元开始工作；
[0038](1.4)所述的第一PMOS场效应管接收所述的第一逻辑控制信号输出的低电平信号，所述的第二低压差线性稳压单元开始工作。
[0039]较佳地，所述的步骤(4)具体包括以下步骤：
[0040](4.1)所述的第二低压差线性稳压单元接收所述的微控制单元发送的低功耗命令；
[0041](4.2)所述的微控制单元将所述的低功耗命令置为低电平，并关闭非维持芯片基础功能的大负载电路，随后进入延时状态；
[0042](4.3)待延时结束后，所述的微控制单元将所述的低功耗模式信号和线性稳压信号均置为导通状态；
[0043](4.4)经所述的外部数字逻辑单元处理后，所述的第一逻辑控制信号输出低电平信号，所述的第二逻辑控制信号输出低电平信号；
[0044](4.5)所述的运算放大器接收所述的第二逻辑控制信号输出的低电平信号后，所述的第一低压差线性稳压单元关闭电路；
[0045](4.6)所述的第一PMOS场效应管接收所述的第一逻辑控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现MCU低功耗电源管理的电路结构，其特征在于，所述的电路结构包括：第一低压差线性稳压单元(LDOA)，用于在接收到外部数字逻辑单元(logic)发送的高电平信号后开启电路进行工作，并输出大电流使得所述的电路结构进入高性能模式；以及第二低压差线性稳压单元(LDOB)，用于在接收到外部数字逻辑单元(logic)发送的低电平信号后开启电路进行工作，输出低电流使得所述的电路结构进入超低功耗模式；且所述的第一低压差线性稳压单元(LDOA)的输出端与第二低压差线性稳压单元(LDOB)的输出端均与后端的数字电路相连接，用于对所述的数字电路的小负载以及/或者大负载的工作状态进行控制处理。2.根据权利要求1所述的实现MCU低功耗电源管理的电路结构，其特征在于，还包括中央处理器(CPU)，所述中央处理器(CPU)包括所述的外部数字逻辑单元(logic)，其中，所述的外部数字逻辑单元(logic)的第一使能输入端用于输入低功耗模式信号(STANDBY_ENH)；所述的外部数字逻辑单元(logic)的第二使能输入端用于输入线性稳压信号(LDO15_PDN)；所述的外部数字逻辑单元(logic)的第一使能输出端用于通过所述的中央处理器(CPU)向所述的第二低压差线性稳压单元(LDOB)输入第一逻辑控制信号(PDN)；所述的外部数字逻辑单元(logic)的第二使能输出端用于通过所述的中央处理器(CPU)向所述的第一低压差线性稳压单元(LDOA)输入第二逻辑控制信号(STANDBY)。3.根据权利要求2所述的实现MCU低功耗电源管理的电路结构，其特征在于，所述的第一低压差线性稳压单元(LDOA)包括：运算放大器(AMP)，所述的运算放大器(AMP)的第一端用于接收带隙基准电路(BGR)输出的第一基准电压(VBG)；第三PMOS场效应管(mp3)，所述的第三PMOS场效应管(mp3)的栅极与所述的运算放大器(AMP)的输出端相连接，所述的第三PMOS场效应管(mp3)的漏极用于接入电源电压(VDDD50)；第一可调电阻(R1)以及第二电阻(R2)；所述的第二电阻(R2)设置在所述的运算放大器(AMP)的第二端以及所述的第三PMOS场效应管(mp3)的源极之间；所述的第一可调电阻(R1)设置在所述的第二电阻(R2)与地之间。4.根据权利要求3所述的实现MCU低功耗电源管理的电路结构，其特征在于，所述的电路结构还设置有一控制信号(LDO15_TRIM<4:0>)，所述的控制信号(LDO15_TRIM<4:0>)用于设置所述的第一可调电阻(R1)的电阻值。5.根据权利要求4所述的实现MCU低功耗电源管理的电路结构，其特征在于，所述的第二低压差线性稳压单元(LDOB)包括：第一PMOS场效应管(mp1)，所述的第一PMOS场效应管(mp1)的栅极用于接入所述的第一逻辑控制信号(PDN)，所述的第一PMOS场效应管(mp1)的漏极用于输出偏置电流(IBIAS0)；第二PMOS场效应管(mp2)，所述的第二PMOS场效应管(mp2)的栅极接地，所述的第二PMOS场效应管(mp2)的漏极用于接入电源电压(VDDD50)；第二NMOS场效应管(mn2)，所述的第二NMOS场效应管(mn2)的栅极与漏极均与所述的第一PMOS场效应管(mp1)的源极相连接；
第一NMOS场效应管(mn1)，所述的第一NMOS场效应管(mn1)的栅极与漏极均与所述的第二NMOS场效应管(mn2)的源极相连接；以及第三NMOS场效应管(Native_mn3)，所述的第三NMOS场效应管(Native_mn3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张怀志，冯雪阳，曹旺，
申请(专利权)人：华润微集成电路无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：