一种基于边沿检测的模数混合LDO电路及其控制方法

本发明涉及电路结构，具体涉及一种基于边沿检测的模数混合ldo电路及其控制方法。

背景技术：

1、ldo(low dropout regulator)，即低压差线性稳压器，其作用是利用负反馈的原理将一个不稳定的、没有带载能力的电压转化为一个稳定的、有带载能力的电压。生活中几乎所有电子系统都需要电源管理模块来对其他各个模块的供电电压进行管理和分配，而ldo输出纹波小、适用于高品质负载、便于集成等特点，都使得ldo在各类电子系统中被广泛应用。

2、随着近几年来iot（internet of things，物联网）、能量收集等方向的兴起，电子系统被要求以更小的体积尽可能地工作在更低的功耗、更高的能效、更微弱的电流以及更低的电压域下。由于电压域的降低，ldo作为电源管理模块中的重要一环也需要面临着超低dropout下的诸多问题（例如超低dropout下纹波和带载能力的问题）。目前普遍采用模数混合方案来解决超低dropout情况下纹波与带载能力的平衡问题（模拟ldo在超低dropout下很难实现大负载，数字ldo又具有纹波较大的缺点）。传统模数混合ldo往往采用区间检测的方式进行ldo稳态的判定和失锁判定，即在输出电压进入一个区间内就判定其稳定，掉落或超出该区间即判定失锁，这种检测方案仍然会存在纹波较大的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是如何使模数混合ldo电路在纹波较小的境况下，实现输出纹波的进一步减小以及精度的进一步提高的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于边沿检测的模数混合ldo电路及其控制方法，通过动态比较器比较的ldo电路的输出电压和ref电路的输出电压序列，通过电压序列是否相同可判断ldo电路是否失锁，从而使输出纹波进一步减小以及精度的进一步提高，相较于传统的基于区间检测的控制方案来说，能够节省下一个动态比较器的功耗和面积。

2、本发明的具体方案如下：

3、一种基于边沿检测的模数混合ldo电路，包括：

4、模拟环路，所述模拟环路具有动态比较器，所述动态比较器用于比较ldo电路的输出电压和ref电路的输出电压；

5、数字环路，所述数字环路能够在低压差线性稳压下带大负载；

6、序列检测器，所述序列检测器电路连接于所述模拟环路具有的所述动态比较器；

7、通过序列检测器检测动态比较器所比较的ldo电路的输出电压和ref电路的输出电压的电压序列，通过判断电压序列是否相同可判断ldo电路是否失锁。

8、可选的，所述模拟环路与所述数字环路组合成同时使用的所述模数混合ldo电路，所述模拟环路的所述动态比较器本身只具有比较作用。

9、可选的，所述序列检测器用于检测所述模拟环路具有的所述动态比较器的比较结果序列。

10、一种基于边沿检测的模数混合ldo电路的控制方法，包括如下步骤：

11、步骤1)：利用序列检测器检测模拟环路的动态比较器对ldo电路的输出电压和ref电路的输出电压进行比较的结果；

12、步骤2)：利用序列检测器检测到一对连续触发的相反沿组成的沿则调整一位ldo电路的控制码字，直至ldo电路控制码字进入稳态，其中，控制码字是通过累加器进行码字的累计；

13、步骤3)：在稳态下，采用序列检测器检测连续且多个周期的ldo电路的输出电压和ref电路的输出电压的比较结果或比较值；若比较值相同则判定ldo电路是失锁状态，在ldo电路处于失锁状态之后，把累加器上输出的控制码字清零或重新调节累加器上可调节的码字；若比较值不相同则判定ldo电路是工作状态。

14、可选的，在步骤1)中，对所述ldo电路输出的电压和所述ref电路输出的电压进行比较使所述模数混合ldo电路的整体功耗降低以及能效提高。

15、可选的，利用所述序列检测器检测所述模拟环路的所述动态比较器对所述ldo电路输出电压和所述ref电路输出电压进行比较的比较值为码字。

16、可选的，在所述步骤2)中，进一步的包括如下步骤：

17、步骤s1)：将一个上升沿触发器和一个下降沿触发器进行组合，实现一对连续且相反的比较沿的检测；

18、步骤s2)：采用一个所述累加器对所述ldo电路的工作状态进行码字的控制或调节，采用累加器的两位状态控制码字，其中，00代表粗调，01代表中调，10代表细调，11代表进入稳态。

19、其中，在步骤3)中，采用所述序列检测器检测所述动态比较器对所述ldo电路输出的电压和所述ref电路输出的电压进行比较的比较结果序列作为ldo电路是否失锁的判据，若检测到ldo电路输出的电压和ref电路输出的电压的比较结果序列相同则判定ldo电路失锁，并重新开始调节码字，否则ldo电路正常工作，即检测到00000或者11111时判定ldo电路失锁，重新开始调节码字，否则ldo电路正常工作。

20、可选的，所述序列检测器检测到一对相反的比较沿则判定ldo电路由粗调挡位进入中调挡位，中调挡位进入细调挡位，细调挡位进入稳态，进入稳态后仅保留细调挡位。

21、可选的，模拟环路在稳定工作状态下替代数字环路从而获得更低的输出纹波。

22、本发明的有益效果：

23、1.本发明的模拟环路具有动态比较器，动态比较器用于比较ldo电路的输出电压和ref电路的输出电压，数字环路能够在低压差线性稳压下带大负载，序列检测器电路连接于模拟环路具有的动态比较器，通过序列检测器检测动态比较器输出的电压和输出的ref电压的比较结果序列，序列检测器检测动态比较器所比较的ldo电路的输出电压和ref电路的输出电压的电压序列，通过判断电压序列是否相同可判断ldo电路是否失锁，本发明取代了传统的基于区间检测的控制方案，即通过序列检测器比较ldo电路输出的电压和ref电路输出的电压的比较结果序列，通过判断比较结果序列是否相同可判断ldo电路是否失锁从而进一步减小输出纹波、提高精度。同时，本发明的模数混合ldo电路的控制方法相较于传统的基于区间检测的控制方案能够节省下一个动态比较器的功耗和面积开销。

24、2.本发明利用序列检测器检测到一对连续且相反的比较沿则调整为一位ldo电路控制码字，直至ldo电路控制码字进入稳态，本发明的模数混合ldo电路的控制方法相较于传统的基于区间检测的控制方案能够节省下一个动态比较器的功耗和面积开销。

技术特征：

1.一种基于边沿检测的模数混合ldo电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于边沿检测的模数混合ldo电路，其特征在于，所述模拟环路与所述数字环路组合成同时使用的所述模数混合ldo电路，所述模拟环路的所述动态比较器本身只具有比较作用。

3.根据权利要求1所述的一种基于边沿检测的模数混合ldo电路，其特征在于，所述序列检测器用于检测所述模拟环路具有的所述动态比较器的比较结果序列。

4.一种基于边沿检测的模数混合ldo电路的控制方法，采用的是根据权利要求1-3任意一项所述的一种基于边沿检测的模数混合ldo电路，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种基于边沿检测的模数混合ldo电路的控制方法，其特征在于，在所述步骤1)中，对所述ldo电路输出的电压和所述ref电路输出的电压进行比较使所述模数混合ldo电路的整体功耗降低以及能效提高。

6.根据权利要求5所述的一种基于边沿检测的模数混合ldo电路的控制方法，其特征在于，利用所述序列检测器检测所述模拟环路的所述动态比较器对所述ldo电路输出电压和所述ref电路输出电压进行比较的比较值为码字。

7.根据权利要求4所述的一种基于边沿检测的模数混合ldo电路的控制方法，其特征在于，在所述步骤2)中，进一步的包括如下步骤：

8.根据权利要求4所述的一种基于边沿检测的模数混合ldo电路的控制方法，其特征在于，在所述步骤3)中，采用所述序列检测器检测所述动态比较器对所述ldo电路输出的电压和所述ref电路输出的电压进行比较的比较结果序列作为ldo电路是否失锁的判据，若检测到ldo电路输出的电压和ref电路输出的电压的比较结果序列相同则判定ldo电路失锁，并重新开始调节码字，否则ldo电路正常工作。

9.根据权利要求8所述的一种基于边沿检测的模数混合ldo电路的控制方法，其特征在于，所述序列检测器检测到一对相反的比较沿则判定ldo电路由粗调挡位进入中调挡位，中调挡位进入细调挡位，细调挡位进入稳态，进入稳态后仅保留细调挡位。

10.根据权利要求4所述的一种基于边沿检测的模数混合ldo电路的控制方法，其特征在于，模拟环路在稳定工作状态下替代数字环路从而获得更低的输出纹波。

技术总结本发明公开了一种基于边沿检测的模数混合LDO电路及其控制方法，涉及电路结构技术领域，包括如下步骤：步骤1)：利用序列检测器检测模拟环路的动态比较器对LDO电路的输出电压和REF电路的输出电压进行比较的结果；步骤2)：利用序列检测器检测到一对连续触发的相反沿组成的沿则调整一位LDO电路的控制码字，直至LDO电路控制码字进入稳态；步骤3)：在稳态下，采用序列检测器检测连续且多个周期的LDO电路的输出电压和REF电路的输出电压的比较结果或比较值，判定LDO电路是否处于失锁状态；本发明的有益效果：使输出纹波进一步减小以及精度的进一步提高，相较于传统的基于区间检测的控制方案来说，能够节省下一个动态比较器的功耗和面积。技术研发人员：杨世恒,林世坤,韩正轩,杨欣宇,徐昊,月朋晶,徐彰,刘佳序,朱子昊,刘悦多受保护的技术使用者：电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29