CN101191823A - 一种低功耗电源监测电路 - Google Patents

Abstract

本发明是一种降低集成电路电源检测电路功耗的方法和电路结构，所述的电路结构包括可关断的双阈值电压检测模块及其启动控制电路。双阈值电压检测模块包括可关断的上电、下电检测电路；启动控制电路产生两路控制输出信号，用于双阈值电压检测模块上电检测、掉电检测的开启和关断。通过有效控制启动控制电路的开启和关断，可以有效降低电压检测电路的功耗，并满足电源监测的目的。本发明所述的电路结构简单、工作稳定可靠，降低功耗效果明显。

Description

一种低功耗电源监测电路

技术领域：

本发明是一种可关断双阈值电源电压监测电路，主要用于低功耗集成电路中电源监测方面。

背景技术：

随着集成电路的迅速发展，芯片的功能越来越复杂，规模越来越大，速度越来越快，系统对电源的要求也越来越高，为了使系统能够正常工作，就要求芯片对电源的变化做出准确判断，同时还要能够对电源进行滤波，使电路对一定范围内电源的波动不敏感。另一方面，随着便携式设备的广泛应用，电池成为被广泛采用的供电电源，但是电池的供电能力有限，因此芯片的低功耗设计成为设计的主要目标。为了使芯片满足上述需要，设计了一种可关断的双阈值电源监测电路，它能滤除一定范围的电源波动，而本身的功耗很低。这种电源监控电路能应用在各种低功耗的系统中，在实际的复费率电表芯片中，它在抗电源波动及低功耗方面均表现优异。

发明内容：

为了提高芯片正常工作时的抗干扰性和降低断电时的功耗，提出了一种低功耗的双阈值电源监测电路及控制电路，如图1，该电路有以下特点：

本发明的电源监测电路，包括可关断的电压检测电路和控制电路，如图2。

电压检测电路包括参考电压源电路、电源电压采样电路和电压比较器电路。电压检测电路监测两路电源：电源电压和电池电压；有三路输出，分别为上电信号LV1、掉电信号LV2、电池欠压信号LV3。电源监测电路有三个使能端，分别控制三路输出信号。

参考电压源电路采用对温度、电源电压、温度条件均不敏感的带隙源电路，参考电压源电路将监测电路三个使能信号经过与非门合成一个使能信号，作为电压源电路的使能端，只要三个使能端有一个有效，即打开参考电压源电路。

电源采样电路采用大电阻串连分压的方式，它包含两个部分：一是电源采样电路，电源供电，通过分压输出两路电压值分别为上电电压和掉电电压；二是电池采样电路，电池供电，输出一路信号，为电池电压。两路采样电路均有使能端，使能信号接到N管栅极，N管源极、漏极分别接地和串连的电阻。

电压比较器电路将参考电压和采样电压进行比较，它采用一个差分输入和一个单端输出的高增益放大器，加上输出缓冲器的电路形式，使模拟信号转化为数字信号。电压比较器也包含使能端。

控制电路是数字电路，由配置寄存器和一个状态机组成。配置寄存器用来存储配置信息，配置信息包含打开电压检测电路的使能信号的周期和占空比，状态机根据配置信息产生相应的波形。

本发明的电源监测电路结构简单、工作稳定可靠，降低功耗效果明显。

附图说明：

图1低功耗电源检测电路框图

图2电压检测电路结构

图3电压采样电路

图4占空比可配置的使能信号波形

具体实现方式：

下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。

如图2所示，本发明的一种低功耗双阈值电源监测电路包括数字控制电路和一个可关断的电压检测电路。

该电压检测电路有三个数字输入端、一个模拟输入端和三个数字输出端，数字输入端是三个使能信号，模拟输入端是电池电压输入信号。输出端输出三路数字信号。该电路的电源是系统的输入电源。该电路有三个组成部分：参考电压源电路、电压采样电路、电压比较器。参考电压源电路只要三个使能信号一个有效，就要工作，否则电路关断，切断直流通路。采样电路由两部分组成，如图3所示，电阻分压电路可以通过使能端关断。电压比较器一共有3个，分别比较3个电压，每个电压比较器对应一个使能端。

为了减小功耗，系统的上电和掉电检测的使能信号采用乒乓操作方式，即始终只有一路有效，在系统正常工作时，上电检测使能信号无效，掉电检测使能信号有效，电池检测使能信号无效，这时只有一个比较器一个采样电路工作。系统掉电时，电池供电，这时上电检测使能信号有效，掉电检测使能信号无效，电池检测使能信号有效。为了防止电源波动时芯片频繁切换状态，在电压检测电路中，采用了双阈值检测的方法，具体做法是，上电的采样电压Voh为4.7V，掉电的采样电压Vol为4.4V，这样只有电源达到4.7V以上，芯片才认为供电正常，进入上电状态，而电源只有达到4.4V以下，芯片才认为掉电，这样做的好处是电源在4.7V-4.4V之间波动时，芯片固定工作在一种状态。

数字控制电路包含配置寄存器和状态机，配置寄存器用来存储配置信息，包括使能信号的周期和占空比。状态机用来产生相应的波形信号，如图4。在实际电路中，可以根据功耗及芯片对上下电反应时间对寄存器进行合理的配置。使能信号的占空比越小，功耗越低，但是芯片上下电的反应变慢。在实际芯片中，只有电池供电时，芯片功耗要求高，在电源供电时，对芯片功耗要求低，所以只有开启上电检测电路的使能信号才采用占空比的方法。

在实际工作时，芯片上电后，使能信号开始为低，复位结束后，高电平检测使能信号打开，电压检测电路工作，一旦采样电路分压超过Voh，并且EN1为高，电路LV1输出高，电路进入正常工作状态。之后EN1为低，EN2为高，电压检测电路开始检测掉电电压，一旦电压降到Vol，LV2输出低，芯片进入停电工作模式，电池供电，电路继续工作。

Claims (7)

1.一种低功耗电源监测电路，用于监控电源电压，其特征在于包括：

(一)双阈值电压检测单元，在其启动信号有效的条件下监测系统上电、掉电状态，在其启动信号无效的条件下，停止检测进入低功耗模式；

(二)启动控制单元，根据系统工作状态产生双阈值电压检测电路的启动信号，当电源电压低于低限阈值，关断低限电压监测单元，并控制高限电压监测电路的开启与关断。

2.如权利要求1所述的电源监测电路，其特征在于上述电压检测单元，具有高限、低限双阈值检测。

3.如权利要求2所述的电源监测电路，其特征在于上述高限、低限双阈值检测电路均是可开启与关断的。

4.如权利要求1所述的电源监测电路，其特征在于其启动控制单元控制双阈值电压检测单元高、低限电压检测电路的开启和关断。

5.如权利要求4所述的电源监测电路，其特征在于其启动控制单元控制高、低限电压检测电路的方式为乒乓方式，有电状态启动低限电压检测，掉电状态启动上电检测电路。

6.如权利要求5所述的电源监测电路，其特征在于其启动控制单元控制高限电压检测的方式为定时循检方式。

7.如权利要求6所述的电源监测电路，其特征在于其启动控制单元控制高限电压检测定时循检的时间间隔是可配置的。

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