[发明专利]低压差线性稳压器及其工作模式切换方法

说明书

技术领域

本公开涉及电子技术领域，具体地，涉及一种低压差线性稳压器及其工作模式切换方法。

背景技术

在片上系统(System on Chip，SOC)等应用中，部分低压差线性稳压器(Low Dropout Linear Regulator，LDO)会进入休眠模式，在休眠模式下，LDO的静态功耗需要尽可能地低，以提高效率并延长电池的工作时间。通常要求LDO能够平稳地进入和退出休眠模式，且不影响其输出电压性能。

现有的一种设计如图1所示，其采用两个LDO并联的方式来达到LDO在正常模式和休眠模式之间切换的目的。如图1所示，放大器OP1、功率管M1、电阻R1、R2以及外置输出电容Cout构成了主LDO，其工作于正常模式，采用较大的偏置电流，得到较高的带宽，以提供中等到重度负载的LDO良好的输出瞬态特性。放大器OP2、功率管MP2、电阻R1、R2以及外置输出电容Cout构成了副LDO，其工作于休眠模式，采用较低的偏置电流，得到的带宽较低，但是由于其工作于轻载状态，所以输出电压Vout基本维持。Vdd为工作电压，电阻R1、R2为分压电阻，用于产生反馈电压VFB，信号Vref1、Vref2为两个LDO的输入参考电压。SLEEP信号为休眠模式控制信号，当SLEEP为高电平时，副LDO工作，主LDO关闭；当SLEEP为低电平时，主LDO工作，副LDO关闭。

图1所示的设计能够借助外置输出电容Cout来确保输出电压Vout在切换时受到的影响很小。例如，假设LDO的负载电流Iload为100uA，外置输出电容Cout为1μF，休眠模式启动的副LDO需要建立的时间t假定为10μs，那么在这期间输出电压Vout的跌落约为：

可见，由于外置输出电容Cout的存在，正常模式向休眠模式的切换对输出电压Vout的影响很小。

然而，如果不存在外置输出电容Cout，那么图1所示的设计将会导致输出电压Vout的大幅跌落。例如，假设负载电流Iload为100uA，无外置输出电容，内置输出电容Cint为100pF，休眠模式启动的副LDO需要建立的时间t假定为10μs，那么输出电压Vout的跌落约为：

由于在实际的SOC应用中，LDO的正常输出电压Vout远远低于10V，因此在无外置输出电容Cout的情况下，输出电压Vout早已跌落至零，可见在这种情况下对输出电压Vout的影响是很大的。在这种情况下，SLEEP信号和输出电压Vout的示意波形如图2所示。

发明内容

本公开的目的是提供一种低压差线性稳压器及其工作模式切换方法，其能够在无外置输出电容的情况下确保LDO平稳地进入和退出休眠模式。

为了实现上述目的，本公开提供一种低压差线性稳压器，包括：

功率管，该功率管包括栅极、作为所述低压差线性稳压器的电压输入端的输入端子和作为所述低压差线性稳压器的电压输出端的输出端子；

内置输出电容，该内置输出电容连接在所述功率管的输出端子与地之间；

放大器，该放大器的正相输入端用于接收电压参考信号、输出端用于控制所述功率管的栅极电压；

负反馈电路，用于采集所述功率管的输出端子处的电压并将采集到的电压反馈给所述放大器的反相输入端；

偏置电路，用于接收工作模式切换控制信号，基于所述工作模式切换控制信号向所述放大器提供相应的阶梯变化偏置电流来控制所述低压差线性稳压器的工作模式切换。

可选地，所述偏置电路用于：

在所述工作模式切换控制信号指示从正常模式切换到休眠模式时，向所述放大器提供从第一偏置电流阶梯变化到第二偏置电流的偏置电流，来控制从所述正常模式向所述休眠模式的切换，其中所述第一偏置电流大于所述第二偏置电流；以及

在所述工作模式切换控制信号指示从所述休眠模式切换到所述正常模式时，向所述放大器提供从所述第二偏置电流阶梯变化到所述第一偏置电流的偏置电流，来控制从所述休眠模式向所述正常模式的切换。

可选地，所述偏置电路包括：

多个第一开关和多个偏置电流源，所述多个第一开关和所述多个偏置电流源一一对应地串联连接所形成的回路之间进行并联；

第一选通子电路，用于基于所述工作模式切换信号来逐次选通相应的第一开关，使得与被选通的第一开关串联的偏置电流源所提供的偏置电流之和被提供给所述放大器，以控制所述低压差线性稳压器的工作模式切换。