CN113110156B - Ldo芯片及智能穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种LDO芯片及智能穿戴设备，该LDO芯片包括：电源输入脚、电源输出脚及使能脚；其中，所述使能脚用于接收开/关机控制信号；LDO芯片本体，分别与所述电源输入脚、电源输出脚及使能脚电连接；所述LDO芯片本体用于在接收到所述开机控制信号时工作，以将所述电源输入脚接入的电源进行降压后输出至所述电源输出脚；以及，在接收到所述关机控制信号时，停止工作。本发明让设备不需要增加硬件成本的情况下，通过控制LDO芯片即可实现设备开关机，本发明有利于降低设备的生产成本和关机后的待机功耗。

Description

LDO芯片及智能穿戴设备

技术领域

本发明涉及LDO芯片技术领域，特别涉及一种LDO芯片及智能穿戴设备。

背景技术

穿戴设备是一种可以直接穿戴在人身上或是整合到人体的衣服或配件中的便携式电子产品。可穿戴设备不仅仅是一种硬件设备，更可以通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的功能，可穿戴设备已经对人们的生活、感知带来了巨大的转变。

目前的可穿戴设备多以智能手环为主。现有的智能手环除通常设置有按键，通过按键来实现切屏等功能，或者通过按键来实现开及/关机，然而通过按键来实现开/关机时，通常仅仅是使智能手环进入深度睡眠模式，仍然有电源消耗。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种LDO芯片及智能穿戴设备，旨在提供一种带有开/关机功能的LDO芯片，通过LDO芯片实现智能穿戴设备的0功耗关机，降低智能穿戴设备的生产成本。

为实现上述目的，本发明提出一种LDO芯片，所述LDO芯片包括：

电源输入脚、电源输出脚及使能脚；其中，所述使能脚用于接收开/关机控制信号；

LDO芯片本体，分别与所述电源输入脚、电源输出脚及使能脚电连接；所述LDO芯片本体用于在接收到所述开机控制信号时工作，以将所述电源输入脚接入的电源进行降压后输出至所述电源输出脚；以及，

在接收到所述关机控制信号时，停止工作。

可选地，所述开机控制信号为第一预设时长的低电平信号；

所述关机控制信号为第二预设时长的低电平信号，所述第一预设时长较所述第二预设时长短。

可选地，所述LDO芯片本体包括：

安装基板；

电源开关，设置于所述安装基板上，所述电源开关的输入端与所述电源输入脚连接，所述电源开关的输出端与所述电源输出脚连接；

开关控制电路，设置于所述安装基板上，与所述电源开关的受控端连接；所述开关控制电路用于在接收到所述开机控制信号时，控制所述电源开关导通，以将所述电源输入脚接入的电源进行降压后输出至所述电源输出脚；以及在接收到所述关机控制信号时控制所述电源开关截止，以停止电源输出。

可选地，所述开关控制电路包括：

参考电压产生电路，与所述电源输入脚电连接，以产生参考电压；

比较放大器，所述比较放大器的第一输入端与所述参考电压产生电路连接，所述比较放大器的第二输入端与所述电源输出脚连接，所述比较放大器的使能端与所述使能脚连接。

可选地，所述开关控制电路还包括：

输出电压检测电路，所述输出电压检测电路与所述电源输出脚电连接，所述输出电压检测电路的输出端与所述开关控制电路连接；所述输出电压检测电路用于检测所述电源输出脚的输出电压，并输出电压检测信号至所述开关控制电路，以使所述开关控制电路根据所述电压检测信号调节所述电源开关的导通程度。

可选地，所述电源开关为MOS管、IGBT、三极管中的任意一种或者多种组合。

可选地，所述LDO芯片还包括：

塑封体，所述塑封体用于对所述LDO芯片本体进行封装，所述电源输入脚、电源输出脚及使能脚部分裸露于所述塑封体外。

可选地，所述LDO芯片还包括：

EPAD脚，设置于所述塑封体的一侧。

本发明还提出一种智能穿戴设备，包括如上所述的LDO芯片。

可选地，所述智能穿戴设备还包括：

外壳，包括底壳及上盖，所述底壳与上盖围合形成容置空间；

电控板，容置于所述容置空间内，所述LDO芯片设置于所述电控板上；还包括供电电池，容置于所述容置空间内，所述供电电池与所述LDO芯片的电源输入脚电连接；

功能按键，设置于所述外壳上，所述功能按键与所述使能脚电连接，所述功能按键被用户触发时，产生开/关机控制信号，并输出至所述LDO芯片的使能脚。

本发明LDO芯片在LDO芯片上设置使能脚，LDO芯片在使能脚发生电平跳转时，实现关机或者开机，由于LDO芯片用于控制电子设备的供电，在LDO芯片工作时，则整个电子设备有电源接入，在LDO芯片不工作时，整个电子设备无电源接入，如此即可通过控制LDO芯片工作，即可实现电子设备的开/关机。如此，即可使应用了LDO芯片的电子设备(例如智能穿戴设备)能够通过按键来实现开/关机。智能穿戴设备不需要增加硬件电路和更改MCU的软件算法的情况下，通过LDO芯片即可实现智能穿戴设备的0功耗关机，本发明有利于降低智能穿戴设备的生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明LDO芯片一实施例的结构示意图；

图2为本发明LDO芯片另一实施例的结构示意图；

图3为本发明LDO芯片一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本发明提出一种LDO芯片，应用于智能穿戴设备中。

参照图1至图3，在本发明一实施例中，该LDO芯片包括：

电源输入脚VIN、电源输出脚VOUT及使能脚EN；其中，所述使能脚EN用于接收开/关机控制信号；

LDO芯片本体10，分别与所述电源输入脚VIN、电源输出脚VOUT及使能脚EN电连接；所述LDO芯片本体10用于在接收到所述开机控制信号EN1时工作，以将所述电源输入脚VIN接入的电源进行降压后输出至所述电源输出脚VOUT；以及，

在接收到所述关机控制信号EN2时，停止工作。

其中，所述开机控制信号EN1为第一预设时长的低电平信号；

所述关机控制信号EN2为第二预设时长的低电平信号，所述第一预设时长较所述第二预设时长短。

本实施例中，LDO芯片可以应用于智能手表、智能手环等智能穿戴设备中，LDO芯片可以给智能穿戴设备中的主控制器、蓝牙芯片、WIFI模块、温度传感器、心率传感器等供电。LDO芯片的电源输入脚VIN可以与智能穿戴设备的电池连接，LDO芯片的电源输出脚VOUT可以与智能穿戴设备的上述功能模块连接，以将电池输出的电能进行降压后给上述模块供电，从而使智能穿戴设备正常工作，实现智能穿戴设备的各个功能。本实施例中，LDO可以为低电平使能，也即在接收到低电平的开/关机控制信号时，LDO芯片才动作，否则，LDO芯片维持原来的工作状态。在实际应用时，可以在LDO芯片本体10内，设置上拉源，或者在使能脚EN上常输入高电平的信号，使LDO芯片本体10常接入高电平的常态信号，而在需要开机或者关机时，提供电平使能信号，例如当需要开机或者关机时，提供一定时长的低电平的开机控制信号EN1或者关机控制信号EN2，使LDO芯片接收到使能信号时，进行开机或者关机。如图3所示，图3示出了电源输入电压VIN、电源输出电压VOUT和开/关机控制信号EN的波形图。例如关机控制信号EN2的时长可以设置为6～10s，开机控制信号EN1的时长可以设置为1～4s，在接收到一定时长的低电平时，LDO芯片本体10被使能触发，而后即可恢复高电平的常态信号。

需要说明的是，智能穿戴设备上的壳体上通常设置有按键，在需要对智能穿戴设备进行关机时，通过按下智能穿戴设备的按键来产生关机控制信号EN2，该关机控制信号EN2被MCU所接收，进而控制智能穿戴设备关机，然而实际上，智能穿戴设备仅仅是进入休眠状态，智能穿戴设备中的MCU等一些器件仍处于工作状态，使得智能穿戴设备的电池电量仍然被消耗，无法做到关机0功耗。若需要关机0功耗，通常需要在智能穿戴设备中设置专门的开关机电路，或者需要MCU中集成一些算法程序来实现，这样使得智能穿戴设备的成本较高，且智能穿戴设备的体积限制，难以在智能穿戴设备的电控板上设置较多的硬件电路。

本发明LDO芯片在LDO芯片上设置使能脚EN，LDO芯片在使能脚EN发生电平跳转时，实现关机或者开机，由于LDO芯片用于控制电子设备的供电，在LDO芯片工作时，则整个电子设备有电源接入，在LDO芯片不工作时，整个电子设备无电源接入，如此即可通过控制LDO芯片工作，即可实现电子设备的开/关机。如此，即可使应用了LDO芯片的电子设备(例如智能穿戴设备)能够通过按键来实现开/关机。智能穿戴设备不需要增加硬件电路和更改MCU的软件算法的情况下，通过LDO芯片即可实现智能穿戴设备的0功耗关机，本发明有利于降低智能穿戴设备的生产成本。

具体而言，在电子设备处于正常工作过程中，当需要进行关机时，可以长按电子设备上的按键，如此，当接收到第二预设时长的低电平信号时，LDO芯片自身即可停止工作，在电子设备处于关机状态时，当需要进行开机时，长按电子设备的按键，如此，当接收到第一预设时长的低电平信号时，LDO芯片自身即可恢复工作。由于LDO芯片在不工作时，可以使电子设备的其他功能模块无电源接入，进而使得电子设备整个处于关机状态，可以实现关机后0功耗。

参照图1至图3，在一实施例中，所述LDO芯片本体10包括：

安装基板13；

电源开关11，设置于所述安装基板13上，所述电源开关11的输入端与所述电源输入脚VIN连接，所述电源开关11的输出端与所述电源输出脚VOUT连接；

开关控制电路12，设置于所述安装基板13上，与所述电源开关11的受控端连接；所述开关控制电路12用于在接收到所述开机控制信号EN1时，控制所述电源开关11导通，以将所述电源输入脚VIN接入的电源进行降压后输出至所述电源输出脚VOUT；以及在接收到所述关机控制信号EN2时控制所述电源开关11截止，以停止电源输出。

本实施例中，安装基板13可以是引线框架、PCB板、DBC板、铝基板、玻纤板中任意一种，LDO芯片本体10中的电子元件可以是贴片元件，也可以是裸die晶圆。LDO芯片本体10中的电子元件可以通过焊锡、导电胶等粘接于安装基板13形成的焊盘上。所述电源开关11为MOS管、IGBT、三极管中的任意一种或者多种组合。本实施例中，电源开关11的导通程度可调，开关控制电路12可以根据开/关机控制信号EN2，控制电源开关11的工作状态，在接收到低电平的开机控制信号EN1时，控制电源开关11导通，在接收到低电平的关机控制信号EN2时，则控制电源开关11截止。在导通时，电源开关11将接入的电源进行降压后输出给后级用电负载，在截止时，电源开关11断开电源输入脚VIN和电源输出脚VOUT的电连接，此时使用LDO芯片的电子设备无电源供电，从而使得电子设备实现0功耗关机。在一些实施例中，电源开关11还设置有电容C1，电容C1设置于电源开关11的输出端与受控端之间，可以用于防止输出至电源开关11的电压过压，损坏电源开关11，同时还可以抑制电源开关11的开关噪音。

参照图1至图3，在一实施例中，所述开关控制电路12包括：

参考电压产生电路121，与所述电源输入脚VIN电连接，以产生参考电压；

比较放大器U1，所述比较放大器U1的第一输入端与所述参考电压产生电路121连接，所述比较放大器U1的第二输入端与所述电源输出脚VOUT连接，所述比较放大器U1的使能端与所述使能脚EN连接。

本实施例中，参考电压产生电路121可以包括基准源I1及基准电压产生电路U2，在LDO芯片使能开机供电后，电源开关11导通，比较放大器U1的第一输入端接入基准源电压，输出随着输入不断上升，当输出即将达到规定值时，第二输入端接入输出端电压，输出电压也接近于基准电压值，此时比较放大器U1将输出电压和基准电压之间的误差小信号进行放大，从而调整电源开关11的导通程度，保证了输出电压稳定在规定值上，同理如果输入电压变化或输出电流变化，比较放大器U1将使输出电压保持不变。

参照图1至图3，在一实施例中，所述开关控制电路12还包括：

输出电压检测电路123，所述输出电压检测电路123与所述电源输出脚VOUT电连接，所述输出电压检测电路123的输出端与所述开关控制电路12连接；所述输出电压检测电路123用于检测所述电源输出脚VOUT的输出电压，并输出电压检测信号至所述开关控制电路12，以使所述开关控制电路12根据所述电压检测信号调节所述电源开关11的导通程度。

本实施例中，输出电压检测电路123可以采用分压电路来实现，即本实施例输出电压检测电路123包括电阻R1和R2，电阻R1和R2串联分压后，将输出电压检测信号输出至比较放大器U1，输出电压检测信号加在比较放大器U1A的第二输入端，与加在第一输入端的基准电压Vref相比较，两者的差值经比较放大器U1A放大后，控制电源开关11的导通程度，以控制电源输出脚VOUT的压降，从而稳定输出电压。当输出电压Uout降低时，基准电压与输出电压检测信号的差值增加，比较放大器U1输出的驱动电流增加，电源开关11的导通程度增大，从而使输出电压升高。相反，若输出电压Uout超过所需要的设定值，比较放大器U1输出的前驱动电流减小，从而使电源开关11的导通程度减小。供电过程中，输出电压校正连续进行。输出电压检测电路123还可以设置有滤波电容C2，滤波电容C2与电阻R1并联设置，用于滤除采集输出电压中的噪音，提高检测精度。

参照图1至图3，在一实施例中，所述LDO芯片还包括：

塑封体(图未示出)，所述塑封体用于对所述LDO芯片本体10进行封装，所述电源输入脚VIN、电源输出脚VOUT及使能脚EN部分裸露于所述塑封体外。

本实施例中，塑封体可以采用环氧树脂、氧化铝、氮化硼、氮化铝、聚酰亚胺、硅胶中的一种或组合材料制得，利用环氧树脂、氧化铝绝缘性较好，且导热率较高，耐热性及热传导性较佳。在制作塑封体时，可以将环氧树脂、氧化铝、氮化硼或者氮化铝等材料进行混料，然后将混合好的封装材料进行加热；待冷却后，粉碎所述封装材料，再以锭粒成型工艺将塑封体100材料进行轧制成形，以形成塑封体100，从而将芯片封装在塑封体100内。或者通过多次注塑的工艺将LDO芯片本体10固定于所述塑封体内后。塑封体100可以为QFN或者DQFN封装。

参照图1至图3，进一步地，所述LDO芯片还包括：

EPAD脚，设置于所述塑封体的一侧；

接地脚GND，用于与外部电路共地。

本实施例中，通过设置EPAD脚，QFN封装的IC其尺寸都可以做的非常小，EPAD可以用于连接LDO芯片内部所有的地，有利于缩小LDO芯片的尺寸，使得其尺寸较小。同时，利用EPAD还可以提高LDO芯片的散热。由于尺寸小，所以其热阻会比较大，散热效率其实和热阻是成反比的关系，通过设置EPAD则可以提高LDO芯片的散热效率。

本实施例的电源输入脚VIN、电源输出脚VOUT、使能脚EN、接地脚GND及EPAD脚封装于塑封体内，与塑封体、芯片本体10及安装基板13之间一体设置，仅供与PCB板焊接的焊接部显露于塑封体的表面，相较于鸥翼型的引脚及直插型引脚，本实施例引脚的焊接部与电控板平行设置，在将引脚通过焊锡、导电胶固定于电控板上，引脚的第二焊接部与电控板贴合，进而可以提高芯片引脚30的紧固性，有利于防止电控板在跌落时，导致引脚断裂。可以理解的是，塑封体通常具有绝缘性及电磁屏蔽性能，将引脚封装于塑封体内还可以提高集成芯片的抗电磁干扰能力。

本发明还提出一种智能穿戴设备，包括如上所述的LDO芯片。该LDO芯片的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本发明智能穿戴设备中使用了上述LDO芯片，因此，本发明智能穿戴设备的实施例包括上述LDO芯片全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

其中，所述智能穿戴设备还包括：

外壳，包括底壳及上盖，所述底壳与上盖围合形成容置空间；

电控板，容置于所述容置空间内，所述LDO芯片设置于所述电控板上；还包括供电电池，容置于所述容置空间内，所述供电电池与所述LDO芯片的电源输入脚VIN电连接；

功能按键，设置于所述外壳上，所述功能按键与所述使能脚EN电连接，所述功能按键被用户触发时，产生开/关机控制信号EN2，并输出至所述LDO芯片的使能脚EN。

本实施例中，供电电池包括用于存储电能的蓄电池，与LDO芯片连接。蓄电池可以采用储锂离子电池或镍氢电池等可充电电池实现。LDO芯片将蓄电池的电能进行降压处理后输出，为智能穿戴设备的其他电路模块提供。功能按键的一端可以接地，另一端与使能脚EN电连接，功能按键被按下时，输出低电平的开机信号，或者低电平的关机信号至使能脚，以控制LDO芯片开始工作，或者停止工作。

智能穿戴设备通过一个按键实现开机、关机等功能。通过在智能穿戴设备的壳体上设置按键，通过一个按键即可实现整机开机、关机功能，便于用户操作，提高了用户的使用体验；由于设计的按键数量少，不仅使得智能穿戴设备具有较好的外观，而且使得电路结构更加简单，易于实现，降低了成本，还有利于降低智能穿戴设备的功耗，有利于提高智能穿戴设备的竞争力。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种LDO芯片，其特征在于，所述LDO芯片包括：

电源输入脚、电源输出脚及使能脚；其中，所述使能脚用于接收开/关机控制信号；

所述开机控制信号为第一预设时长的低电平信号；

所述关机控制信号为第二预设时长的低电平信号，所述第一预设时长较所述第二预设时长短；

LDO芯片本体，分别与所述电源输入脚、电源输出脚及使能脚电连接；所述LDO芯片本体包括电源开关及电容，所述电源开关的输入端与所述电源输入脚连接，所述电源开关的输出端与所述电源输出脚连接，所述电容设置于所述电源开关的输出端与受控端之间；

所述LDO芯片本体还包括上拉源，用于使LDO芯片本体常接入高电平的常态信号；

所述LDO芯片本体用于在接收到所述开机控制信号时工作，以将所述电源输入脚接入的电源进行降压后输出至所述电源输出脚；以及，

在接收到所述关机控制信号时，停止输出电压至后级用电负载，以实现无功耗关机。

2.如权利要求1所述的LDO芯片，其特征在于，所述LDO芯片本体包括：

安装基板，所述电源开关设置于所述安装基板上；

开关控制电路，设置于所述安装基板上，与所述电源开关的受控端连接；所述开关控制电路用于在接收到所述开机控制信号时，控制所述电源开关导通，以将所述电源输入脚接入的电源进行降压后输出至所述电源输出脚；以及在接收到所述关机控制信号时控制所述电源开关截止，以停止电源输出。

3.如权利要求2所述的LDO芯片，其特征在于，所述开关控制电路包括：

参考电压产生电路，与所述电源输入脚电连接，以产生参考电压；

比较放大器，所述比较放大器的第一输入端与所述参考电压产生电路连接，所述比较放大器的第二输入端与所述电源输出脚连接，所述比较放大器的使能端与所述使能脚连接。

4.如权利要求2所述的LDO芯片，其特征在于，所述开关控制电路还包括：

输出电压检测电路，所述输出电压检测电路与所述电源输出脚电连接，所述输出电压检测电路的输出端与所述开关控制电路连接；所述输出电压检测电路用于检测所述电源输出脚的输出电压，并输出电压检测信号至所述开关控制电路，以使所述开关控制电路根据所述电压检测信号调节所述电源开关的导通程度。

5.如权利要求4所述的LDO芯片，其特征在于，所述电源开关为MOS管、IGBT、三极管中的任意一种或者多种组合。

6.如权利要求4所述的LDO芯片，其特征在于，所述LDO芯片还包括：

塑封体，所述塑封体用于对所述LDO芯片本体进行封装，所述电源输入脚、电源输出脚及使能脚部分裸露于所述塑封体外。

7.如权利要求6所述的LDO芯片，其特征在于，所述LDO芯片还包括：

EPAD脚，设置于所述塑封体的一侧。

8.一种智能穿戴设备，其特征在于，包括如权利要求1至7中任意一项所述的LDO芯片。

9.如权利要求8所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述智能穿戴设备还包括：

外壳，包括底壳及上盖，所述底壳与上盖围合形成容置空间；

电控板，容置于所述容置空间内，所述LDO芯片设置于所述电控板上；还包括供电电池，容置于所述容置空间内，所述供电电池与所述LDO芯片的电源输入脚电连接；

功能按键，设置于所述外壳上，所述功能按键与所述使能脚电连接，所述功能按键被用户触发时，产生开/关机控制信号，并输出至所述LDO芯片的使能脚。

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