CN105445529B - 具有时序控制功能的掉电检测电路 - Google Patents

具有时序控制功能的掉电检测电路 Download PDF

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Abstract

一种具有时序控制功能的掉电检测电路，包括分压器、参考电压源、比较器及时序控制模块，所述分压器的一端与电源连接，所述分压器的另一端、所述参考电压源分别与所述比较器的正向输入端、反向输入端连接，所述时序控制模块连接在所述比较器的输出端，当电源电压低于参考电压的持续时间不短于预设时间，所述时序控制模块控制电路的输出由高电平向低电平翻转。本发明抗噪声和干扰的能力强。

Description

具有时序控制功能的掉电检测电路
技术领域
本发明涉及电源控制技术领域，特别是涉及一种具有时序控制功能的掉电检测电路。
背景技术
传统的掉电检测电路(BOD，brown out detector)都比较简单，其工作原理如图1所示：当电源电压Vcc正常工作时，BOD的输出Bout为高电平。当电源电压Vcc低于某个阈值Vth时，Bout立即变为低电平。
然而，传统BOD对电源电压的噪声和干扰很敏感，尤其是当阈值Vth跟电源电压Vcc差别比较小且噪声和干扰使得Vcc低于阈值Vth时，即使噪声和干扰的持续时间很短，Bout也会变成低电平，从而使得系统抗噪声和干扰的能力就会很弱。
发明内容
基于此，有必要提供一种抗噪声和干扰的能力强的具有时序控制功能的掉电检测电路。
一种具有时序控制功能的掉电检测电路，包括分压器、参考电压源、比较器及时序控制模块，所述分压器的一端与电源连接，所述分压器的另一端、所述参考电压源分别与所述比较器的正向输入端、反向输入端连接，所述时序控制模块连接在所述比较器的输出端，当电源电压低于参考电压的持续时间不短于预设时间，所述时序控制模块控制电路的输出由高电平向低电平翻转。
在其中一个实施例中，所述时序控制模块包括非门、与非门、第一阻抗元件、第二阻抗元件、第一电容、第二电容、电平翻转单元、第一开关管以及第二开关管；
所述比较器的输出端与所述非门的输入端连接，所述非门的输出端与所述与非门的第一输入端连接，所述第一阻抗元件连接在所述非门的输出端与所述与非门的第二输入端之间，所述第一开关管的控制端与所述比较器的输出端连接，所述第一开关管的输入端通过所述第一阻抗元件与所述非门的输出端连接，所述第一开关管的输出端接地，所述第一电容连接在所述第一开关管的输入端与输出端之间；
所述与非门的输出端与所述第二开关管的控制端连接，所述第二开关管的输入端接电源，所述第二开关管的输出端通过所述第二阻抗元件接地，所述第二电容并联在所述第二阻抗元件两端，所述电平翻转单元的输入端与所述第二开关管的输出端连接。
在其中一个实施例中，所述电平翻转单元为非门或施密特触发器。
在其中一个实施例中，所述第一阻抗元件、第二阻抗元件为两个工作在线性区的MOS管或两个电阻。
在其中一个实施例中，所述第一开关管和所述第二开关管分别为NMOS管和PMOS管，所述第一开关管的控制端、输入端、输出端分别对应所述NMOS管的栅极、漏极、源极；所述第二开关管的控制端、输入端、输出端分别对应所述PMOS管的栅极、源极、漏极。
在其中一个实施例中，所述第一电容和所述第二电容为MIM电容、PIP电容或MOS电容。
在其中一个实施例中，所述预设时间为2微秒。
在其中一个实施例中，所述参考电压源的参考电压由BGR电路产生。
在其中一个实施例中，所述比较器为迟滞比较器。
上述具有时序控制功能的掉电检测电路设置了时序控制模块，当因噪声和干扰使得电源电压只是在预设时间内低于参考电压时，所述时序控制模块不会对掉电行为产生反应，这样电路的输出不会由高电平向低电平翻转，即电路抗噪声和干扰能力增强了。
附图说明
图1为传统掉电检测电路工作原理示意图；
图2为一实施例具有时序控制功能的掉电检测电路模块图；
图3为一实施例时序控制模块的电路原理图；
图4为一实施例具有时序控制功能的掉电检测电路工作原理示意图。
具体实施方式
请参照图2，为一实施例具有时序控制功能的掉电检测电路模块图。该具有时序控制功能的掉电检测电路包括分压器110、参考电压源120、比较器130及时序控制模块140。
分压器110的一端与电源电压Vcc连接，分压器110的另一端、参考电压源120分别与比较器130的正向输入端、反向输入端连接，时序控制模块140连接在比较器130的输出端，当电源电压Vcc低于参考电压源120的持续时间不短于预设时间，时序控制模块140控制电路的输出由高电平向低电平翻转。
在本实施例中，参考电压源120的参考电压为BGR参考电压Vth，即由BGR电路(Bandgap reference circuits，带隙参考电路)产生。BGR参考电压Vth基本不随电源电压和温度变化而变化。所述预设时间为2微秒，可以理解，在其他实施例中，所述预设时间还可以根据实际需要进行设置，如3微秒，这里不作限制。
在本实施例中，比较器130为迟滞比较器。迟滞比较器是一个具有迟滞回环传输特性的比较器。在反相输入单门限电压比较器的基础上引入正反馈网络，就组成了具有上门限电压Vbod+和下门限电压Vbod-的双门限值的反相输入迟滞比较器。上门限电压Vbod+和下门限电压Vbod-相加后再除以2的值等于BGR参考电压Vth。
一般情况下，通过调整迟滞比较器的负载电流源的比例，可以改变迟滞窗口的宽度(迟滞窗口的宽度为上门限电压Vbod+与下门限电压Vbod-的差值)。迟滞窗口的宽度太小的话，对噪声和干扰的抑制能力会比较弱。迟滞窗口的宽度太大的话，对电源电压的变化反应会比较慢。通常，迟滞窗口的值在50～100mV的量级上。
在一实施例中，提供了时序控制模块140的具体电路原理图，具体请一并结合图3。
时序控制模块140包括非门F1、与非门F2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、施密特触发器H1、第一开关管Q1以及第二开关管Q2。
比较器130的输出端与非门F1的输入端连接，非门F1的输出端与与非门F2的第一输入端连接，第一电阻R1连接在非门F1的输出端与与非门F2的第二输入端之间，第一开关管Q1的控制端与比较器130的输出端连接，第一开关管Q1的输入端通过第一电阻R1与非门F1的输出端连接，第一开关管Q1的输出端接地，第一电容C1连接在第一开关管Q1的输入端与输出端之间。
与非门F2的输出端与第二开关管Q2的控制端连接，第二开关管Q2的输入端接电源，第二开关管Q2的输出端通过第二电阻R2接地，第二电容C2并联在第二电阻R2两端，施密特触发器H1的输入端与第二开关管Q2的输出端连接。
在本实施例中，施密特触发器H1作为电平翻转单元，第一电阻R1和第二电阻R2分别作为第一阻抗元件和第二阻抗元件。可以理解，在其他实施例中，当电源环境比较好的情况下，施密特触发器H1可以用一个非门来代替。这里采用施密特触发器H1可以进一步提高电路的抗噪声和干扰能力。
在其他实施例中，第一电阻R1和第二电阻R2可以用两个工作在线性区的MOS管来代替，不过最好保证两者类型相同。在本实施例中，第一电容C1和第二电容C2可以为MIM(Metal-Insulator-Metal，金属-绝缘体-金属)电容、PIP(Polysilicon-Insulator-Polysilicon，多晶硅-绝缘体-多晶硅)电容和MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，金属-氧化物-半导体)电容中的任一种。
另外，在本实施例中，第一开关管Q1和第二开关管Q2分别为NMOS管和PMOS管，第一开关管Q1的控制端、输入端、输出端分别对应所述NMOS管的栅极、漏极、源极；第二开关管Q2的控制端、输入端、输出端分别对应所述PMOS管的栅极、源极、漏极。可以理解，在其他实施例中，第一开关管Q1和第二开关管Q2还可以采用其他功能相似的元器件。
以下结合图2和图3说明上述电路的工作原理。
当电源电压Vcc低于下门限电压Vbod-时，比较器130的输出即A点为低电平，该低电平通过非门F1后变为高电平。该高电平一方面作为与非门F2第一输入端的输入，另一方面还会通过第一电阻R1对第一电容C1进行充电，这时与非门第二输入端的电压会慢慢升高，此时第一开关管Q1是关断的，设第一电阻R1的电阻值和第一电容C1的电容值分别为R1、C1，则第一电容C1的充电的时间常数为1/R1C1。当A点低电平的持续时间达到预设时间(预设时间由电阻值R1、电容值C1以及与非门F2的反转电压共同决定，本实施例中为2微秒)时，与非门F2第二输入端的电压反转，与非门F2的输出电压会变低，将第二开关管导通，此时B点变成高电平，该高电平经施密特触发器H1变成低电平，即电路输出Bout为低电平。
当电源电压Vcc高于上门限电压Vbod+时，比较器130的输出A点为高电平，该低电平通过非门F1后变为低电平。该低电平一方面作为与非门F2第一输入端的输入，此时第一开关管Q1导通，与非门F2第二输入端被拉成低电平，从而使得与非门F2的输出为高电平，将第二开关管Q2关断。这里第一开关管Q1的作用是清除由A点连续几个短时低脉冲对C1充电的累积效应。此时，第二电容C2上的电荷会通过第二电阻R2放电，设第二电阻R2的电阻值和第二电容C2的电容值分别为R2、C2，则第二电容C2的放电的时间常数为1/R2C2。B点的电压会慢慢降低，当B点的电压低于施密特触发器的触发电平时(B点的电压由高变为施密特触发器的触发电平的时间由电阻值R2、电容值C2以及施密特触发器H1的触发电平共同决定，在本实施例中设为2微秒)，施密特触发器输出为高电平，即电路输出Bout也为高电平。该电路的具体工作原理示意图如图4所示。
上述具有时序控制功能的掉电检测电路设置了时序控制模块，当因噪声和干扰使得电源电压只是在预设时间内低于参考电压时，所述时序控制模块不会对掉电行为产生反应，这样电路的输出不会由高电平向低电平翻转，即电路抗噪声和干扰能力增强了。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种具有时序控制功能的掉电检测电路，其特征在于，包括分压器、参考电压源、比较器及时序控制模块，所述分压器的一端与电源连接，所述分压器的另一端、所述参考电压源分别与所述比较器的正向输入端、反向输入端连接，所述时序控制模块连接在所述比较器的输出端，当电源电压低于参考电压的持续时间不短于预设时间，所述时序控制模块控制电路的输出由高电平向低电平翻转；
其中，所述时序控制模块包括非门、与非门、第一阻抗元件、第二阻抗元件、第一电容、第二电容、电平翻转单元、第一开关管以及第二开关管；
所述比较器的输出端与所述非门的输入端连接，所述非门的输出端与所述与非门的第一输入端连接，所述第一阻抗元件连接在所述非门的输出端与所述与非门的第二输入端之间，所述第一开关管的控制端与所述比较器的输出端连接，所述第一开关管的输入端通过所述第一阻抗元件与所述非门的输出端连接，所述第一开关管的输出端接地，所述第一电容连接在所述第一开关管的输入端与输出端之间；
所述与非门的输出端与所述第二开关管的控制端连接，所述第二开关管的输入端接电源，所述第二开关管的输出端通过所述第二阻抗元件接地，所述第二电容并联在所述第二阻抗元件两端，所述电平翻转单元的输入端与所述第二开关管的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的具有时序控制功能的掉电检测电路，其特征在于，所述电平翻转单元为非门或施密特触发器。
3.根据权利要求1所述的具有时序控制功能的掉电检测电路，其特征在于，所述第一阻抗元件、第二阻抗元件为两个工作在线性区的MOS管或两个电阻。
4.根据权利要求1所述的具有时序控制功能的掉电检测电路，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管分别为NMOS管和PMOS管，所述第一开关管的控制端、输入端、输出端分别对应所述NMOS管的栅极、漏极、源极；所述第二开关管的控制端、输入端、输出端分别对应所述PMOS管的栅极、源极、漏极。
5.根据权利要求1所述的具有时序控制功能的掉电检测电路，其特征在于，所述第一电容和所述第二电容为MIM电容、PIP电容或MOS电容。
6.根据权利要求1所述的具有时序控制功能的掉电检测电路，其特征在于，所述预设时间为2微秒。
7.根据权利要求1所述的具有时序控制功能的掉电检测电路，其特征在于，所述参考电压源的参考电压由BGR电路产生。
8.根据权利要求1～7任一项所述的具有时序控制功能的掉电检测电路，其特征在于，所述比较器为迟滞比较器。
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