[发明专利]一种步长可调节的双环路数字LDO结构及控制方法

权利要求书

1.一种步长可调节的双环路数字LDO结构的控制方法，其特征在于，所述步长可调节的双环路数字LDO结构包括参考电压模块（2）、量化模块（3）、控制模块、功率管阵列（7）及负载输出端（8）；

量化模块（3）包括Flash ADC和动态时钟比较器；参考电压模块（2）产生三个基准电压，分别为最大基准电压、目标基准电压、最小基准电压；功率管阵列（7）包括大尺寸功率管阵列和小尺寸功率管阵列；小尺寸功率管阵列中的各功率管尺寸均不同；大尺寸功率管阵列中大尺寸功率管尺寸均大于小尺寸功率管阵列中最大尺寸的小尺寸功率管；

参考电压模块（2）的最大基准电压、最小基准电压与Flash ADC参考信号输入端连接，参考电压模块（2）的目标基准电压与动态时钟比较器参考信号输入端连接，Flash ADC和动态时钟比较器的电压信号输入端均与负载输出端（8）相连接；

控制模块输入端与Flash ADC和动态时钟比较器输出端连接，控制模块控制信号输出端与大尺寸功率管阵列输入端和小尺寸功率管阵列输入端连接；大尺寸功率管阵列输出端和小尺寸功率管阵列输出端与负载输出端（8）连接；

Flash ADC由电阻和连续时间比较器构成；

小尺寸功率管阵列中的各小尺寸功率管尺寸以，N为1,2,3,…,n，n为小尺寸功率管的数量减1；且最大尺寸小尺寸功率管的尺寸为大尺寸功率管尺寸的四分之一；

控制模块包括四位计数器（5）、双向移位寄存器阵列（6）和环路控制器（4）；

Flash ADC的输出端与环路控制器（4）的输入端连接，环路控制器（4）的控制信号输出端与大尺寸功率管阵列输入端连接；动态时钟比较器的输出端与四位计数器（5）的输入端连接，四位计数器（5）的输出端与双向移位寄存器阵列（6）的控制信号输入端连接，双向移位寄存器阵列（6）的输出端与小尺寸功率管阵列的输入端连接；环路控制器（4）的使能信号输出端与动态时钟比较器的使能信号输入端连接；

所述方法包括：

Flash ADC通过电阻链将电压范围分为四个电压区间，分别为高于最大基准电压、最大基准电压至目标参考电压、目标参考电压至最小基准电压、低于最小基准电压，实时检测当前负载输出端（8）的电压所处电压区间，检测结果生成四位码值输出给控制模块，当当前负载输出端（8）的电压位于低于最小基准电压的电压区间或位于高于最大基准电压的电压区间时，控制模块直接控制大尺寸功率管阵列中大尺寸功率管的开启数量，使负载输出端（8）的电压恢复到Flash ADC量化范围内；当当前负载输出端（8）的电压在最大基准电压至目标参考电压或目标参考电压至最小基准电压的电压区间内来回跳变时，控制模块发送使能信号给动态时钟比较器，动态时钟比较器开启并将当前负载输出端（8）的电压与目标基准电压进行比较，并将比较结果输出给控制模块，控制模块根据比较结果控制小尺寸功率管阵列中小尺寸功率管的开启数量，使负载输出端（8）的电压逐渐稳定在目标参考电压值；

当控制模块包括四位计数器（5）、双向移位寄存器阵列（6）和环路控制器（4）时；

当前负载输出端（8）的电压经Flash ADC量化后产生一个4位的粗调控制码CR[3:0]，粗调控制码CR[3:0]包含当前负载输出端（8）所处的电压区间，粗调控制码CR[3:0]输出给环路控制器；

环路控制器对粗调控制码CR[3:0]进行传递译码，若当前负载输出端（8）所处的电压区间为高于最大基准电压或低于最小基准电压的电压区间，则经过传递译码的粗调控制码直接控制大尺寸功率管的开启数目；若当前负载输出端（8）所处的电压区间为最大基准电压至目标参考电压或目标参考电压至最小基准电压的电压区间时，则环路控制器将产生使能信号EN给动态时钟比较器及冻结信号给 Flash ADC，Flash ADC冻结，动态时钟比较器开启并将当前负载输出端（8）的电压与目标参考电压进行比较，比较结果与四位计数器时钟端相连接，四位计数器检测多个周期内的比较结果产生四位的细调控制码FN[3:0]，控制相应的双向移位寄存器进行移位，控制不同尺寸的小尺寸功率管开启的数量。