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LDO启动电路及启动方法

申请号 CN202211248858.0 申请日 2022-10-12 公开(公告)号 CN117908603A 公开(公告)日 2024-04-19
申请人 华润微集成电路(无锡)有限公司; 发明人 冯雪阳; 张敏; 邹一照;
摘要 本 发明 提供一种LDO 启动 电路 及启动方法,包括:延时模 块 ,基于复位触发 信号 产生第一复位信号及其延迟信号第二复位信号;控 制模 块,产生低压差线性稳压器的 控制信号 ;电平转换模块,当第二复位信号无效时对各控制信号进行电平转换,当第二复位信号有效时将各控制信号分别设置为对应的预设值;带隙基准模块,当第一复位信号有效时停止工作,当第一复位信号无效时产生第一偏置 电流 及基准 电压 ;低压差线性稳压器,当第一复位信号有效时停止工作,当第一复位信号无效时产生 控制模块 的 电源电压 。本发明的LDO启动电路结构简单、易实现、成本小,且低压差线性稳压器的启动更可靠。
权利要求

1.一种LDO启动电路,其特征在于,所述LDO启动电路至少包括:
延时模、控制模块、电平转换模块、带隙基准模块及低压差线性稳压器;
所述延时模块接收复位触发信号,基于所述复位触发信号产生第一复位信号及第二复位信号;所述第二复位信号为所述第一复位信号的延迟信号;
所述控制模块用于产生所述低压差线性稳压器的控制信号
所述电平转换模块连接于所述延时模块及所述控制模块的输出端,当所述第二复位信号无效时,对所述控制模块输出的各控制信号进行电平转换;当所述第二复位信号有效时将各控制信号分别设置为对应的预设值;
所述带隙基准模块连接于所述延时模块及所述电平转换模块的输出端,当所述第一复位信号有效时停止工作,当所述第一复位信号无效时基于所述电平转换模块输出的控制信号产生第一偏置电流及基准电压
所述低压差线性稳压器连接于所述延时模块、所述带隙基准模块及所述电平转换模块的输出端,当所述第一复位信号有效时停止工作,当所述第一复位信号无效时基于所述带隙基准模块及所述电平转换模块的输出信号产生所述控制模块的电源电压
其中,所述控制模块工作在第一电压域;所述复位触发模块、所述延时模块、所述带隙基准模块及所述低压差线性稳压器工作在第二电压域;所述第一电压域为数字域,所述第二电压域为模拟域。
2.根据权利要求1所述的LDO启动电路,其特征在于:所述延时模块包括第一复位信号产生单元及延时单元;
所述第一复位信号产生单元接收所述复位触发信号,当所述复位触发信号有效时输出有效的第一复位信号;
所述延时单元连接于所述第一复位信号产生单元的输出端,用于对所述第一复位信号从有效跳变为无效的时刻进行延时,进而输出所述第二复位信号。
3.根据权利要求2所述的LDO启动电路,其特征在于:所述延时模块还包括延时触发单元,所述延时触发单元连接于所述第一复位信号产生单元与所述延时单元之间,当所述第一复位信号无效、同时所述低压差线性稳压器输出的电源电压大于等于设定值且小于等于稳定建立时的值时,产生延时触发信号,所述延时触发信号控制所述延时单元开始进行延迟时间的计时。
4.根据权利要求2所述的LDO启动电路,其特征在于:所述延时模块还包括第三复位信号产生单元,所述第三复位信号产生单元连接于所述延时单元的输出端,当所述第一复位信号或所述第二复位信号有效时为所述控制模块提供有效的第三复位信号。
5.根据权利要求2所述的LDO启动电路,其特征在于:所述LDO启动电路还包括振荡器,所述振荡器工作在第二电压域;所述振荡器连接于所述延时模块及所述电平转换模块的输出端,当所述第一复位信号有效时停止工作;当所述第一复位信号无效时基于所述电平转换模块输出的控制信号产生控制所述延时单元的时钟信号
6.根据权利要求5所述的LDO启动电路,其特征在于:所述延时单元包括依次级联的n个触发器,第一级触发器的输入端连接高电平信号,最后一级触发器的输出端输出所述第二复位信号,各触发器的复位端连接所述第一复位信号产生单元的输出端,各触发器的时钟端连接所述时钟信号;其中,n为大于等于2的自然数。
7.根据权利要求5所述的LDO启动电路,其特征在于:所述低压差线性稳压器还连接所述振荡器的输出端,当所述低压差线性稳压器工作于运作模式时,所述低压差线性稳压器基于所述第一偏置电流工作;当所述低压差线性稳压器工作于待命模式时,所述低压差线性稳压器基于所述振荡器提供的第二偏置电流工作;所述第二偏置电流小于所述第一偏置电流。
8.根据权利要求1‑7任意一项所述的LDO启动电路,其特征在于:所述电平转换模块包括若干电平转换单元,各电平转换单元与各控制信号一一对应;所述电平转换单元包括电平转换部及逻辑部;所述电平转换部对输入的控制信号进行电平转换;所述逻辑部连接于所述电平转换部的输出端,并接收所述第二复位信号,对所述电平转换单元的输出信号的逻辑电平进行调整;
其中,所述逻辑部包括第一与逻辑单元,所述第一与逻辑单元的第一输入端连接所述电平转换部的输出端,第二输入端连接所述第二复位信号,输出端输出所述电平转换单元的输出信号;或者,所述逻辑部包括第一反相器及或逻辑单元;所述第一反相器的输入端连接所述第二复位信号;所述或逻辑单元的第一输入端连接所述第一反相器的输出端,第二输入端连接所述电平转换部的输出端,输出端输出所述电平转换单元的输出信号。
9.根据权利要求1‑7任意一项所述的LDO启动电路,其特征在于:所述LDO启动电路还包括复位触发模块,所述复位触发模块在上电复位或低压复位时产生所述复位触发信号。
10.一种LDO启动方法,基于如权利要求1‑9任意一项所述的LDO启动电路实现,其特征在于,所述LDO启动方法至少包括:
1)当复位触发信号有效时,低压差线性稳压器的各控制信号分别设置为对应的预设值,带隙基准模块及低压差线性稳压器均不工作;
2)当所述复位触发信号跳变为无效时,所述带隙基准模块及所述低压差线性稳压器基于设置为对应的预设值的各控制信号工作,并由所述低压差线性稳压器输出逐步稳定的电源电压,所述电源电压为控制模块供电;
3)当所述低压差线性稳压器输出的电源电压稳定建立后,所述控制模块基于所述低压差线性稳压器输出的电源电压工作并产生控制信号,以取代预设值控制所述低压差线性稳压器工作。
11.根据权利要求10所述的LDO启动方法,其特征在于:当上电复位或低压复位时产生所述复位触发信号。
12.根据权利要求10或11所述的LDO启动方法,其特征在于:对第二电压域的电源电压进行检测以获取所述复位触发信号。
13.根据权利要求11所述的LDO启动方法,其特征在于:步骤1)及步骤2)中,所述带隙基准模块的使能信号被设置为有效状态;所述低压差线性稳压器的校准信号被设置为第一固定值,模式选择信号被设置为运作模式。
14.根据权利要求11所述的LDO启动方法,其特征在于:所述LDO启动电路还包括振荡器;步骤1)中所述振荡器不工作,所述振荡器的校准信号被设置为第二固定值;步骤2)所述振荡器基于所述第二固定值产生相应振荡频率的时钟信号,以控制所述延时模块进行延时计时;步骤3)中所述振荡器基于所述电平转换模块输出的控制信号产生相应振荡频率的时钟信号,以控制所述延时模块进行延时计时。
15.根据权利要求14所述的LDO启动方法,其特征在于:步骤3)中,当所述低压差线性稳压器工作于运作模式时,所述带隙基准模块为所述低压差线性稳压器提供第一偏置电流;
当所述低压差线性稳压器工作于待命模式时,所述振荡器为所述低压差线性稳压器提供第二偏置电流;所述第二偏置电流小于所述第一偏置电流。

说明书全文

LDO启动电路及启动方法

技术领域

[0001] 本发明涉及集成电路设计领域,特别是涉及一种LDO启动电路及启动方法。

背景技术

[0002] LDO电路的控制信号,如带隙基准使能、LDO模式选择和校准值TRIM选择信号等,均为数字配置的输出信号,属于数字电压域1.5V,需要经电平转换模转为模拟电压域5V,输入模拟模块进行控制,此时LDO的数字控制及电平转换电路均需要1.5V电压稳定工作,而1.5V又是LDO模块所产生。在LDO的1.5V还未稳定建立之前,就会存在数字控制信号状态不稳定,使得使能信号不稳定,可能会导致基准电压和LDO输出不正常,因此陷入死循环,LDO1.5V无法正常建立。
[0003] 因此,如何确保LDO的1.5V电压能正常建立,已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
[0004] 应该注意,上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明,并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

[0005] 鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种LDO启动电路及启动方法,用于解决现有技术中LDO的1.5V电压不能正常建立的问题。
[0006] 为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种LDO启动电路,所述LDO启动电路至少包括:
[0007] 延时模块、控制模块、电平转换模块、带隙基准模块及低压差线性稳压器;
[0008] 所述延时模块接收复位触发信号,基于所述复位触发信号产生第一复位信号及第二复位信号;所述第二复位信号为所述第一复位信号的延迟信号;
[0009] 所述控制模块用于产生所述低压差线性稳压器的控制信号;
[0010] 所述电平转换模块连接于所述延时模块及所述控制模块的输出端,当所述第二复位信号无效时,对所述控制模块输出的各控制信号进行电平转换;当所述第二复位信号有效时将各控制信号分别设置为对应的预设值;
[0011] 所述带隙基准模块连接于所述延时模块及所述电平转换模块的输出端,当所述第一复位信号有效时停止工作,当所述第一复位信号无效时基于所述电平转换模块输出的控制信号产生第一偏置电流及基准电压;
[0012] 所述低压差线性稳压器连接于所述延时模块、所述带隙基准模块及所述电平转换模块的输出端,当所述第一复位信号有效时停止工作,当所述第一复位信号无效时基于所述带隙基准模块及所述电平转换模块的输出信号产生所述控制模块的电源电压
[0013] 其中,所述控制模块工作在第一电压域;所述复位触发模块、所述延时模块、所述带隙基准模块及所述低压差线性稳压器工作在第二电压域;所述第一电压域为数字域,所述第二电压域为模拟域。
[0014] 可选地,所述延时模块包括第一复位信号产生单元及延时单元;
[0015] 所述第一复位信号产生单元接收所述复位触发信号,当所述复位触发信号有效时输出有效的第一复位信号;
[0016] 所述延时单元连接于所述第一复位信号产生单元的输出端,用于对所述第一复位信号从有效跳变为无效的时刻进行延时,进而输出所述第二复位信号。
[0017] 更可选地,所述延时模块还包括延时触发单元,所述延时触发单元连接于所述第一复位信号产生单元与所述延时单元之间,当所述第一复位信号无效、同时所述低压差线性稳压器输出的电源电压大于等于设定值且小于等于稳定建立时的值时,产生延时触发信号,所述延时触发信号控制所述延时单元开始进行延迟时间的计时。
[0018] 更可选地,所述延时模块还包括第三复位信号产生单元,所述第三复位信号产生单元连接于所述延时单元的输出端,当所述第一复位信号或所述第二复位信号有效时为所述控制模块提供有效的第三复位信号。
[0019] 更可选地,所述LDO启动电路还包括振荡器,所述振荡器工作在第二电压域;所述振荡器连接于所述延时模块及所述电平转换模块的输出端,当所述第一复位信号有效时停止工作;当所述第一复位信号无效时基于所述电平转换模块输出的控制信号产生控制所述延时单元的时钟信号
[0020] 更可选地,所述延时单元包括依次级联的n个触发器,第一级触发器的输入端连接高电平信号,最后一级触发器的输出端输出所述第二复位信号,各触发器的复位端连接所述第一复位信号产生单元的输出端,各触发器的时钟端连接所述时钟信号;其中,n为大于等于2的自然数。
[0021] 更可选地,所述低压差线性稳压器还连接所述振荡器的输出端,当所述低压差线性稳压器工作于运作模式时,所述低压差线性稳压器基于所述第一偏置电流工作;当所述低压差线性稳压器工作于待命模式时,所述低压差线性稳压器基于所述振荡器提供的第二偏置电流工作;所述第二偏置电流小于所述第一偏置电流。
[0022] 更可选地,所述电平转换模块包括若干电平转换单元,各电平转换单元与各控制信号一一对应;所述电平转换单元包括电平转换部及逻辑部;所述电平转换部对输入的控制信号进行电平转换;所述逻辑部连接于所述电平转换部的输出端,并接收所述第二复位信号,对所述电平转换单元的输出信号的逻辑电平进行调整;
[0023] 其中,所述逻辑部包括第一与逻辑单元,所述第一与逻辑单元的第一输入端连接所述电平转换部的输出端,第二输入端连接所述第二复位信号,输出端输出所述电平转换单元的输出信号;或者,所述逻辑部包括第一反相器及或逻辑单元;所述第一反相器的输入端连接所述第二复位信号;所述或逻辑单元的第一输入端连接所述第一反相器的输出端,第二输入端连接所述电平转换部的输出端,输出端输出所述电平转换单元的输出信号。
[0024] 更可选地,所述LDO启动电路还包括复位触发模块,所述复位触发模块在上电复位或低压复位时产生所述复位触发信号。
[0025] 为实现上述目的及其他相关目的,本发明还提供一种LDO启动方法,基于上述LDO启动电路实现,所述LDO启动方法至少包括:
[0026] 1)当复位触发信号有效时,低压差线性稳压器的各控制信号分别设置为对应的预设值,带隙基准模块及低压差线性稳压器均不工作;
[0027] 2)当所述复位触发信号跳变为无效时,所述带隙基准模块及所述低压差线性稳压器基于设置为对应的预设值的各控制信号工作,并由所述低压差线性稳压器输出逐步稳定的电源电压,所述电源电压为控制模块供电;
[0028] 3)当所述低压差线性稳压器输出的电源电压稳定建立后,所述控制模块基于所述低压差线性稳压器输出的电源电压工作并产生控制信号,以取代预设值控制所述低压差线性稳压器工作。
[0029] 可选地,当上电复位或低压复位时产生所述复位触发信号。
[0030] 更可选地,对第二电压域的电源电压进行检测以获取所述复位触发信号。
[0031] 可选地,步骤1)及步骤2)中,所述带隙基准模块的使能信号被设置为有效状态;所述低压差线性稳压器的校准信号被设置为第一固定值,模式选择信号被设置为运作模式。
[0032] 可选地,所述LDO启动电路还包括振荡器;步骤1)中所述振荡器不工作,所述振荡器的校准信号被设置为第二固定值;步骤2)所述振荡器基于所述第二固定值产生相应振荡频率的时钟信号,以控制所述延时模块进行延时计时;步骤3)中所述振荡器基于所述电平转换模块输出的控制信号产生相应振荡频率的时钟信号,以控制所述延时模块进行延时计时。
[0033] 更可选地,步骤3)中,当所述低压差线性稳压器工作于运作模式时,所述带隙基准模块为所述低压差线性稳压器提供第一偏置电流;当所述低压差线性稳压器工作于待命模式时,所述振荡器为所述低压差线性稳压器提供第二偏置电流;所述第二偏置电流小于所述第一偏置电流。
[0034] 如上所述,本发明的LDO启动电路及启动方法,具有以下有益效果:
[0035] 本发明的LDO启动电路及启动方法确保在1.5V稳定建立后,再将电平转换输入和系统复位权限释放给1.5V域的数字控制模块,在此之前均由模拟5V域控制,有效避免由于数字控制信号不稳定导致低压差线性稳压器的1.5V输出不正常,陷入死循环,进而造成低压差线性稳压器1.5V无法正常建立。本发明的LDO启动电路结构简单、易实现、成本小,且低压差线性稳压器的启动更可靠。附图说明
[0036] 图1显示为本发明的LDO启动电路的一种结构示意图。
[0037] 图2显示为本发明的延时模块的一种结构示意图。
[0038] 图3显示为本发明的电平转换单元的一种结构示意图。
[0039] 图4显示为本发明的电平转换单元的另一种结构示意图。
[0040] 图5显示为本发明的LDO启动电路的另一种结构示意图。
[0041] 图6显示为本发明的延时模块的另一种结构示意图。
[0042] 元件标号说明
[0043] 1                      延时模块
[0044] 11                     第一复位信号产生单元
[0045] 12                     延时单元
[0046] 13                     延时触发单元
[0047] 14                     第三复位信号产生单元
[0048] 2                      控制模块
[0049] 3                      电平转换模块
[0050] 3a                     电平转换单元
[0051] 31                     电平转换部
[0052] 32                     逻辑部
[0053] 4                      带隙基准模块
[0054] 5                      低压差线性稳压器
[0055] 6                      复位触发模块
[0056] 7                      振荡器

具体实施方式

[0057] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0058] 请参阅图1~图6。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0059] 实施例一
[0060] 如图1所示,本实施例提供一种LDO启动电路,所述LDO启动电路包括:
[0061] 延时模块1、控制模块2、电平转换模块3、带隙基准模块4及低压差线性稳压器5。
[0062] 如图1所示,所述延时模块1接收复位触发信号POR_LVR,基于所述复位触发信号POR_LVR产生第一复位信号RST1及第二复位信号RST2;其中,所述第二复位信号RST2为所述第一复位信号RST1的延迟信号。所述延时模块1工作在第二电压域,连接所述第二电压域的电源电压VDD2和参考地GND2。
[0063] 具体地,所述复位触发信号POR_LVR有效时,所述延时模块1产生有效的所述第一复位信号RST1及所述第二复位信号RST2;当所述复位触发信号POR_LVR无效时,所述第一复位信号RST1无效,所述第二复位信号RST2经过预设时间(确保所述低压差线性稳压器5输出稳定的电源电压VDD1)的延时后无效。在本实施例中,所述复位触发信号POR_LVR、所述第一复位信号RST1及所述第二复位信号RST2均为低电平有效,高电平无效;在实际使用中,可根据需要设定信号状态与其对应电平的关系,不以本实施例为限。
[0064] 具体地,如图2所示,作为本实施例的第一种实现方式,所述延时模块1包括第一复位信号产生单元11及延时单元12。所述第一复位信号产生单元11接收所述复位触发信号POR_LVR,当所述复位触发信号POR_LVR有效时输出有效的第一复位信号RST1;作为示例,所述第一复位信号产生单元11包括缓冲器BUF及第二与逻辑单元(在本示例中,所述第二与逻辑单元基于第一与非nand1和第二反相器not2实现,所述第二反相器not2连接于所述第一与非门nand1的输出端,实际使用中任意能实现与逻辑的电路结构均适用于本发明),所述缓冲器BUF的输入端连接所述复位触发信号POR_LVR,输出端连接所述第二与逻辑单元的第一输入端;所述第二与逻辑单元的第二输入端连接所述复位触发信号POR_LVR,输出所述第一复位信号RST1。所述延时单元12连接于所述第一复位信号产生单元11的输出端,用于对所述第一复位信号RST1从有效跳变为无效的时刻进行延时,进而输出所述第二复位信号RST2;作为示例,所述延时单元12为RC充放电电路构成的延时电路;在实际使用中,所述延时单元12可采用任意能实现延时的电路结构,不以本实施例为限。
[0065] 具体地,作为本实施例的第二种实现方式,所述延时模块1还包括延时触发单元13。所述延时触发单元13连接于所述第一复位信号产生单元11与所述延时单元12之间,当所述第一复位信号RST1无效、同时所述低压差线性稳压器5输出的电源电压VDD1大于等于设定值且小于等于稳定建立时的值时,产生延时触发信号(所述延时单元12的输入信号),所述延时触发信号控制所述延时单元12开始进行延迟时间的计时;其中,所述低压差线性稳压器5输出的电源电压VDD1大于等于设定值即表示所述电源电压VDD1即将建立完成,以所述电源电压VDD1稳定建立时为1.5V为例,所述设定值可设置为1.0V、1.1V或1.2V,具体数值可根据需要设定,能确保所述设定值的电源电压VDD1经过所述延时单元12的延时后能稳定建立(在本示例中达到1.5V)即可,在此不一一赘述。作为示例,所述延时触发单元13包括第三与逻辑单元(在本示例中,所述第三与逻辑单元基于第二与非门nand2和第三反相器not3实现,实际使用中任意能实现与逻辑的电路结构均适用于本发明),所述第三与逻辑单元的第一输入端连接所述第一复位信号产生单元11的输出端,第二输入端连接所述低压差线性稳压器5输出的电压建立指示信号PG,输出端连接所述延时单元12。
[0066] 需要说明的是,在第一种实现方式中,所述复位触发信号POR_LVR低电平有效后即开始延时,延时时间的设定能确保经过该延时时间后所述低压差线性稳压器5输出的电源电压VDD1稳定建立即可。在第二种实现方式中,所述复位触发信号POR_LVR低电平有效后,所述电源电压VDD1逐渐增大至设定值后再触发所述延迟时间的计时。相比第一种实现方式,第二种实现方式的准确性和安全性(若所述低压差线性稳压器出现故障,即使提供了足够的延时时间,也无法得到稳定建立的VDD1)更高,功耗更低。
[0067] 具体地,作为本实施例的第三种实现方式,所述延时模块1还包括第三复位信号产生单元14,所述第三复位信号产生单元14可在第一种实现方式或第二种实现方式的基础上设置。所述第三复位信号产生单元14连接于所述延时单元12的输出端,当所述第一复位信号RST1或所述第二复位信号RST2有效时为所述控制模块2提供有效的第三复位信号RST3。作为示例,所述第三复位信号产生单元14包括第四与逻辑单元(在本示例中,所述第四与逻辑单元基于第三与非门nand3和第四反相器not4实现,实际使用中任意能实现与逻辑的电路结构均适用于本发明),所述第四与逻辑单元的第一输入端连接所述第一复位信号RST1或所述复位触发信号POR_LVR,第二输入端连接所述第二复位信号RST2,输出端连接所述控制模块2。
[0068] 需要说明的是,在第一种实现方式和第二种实现方式中,在复位阶段,未对所述控制模块2进行复位;在第三种实现方式中,在复位阶段同样对所述控制模块2进行复位,由此可进一步降低功耗。
[0069] 如图1所示,所述控制模块2用于产生所述低压差线性稳压器5的控制信号。所述控制模块2工作在第一电压域,连接所述第一电压域的电源电压VDD1和参考地GND1,其中,所述第一电压域的电源电压VDD1由所述低压差线性稳压器5提供。
[0070] 具体地,在本实施例中,所述控制模块2提供的控制信号包括使能信号BGRENL、第一校准信号TRIM1及模式选择信号MODE;其中,所述使能信号BGRENL用于对所述带隙基准模块4进行使能控制,所述第一校准信号TRIM1用于对所述低压差线性稳压器5输出的电源电压VDD1的值进行调整,所述模式选择信号MODE用于对所述低压差线性稳压器5的工作模式(包括但不限于待命模式及运作模式)进行选择。在实际使用中,可根据需要设定各控制信号,不以本实施例为限。在本实施例中,所述控制模块2提供的控制信号均为1.5V域的信号。
[0071] 具体地,作为本发实施例的一种实现方式,所述控制模块2还接收所述第三复位信号RST3,当所述第三复位信号RST3有效时,所述控制模块2处于复位状态。
[0072] 如图1所示,所述电平转换模块3连接于所述延时模块1及所述控制模块2的输出端,当所述第二复位信号RST2无效时,对所述控制模块2输出的各控制信号进行电平转换;当所述第二复位信号RST2有效时将各控制信号分别设置为对应的预设值。
[0073] 具体地,在本实施例中,所述电平转换模块3接收所述使能信号BGRENL、所述第一校准信号TRIM1及所述模式选择信号MODE。当所述第二复位信号RST2无效时,将1.5V域的所述使能信号BGRENL、所述第一校准信号TRIM1及所述模式选择信号MODE转换为5V域输出。当所述第二复位信号RST2有效时,将所述使能信号BGRENL设置为有效状态,并提供给所述带隙基准模块4的使能端,以使得所述带隙基准模块4处于使能状态;将所述第一校准信号TRIM1设置为第一固定值,并提供给所述低压差线性稳压器5的校准端,以实现对输出电源电压VDD1的调整;将所述模式选择信号MODE设置为运作模式,并提供给所述低压差线性稳压器5的模式选择端。
[0074] 具体地,在本实施例中,所述电平转换模块3包括若干电平转换单元3a,各电平转换单元3a与各控制信号一一对应(即电平转换单元3a的数量与其输入输出信号个数对应),各电平转换单元3a对各信号进行电平转换或赋予预设值。如图3及图4所示,所述电平转换单元3a包括电平转换部31及逻辑部32;所述电平转换部31对输入的控制信号进行电平转换;所述逻辑部32连接于所述电平转换部31的输出端,并接收所述第二复位信号RST2,对所述电平转换单元3a的输出信号的逻辑电平进行调整。作为本实施例的一种实现方式,如图3所示,所述电平转换部31包括第五反相器not5、第一NMOS管N1、第二NMOS管N2、第三NMOS管N3、第四NMOS管N4、第一PMOS管P1、第二PMOS管P2;所述第五反相器not5的输入端连接所述电平转换单元3a的输入信号A(对应各控制信号,在此不一一赘述);所述第一NMOS管N1及所述第二NMOS管N2的源极连接所述第二电压域的参考地GND2,栅极分别连接所述第五反相器not5的输入端和输出端;所述第一NMOS管N1的漏极经由所述第三NMOS管N3连接所述第一PMOS管P1的漏极和所述第二PMOS管P2的栅极,所述第一PMOS管P1的源极连接所述第二电压域的电源电压VDD2;所述第二NMOS管N2的漏极经由所述第四NMOS管N4连接所述第二PMOS管P2的漏极和所述第一PMOS管P1的栅极,所述第二PMOS管P2的源极连接所述第二电压域的电源电压VDD2;所述第三NMOS管N3与所述第四NMOS管N4的栅极连接所述第二复位信号RST2;所述第四NMOS管N4及所述第二PMOS管P2的漏极作为所述电平转换部31的输出端。如图3所示,所述逻辑部32包括第一与逻辑单元(在本示例中,所述第一与逻辑单元基于第四与非门nand4和第六反相器not6实现,实际使用中任意能实现与逻辑的电路结构均适用于本发明),所述第一与逻辑单元的第一输入端连接所述电平转换部31的输出端,第二输入端连接所述第二复位信号RST2,输出端输出所述电平转换单元3a的输出信号Y。此时,当所述第二复位信号RST2有效时,所述电平转换单元3a的输出信号Y为低电平。作为本实施例的另一种实现方式,如图4所示,所述电平转换单元3a中电平转换部31与前一实现方式相同,所述逻辑部32包括第一反相器not1及或逻辑单元(在本示例中,所述或逻辑单元基于或非门nor1和第七反相器not7实现,所述第七反相器not7连接于所述或非门nor1的输出端,实际使用中任意能实现或逻辑的电路结构均适用于本发明);所述第一反相器not1的输入端连接所述第二复位信号RST2;所述或逻辑单元的第一输入端连接所述第一反相器not1的输出端,第二输入端连接所述电平转换部31的输出端,输出端输出所述电平转换单元3a的输出信号Y。此时,当所述第二复位信号RST2有效时,所述电平转换单元3a的输出信号Y为高电平。
[0075] 需要说明的是,所述第五反相器not5工作在所述第一电压域,所述第一NMOS管N1、所述第二NMOS管N2、所述第三NMOS管N3、所述第四NMOS管N4、所述第一PMOS管P1、所述第二PMOS管P2及所述逻辑部32工作在所述第二电压域。所述电平转换单元3a的输出信号Y的逻辑电平可根据需要设置并选择相应的电路实现,当然,实现不同逻辑电平的电路结构也不限于本实施例所列举的两种,在此不一一赘述。
[0076] 如图1所示,所述带隙基准模块4连接于所述延时模块1及所述电平转换模块3的输出端,当所述第一复位信号RST1有效时停止工作,当所述第一复位信号RST1无效时基于所述电平转换模块3输出的控制信号产生第一偏置电流IBLDOA及基准电压VBG。所述带隙基准模块4工作在第二电压域,连接所述第二电压域的电源电压VDD2和参考地GND2。
[0077] 具体地,在本实施例中,所述带隙基准模块4接收到的控制信号为所述使能信号BGRENL;当所述第一复位信号RST1无效,且所述使能信号BGRENL有效时,所述带隙基准模块4产生相应的偏置电流和基准电压。
[0078] 如图1所示,所述低压差线性稳压器5连接于所述延时模块1、所述带隙基准模块4及所述电平转换模块3的输出端,当所述第一复位信号RST1有效时停止工作,当所述第一复位信号RST1无效时基于所述带隙基准模块4及所述电平转换模块3的输出信号产生所述控制模块2的电源电压VDD1。所述低压差线性稳压器5工作在第二电压域,连接所述第二电压域的电源电压VDD2和参考地GND2。
[0079] 具体地,在本实施例中,当所述第一复位信号RST1无效时,所述低压差线性稳压器5接收所述带隙基准模块4提供的第一偏置电流IBLDOA、基准电压VBG、所述电平转换模块3提供的第一校准信号TRIM1及模式选择信号MODE,以产生所述控制模块2的电源电压VDD1。
当所述电源电压VDD1大于等于所述设定值时所述电压建立指示信号PG有效,表示所述电源电压VDD1基本建立完成。
[0080] 如图1所示,作为本实施例的一种实现方式,所述LDO启动电路还包括复位触发模块6,所述复位触发模块6在上电复位或低压复位时产生所述复位触发信号POR_LVR。在实际使用中,任意情况下的复位均可产生所述复位触发信号POR_LVR,不以本实施例为限。
[0081] 如图1所示,在本实施例中,所述第一电压域为数字域,所述第一电压域的电源电压VDD1为1.5V;所述第二电压域为模拟域,所述第二电压域的电源电压VDD2为5V。在实际使用中,可根据需要设定所述第一电压域和所述第二电压域,并设定相应的电源电压值,不以本实施例为限。
[0082] 如图1~图4所示,本实施例的所述LDO启动电路的工作原理如下:
[0083] 1)当复位触发信号POR_LVR有效时,所述低压差线性稳压器5的各控制信号分别设置为对应的预设值,所述带隙基准模块4及所述低压差线性稳压器5均不工作。
[0084] 具体地,在本实施例中,当上电复位或低压复位(包括但不限于其它复位情况,在此不一一赘述)时产生所述复位触发信号POR_LVR,所述复位触发信号POR_LVR低电平有效。作为示例中,所述复位触发模块6对第二电压域的电源电压VDD2进行检测以获取所述复位触发信号POR_LVR;在所述第二电压域的电源电压VDD2的上升沿,判定上电复位;在所述第二电压域的电源电压VDD2的下降沿,判定低压复位;在实际使用中可根据需要设定复位情况及对应的检测方法,不以本实施例为限。
[0085] 具体地,所述复位触发信号POR_LVR有效时,所述第一复位信号RST1、所述第二复位信号RST2及所述第三复位信号RST3均有效。此时,所述控制模块2复位;所述带隙基准模块4及所述低压差线性稳压器5不工作;所述电平转换模块3将所述带隙基准模块4的使能端设置为有效,将所述低压差线性稳压器5的校准端设置为第一固定值(以得到1.5V的VDD1),将所述低压差线性稳压器5的模式选择端设置为运作模式。
[0086] 2)当所述复位触发信号POR_LVR跳变为无效时,所述带隙基准模块4及所述低压差线性稳压器5基于设置为对应的预设值的各控制信号工作,并由所述低压差线性稳压器5输出逐步稳定的电源电压VDD1,所述电源电压VDD1为所述控制模块2供电。
[0087] 具体地,当完成复位后,所述复位触发信号POR_LVR跳变为高电平(无效),所述第一复位信号RST1无效,所述第二复位信号RST2及所述第三复位信号RST3仍保持有效状态。此时,所述带隙基准模块4及所述低压差线性稳压器5开始工作,由于所述第二复位信号RST2仍为有效状态,所述带隙基准模块4基于预设的(有效)使能状态产生第一偏置电流IBLDOA及基准电压VBG,所述低压差线性稳压器5基于预设的校准值(第一固定值)及工作模式(运作模式)及所述带隙基准模块4提供的信号产生逐渐增大的电源电压VDD1。
[0088] 具体地,当所述电源电压VDD1增大至设定值(在本实施例中,所述设定值为1.2V)时,所述低压差线性稳压器5输出有效的电压建立指示信号PG(高电平),所述延时单元12开始延时计时。在此延时计时的过程中,所述电源电压VDD1持续增大,直至稳定建立,在本示例中稳定建立时所述电源电压VDD1为1.5V。
[0089] 3)当所述低压差线性稳压器5输出的电源电压VDD1稳定建立后,所述控制模块2基于所述低压差线性稳压器5输出的电源电压VDD1工作并产生控制信号,以取代预设值控制所述低压差线性稳压器5工作。
[0090] 具体地,当延时计时结束,所述第二复位信号RST2及所述第三复位信号RST3均跳变为高电平(无效)。所述控制模块2完成复位,基于稳定的1.5V的电源电压VDD1工作并产生所述使能信号BGRENL、所述第一校准信号TRIM1及所述模式选择信号MODE,所述使能信号BGRENL控制所述带隙基准模块5是否工作,所述第一校准信号TRIM1调节所述低压差线性稳压器5输出的电源电压VDD1的大小,所述模式选择信号MODE控制所述低压差线性稳压器5的工作模式(包括但不限于待命模式及运作模式)。
[0091] 本发明在所述低压差线性稳压器6输出的电源电压及所述控制模块2提供的控制信号不稳定的时候,将所述低压差线性稳压器6的控制信号设定为预设值,以避免所述控制模块2提供的控制信号对所述低压差线性稳压器6的影响,确保所述低压差线性稳压器6输出的电源电压能稳定建立;并在所述低压差线性稳压器6输出的电源电压稳定建立后,基于所述控制模块2提供的稳定控制信号控制所述低压差线性稳压器6;实现所述低压差线性稳压器6的可靠启动。
[0092] 实施例二
[0093] 如图5所示,本实施例提供一种LDO启动电路,与实施例一的不同之处在于,所述LDO启动电路还设置有振荡器7,所述振荡器7为所述延时模块1提供延时计时的时钟信号。
[0094] 如图5所示,所述控制模块2还提供第二校准信号TRIM2,所述第二校准信号TRIM2用于对所述振荡器7的振荡频率进行调整。
[0095] 如图5所示,所述电平转换模块3接收所述第二校准信号TRIM2,当所述第二复位信号RST2无效时,所述电平转换模块3对所述第二校准信号TRIM2进行电平转换;当所述第二复位信号RST2有效时,所述电平转换模块3将所述第二校准信号TRIM2设置为第二固定值,并提供给所述振荡器7的校准端。
[0096] 如图5所示,所述振荡器7连接于所述延时模块1及所述电平转换模块3的输出端,当所述第一复位信号RST1有效时停止工作,当所述第一复位信号RST1无效时基于所述电平转换模块3输出的第二校准信号TRIM2产生控制所述延时模块1延时的时钟信号LIRC_OUT。所述振荡器7工作在第二电压域,连接所述第二电压域的电源电压VDD2和参考地GND2。
[0097] 具体地,在本实施例中,当所述第一复位信号RST1无效,且所述第二复位信号RST2无效时,所述振荡器7基于所述控制模块2提供的信号产生相应的振荡频率的时钟信号。当所述第一复位信号RST1无效,且所述第二复位信号RST2有效时,所述振荡器7基于预设的第二固定值产生相应振荡频率的时钟信号;作为示例,所述第二固定值使所述振荡器7的振荡频率最快,进而更容易启振,在实际使用中可根据需要设定所述第二固定值及其对应的振荡频率。
[0098] 如图5所示,所述延时模块1中的延时单元12基于时钟信号LIRC_OUT实现延时,与实施例一的所述延时模块1的不同之处在于采用的不同结构的延时单元12。作为示例,如图6所示,所述延时单元12连接于所述第一复位信号产生单元11的输出端,用于对所述第一复位信号RST1从有效跳变为无效的时刻进行延时,进而输出所述第二复位信号RST2;作为示例,所述延时单元12包括依次级联的n个触发器(在本示例中,各触发器为D触发器,在实际使用中根据需要设置相应的触发器),第一级触发器的输入端D连接高电平信号(在本示例中,所述高电平信号为第二电压域的电源电压VDD2),最后一级触发器的输出端输出所述第二复位信号RST2,各触发器的复位端R连接所述第一复位信号产生单元11的输出端,各触发器的时钟端CK连接所述时钟信号LIRC_OUT;其中,n为大于等于2的自然数,在实际使用中可根据延时时间的需要设定n的数值;在实际使用中,所述延时单元12可采用任意能基于时钟信号实现延时的电路结构,不以本实施例为限。当所述复位触发信号POR_LVR低电平有效时,所述第一复位信号RST1低电平有效,由于所述第一复位信号RST1连接于各触发器的复位端,则所述延时单元12直接输出低电平有效的第二复位信号RST2;当所述复位触发信号POR_LVR跳变为高电平时(无效),所述第一复位信号RST1也跳变为高电平(无效),此时各触发器的复位端无效,所述延时单元12基于所述时钟信号LIRC_OUT的触发,逐级将高电平(VDD2)传递至输出端,得到高电平的第二复位信号RST2(无效);其中,延时时间由触发器数量及时钟信号的周期决定,可根据实际需要设置。
[0099] 如图5所示,作为本实施例的另一种实现方式,当所述第一复位信号RST1无效时,所述振荡器7还为所述低压差线性稳压器5提供第二偏置电流IBLDOS,作为示例,所述第二偏置电流IBLDOS为所述振荡器7中用于给产生振荡信号的电容充电的电流。
[0100] 具体地,所述低压差线性稳压器5连接于所述振荡器7的输出端。当所述低压差线性稳压器5工作于待命模式时,所述低压差线性稳压器5基于所述振荡器7提供的第二偏置电流IBLDOS工作;当所述低压差线性稳压器5工作于运作模式时,所述低压差线性稳压器5基于所述第一偏置电流IBLDOA工作;所述第二偏置电流IBLDOS小于所述第一偏置电流IBLDOA。
[0101] 需要说明的是,在实际使用中,所述第二偏置电流IBLDOS可由其它模块提供,包括但不限于所述延时模块1、所述带隙基准模块4,所述第二偏置电流IBLDOS用于低功耗的待命模式。所述低压差线性稳压器5也可以始终基于所述第一偏置电流IBLDOA工作,此时,所述振荡器7无需输出所述第二偏置电流IBLDOS。
[0102] 如图5~图6所示,本实施例的所述LDO启动电路的工作原理与实施例一的不同之处在于:步骤1)中,当所述复位触发信号POR_LVR有效时,所述振荡器7也不工作,所述振荡器7的校准端被设置为第二固定值。在步骤2)中,当所述复位触发信号POR_LVR跳变为无效时,所述振荡器7开始工作,由于所述第二复位信号RST2仍为有效状态,所述振荡器7基于预设的校准值(第二固定值)产生时钟信号LIRC_OUT及第二偏置电流IBLDOS,所述延时模块1基于所述时钟信号LIRC_OUT实现延时计时。在步骤3)中,当所述低压差线性稳压器5输出的电源电压VDD1稳定建立后,所述控制模块2还提供第二校准信号TRIM2,所述第二校准信号TRIM2调整所述振荡器7的振荡频率。当所述低压差线性稳压器6处于运作模式时基于所述第一偏置电流IBLDOA及所述基准电压VBG工作,当所述低压差线性稳压器6处于待命模式时基于所述第二偏置电流IBLDOS工作。
[0103] 需要说明的是,所述LDO启动电路的其它结构及原理与实施例一相同,在此不一一赘述。
[0104] 综上所述,本发明提供一种LDO启动电路及启动方法,包括:延时模块、控制模块、电平转换模块、带隙基准模块及低压差线性稳压器;所述延时模块接收复位触发信号,基于所述复位触发信号产生第一复位信号及第二复位信号;所述第二复位信号为所述第一复位信号的延迟信号;所述控制模块用于产生所述低压差线性稳压器的控制信号;所述电平转换模块连接于所述延时模块及所述控制模块的输出端,当所述第二复位信号无效时,对所述控制模块输出的各控制信号进行电平转换;当所述第二复位信号有效时将各控制信号分别设置为对应的预设值;所述带隙基准模块连接于所述延时模块及所述电平转换模块的输出端,当所述第一复位信号有效时停止工作,当所述第一复位信号无效时基于所述电平转换模块输出的控制信号产生第一偏置电流及基准电压;所述低压差线性稳压器连接于所述延时模块、所述带隙基准模块及所述电平转换模块的输出端,当所述第一复位信号有效时停止工作,当所述第一复位信号无效时基于所述带隙基准模块及所述电平转换模块的输出信号产生所述控制模块的电源电压;其中,所述控制模块工作在第一电压域;所述复位触发模块、所述延时模块、所述带隙基准模块及所述低压差线性稳压器工作在第二电压域;所述第一电压域为数字域,所述第二电压域为模拟域。本发明的LDO启动电路及启动方法确保在1.5V稳定建立后,再将电平转换输入和系统复位权限释放给1.5V域的数字控制模块,在此之前均由模拟5V域控制,有效避免由于数字控制信号不稳定导致低压差线性稳压器的1.5V输出不正常,陷入死循环,进而造成低压差线性稳压器1.5V无法正常建立。本发明的LDO启动电路结构简单、易实现、成本小,且低压差线性稳压器的启动更可靠。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0105] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
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