[发明专利]一种开关电源与浮动轨LDO级联的混合电源及其应用

说明书

本发明公开了一种开关电源与浮动轨LDO级联的混合电源及其应用，其中，混合电源包括：开关电源、LDO和稳压模块；开关电源用于产生电压VDDH和电压VDDL，以为LDO提供供电电压；且电压VDDH大于电压VDDL；电压VDDH由开关电源的第一输出端输出至LDO的VDD端；电压VDDL由开关电源的第二输出端输出至LDO的VSS端；稳压模块与开关电源第二输出端相连，用于对电压VDDL进行稳压，并为混合电源提供放电通路；LDO用于减小电压VDDH中的纹波，为负载提供电压，加快负载的瞬态响应。本发明采用浮动电源轨供电LDO级联开关电源的拓扑结构同时实现减小输出纹波、加快瞬态响应及实现高压输出的目的；另外，浮动电源轨供电LDO明显降低了对LDO中晶体管耐压的要求，减小了LDO的设计难度及工艺制备难度。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，更具体地，涉及一种开关电源与浮动轨LDO级联的混合电源及其应用。

背景技术

在现有的应用中，当被供电的负载模块所需要的电压较高时，通常直接采用高效率的开关电源为其供电，但是开关电源输出的电压纹波通常较大，稳定性较差；以负载模块为单光子雪崩二极管(Single PhotonAvalanche Diode，SPAD)为例，对SPAD的供电的电压范围普遍在10-30V，通常采用升压型DC-DC、电荷泵等开关电源直接为其供电，此时开关电源输出的电压纹波比较大，并且对于负载的瞬态响应较慢。而低压差线性稳压器(LowDropout Regulator，LDO)是集成电路中非常重要且常见的电源管理模块，具有输出电压稳定、面积小等优点，故常常与开关电源进行连接组合成混合电源，可以使输出的电压更加稳定。

然而现有的开关电源级联LDO的混合电源中，LDO的VDD端接开关电源的输出，VSS端接地；当被供电的负载模块所需要的电压较高时，LDO存在击穿风险，可靠性较低；为了解决该问题，通常需要采用更耐压的晶体管来设计LDO，LDO的设计难度和工艺制备难度较高，成本较高；无法在满足可靠性的前提下，以较低的成本实现高压供电。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种开关电源与浮动轨LDO级联的混合电源及其应用，用以解决现有技术无法在实现高压供电前提下同时实现快速响应及降低对器件的耐压需求的技术问题。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种开关电源与浮动轨LDO级联的混合电源，包括：开关电源、LDO和稳压模块；

开关电源用于产生电压VDDH和电压VDDL，并输出至LDO，以为LDO提供供电电压；其中，电压VDDH大于电压VDDL；电压VDDH由开关电源的第一输出端输出至LDO的VDD端；电压VDDL由开关电源的第二输出端输出至LDO的VSS端；

稳压模块与开关电源第二输出端相连，用于对电压VDDL进行稳压，并为混合电源提供放电通路；

LDO用于减小电压VDDH中的纹波，为负载提供电压，加快负载的瞬态响应。

进一步优选地，LDO有多个；各LDO的VDD端均与开关电源的第一输出端相连；各LDO的VSS端均与开关电源的第二输出端相连。

进一步优选地，开关电源为单输入单输出的开关电源或单输入多输出的开关电源，包括基于电感的开关电源或基于开关电容的开关电源。

进一步优选地，稳压模块用于基于闭环控制的方式对电压VDDL进行稳压。

进一步优选地，稳压模块包括：控制信号产生单元和放电支路；放电支路包括功率调节管；

控制信号产生单元的一端与开关电源的第二输出端相连，另一端与放电支路上功率调节管的控制端相连，功率调节管的另外两端一端接地，一端与开关电源的第二输出端相连，形成局部闭环；