[發(fā)明專利]一種溫度自適應(yīng)電壓源

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110390784.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112947664A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海物騏微電子有限公司
• 主分類號(hào): G05F1/56
• 分類號(hào): G05F1/56
• 代理公司: 重慶強(qiáng)大凱創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50217
• 代理人: 趙玉乾

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種針對(duì)不同工作條件下提供不同電壓輸入溫度的自適應(yīng)電壓源，包括級(jí)聯(lián)的第一級(jí)降壓電路和第二級(jí)降壓電路，第一級(jí)降壓電路包括低壓基準(zhǔn)電路，用于對(duì)高壓輸入進(jìn)行降壓得到低壓基準(zhǔn)電壓輸出；降壓電壓源功率管，用于得到輸出電流；第二級(jí)降壓電路包括低壓基準(zhǔn)電路，用于對(duì)第一級(jí)降壓電路輸出的低壓基準(zhǔn)電壓進(jìn)行降壓得到超低壓基準(zhǔn)電壓輸出；降壓電壓源功率管，用于得到輸出電流；第一級(jí)降壓電路和第二級(jí)降壓電路包括MOS管。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種溫度自適應(yīng)電壓源。

背景技術(shù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的大量普及，無(wú)線終端節(jié)點(diǎn)廣泛收集各種物理信息，并且通過(guò)智能手機(jī)或者其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，與此同時(shí)，設(shè)備從電池或外界環(huán)境(比如太陽(yáng)能)獲得的能量非常有限，人們對(duì)芯片和系統(tǒng)的功耗要求也越來(lái)越嚴(yán)格。

目前，在絕大多數(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景中，系統(tǒng)通常包括檢測(cè)、處理、存儲(chǔ)、收發(fā)信息等功能，在系統(tǒng)不工作時(shí)將處于休眠模式。而且，隨著系統(tǒng)性能升高，系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)和處理等工作所需的時(shí)間減少，相比之下，系統(tǒng)的休眠模式的時(shí)間成為了最長(zhǎng)的部分，如圖1所示，因此休眠模式的功耗則將直接決定設(shè)備生命周期。由于在休眠模式下，為了保證內(nèi)存中的數(shù)據(jù)不丟失,仍然需要供電給內(nèi)存；某些總線控制器也需要定時(shí)輪詢總線上的設(shè)備等等，因此即使在休眠模式下，芯片中也還是存在有電流，芯片的電流主要分為漏電電流和動(dòng)態(tài)電流兩部分，因此，為了降低休眠模式下芯片的功耗，就需要減小芯片的電流。其中，漏電電流與工作電壓成指數(shù)關(guān)系，動(dòng)態(tài)電流與工作電壓成線性關(guān)系，所以，如何在低功耗前提下提供更低且保證電路正常工作的電壓源是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)低功耗的核心。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明意在提供一種針對(duì)不同工作條件下提供不同電壓輸入的溫度自適應(yīng)電壓源。

本發(fā)明提供基礎(chǔ)方案是：一種溫度自適應(yīng)電壓源，包括級(jí)聯(lián)的第一級(jí)降壓電路和第二級(jí)降壓電路，第一級(jí)降壓電路包括低壓基準(zhǔn)電路，用于對(duì)高壓輸入進(jìn)行降壓得到低壓基準(zhǔn)電壓輸出；第一降壓電壓源功率管，用于得到輸出電流；

第二級(jí)降壓電路包括超低壓基準(zhǔn)電路，用于對(duì)第一級(jí)降壓電路輸出的低壓基準(zhǔn)電壓進(jìn)行降壓得到超低壓基準(zhǔn)電壓輸出；第二降壓電壓源功率管，用于得到輸出電流；

第一級(jí)降壓電路和第二級(jí)降壓電路包括MOS管，用于隨溫度升高降低輸出電壓以及隨溫度降低升高輸出電壓。

說(shuō)明：電路工作時(shí)，溫度包括環(huán)境溫度和結(jié)溫，結(jié)溫是電子設(shè)備中半導(dǎo)體的實(shí)際工作溫度，本方案中溫度指的是結(jié)溫。

基礎(chǔ)方案的工作原理及有益效果是：對(duì)于芯片來(lái)說(shuō)，當(dāng)它處于正常工作時(shí)，在溫度越高的情況下，高速運(yùn)行能力就會(huì)降低，為了保證高溫時(shí)的高速運(yùn)行能力，就需要在高溫情況下能夠?yàn)樾酒岣唠妷?，因此現(xiàn)有技術(shù)中，都是采用一個(gè)高壓電壓源為芯片提供工作電壓，以保證芯片正常工作。然而，當(dāng)芯片處于休眠模式時(shí)，即使同樣處于高溫的情況，由于不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算等工作，此時(shí)芯片中只有部分低功耗電路處于工作狀態(tài)，而對(duì)于低功耗電路來(lái)說(shuō)，因?yàn)樗贿M(jìn)行處理和運(yùn)算等工作，只需要一個(gè)低電壓就能夠正常工作，即在休眠模式下，芯片只需要一個(gè)低電壓即可，而由于現(xiàn)有技術(shù)中，芯片都采用單電壓源供電方式，因此即使在芯片處于休眠模式，也依舊是由高壓電壓源進(jìn)行供電，對(duì)于處于休眠模式的芯片來(lái)說(shuō)，高壓電壓源的供電就將會(huì)出現(xiàn)電壓過(guò)大，降低了能源使用效率，而且也將會(huì)增加芯片休眠模式下的功耗。

本方案中，1.采用第一級(jí)降壓電路和第二級(jí)降壓電路級(jí)聯(lián)后，由第一級(jí)降壓電路對(duì)高壓電壓源輸入的高壓電壓進(jìn)行第一次降壓后得到低壓輸出，第一級(jí)降壓電路的低壓輸出再作為第二級(jí)降壓電路的輸入，由第二級(jí)降壓電路再次進(jìn)行降壓后得到超低壓輸出，從而實(shí)現(xiàn)了在不更換高壓電壓源(即滿足芯片正常工作需要的電壓源)的情況下，通過(guò)降低此時(shí)的輸入電壓來(lái)降低芯片在休眠模式下的功耗，也提高了能源的使用效率；