CN108733190A - 一种电源电压监视器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源电压监视器，电源电压监视器的结构由配置模块、开关及可靠性模块、监测电压选择模块、带隙基准及偏置电路、迟滞比较器、延迟单元和复位输出使能逻辑组成，通过对配置模块中的八位控制寄存器配置，可选择14级电压门限值或外部电压值进行监测，当电源电压低于设定的门限值或外部监测电压低于大约1.2V时，可根据八位控制寄存器的配置仅产生低电压条件标志位或同时产生系统复位，从而保证了整个电路系统的正常稳定工作，该电源电压监视器结构简单、可靠、易于与其它功能部件配合，并且便于在芯片上实现。

Description

一种电源电压监视器

技术领域

本发明涉及一种电源电压监视器，涉及微控制器、嵌入式处理器和SoC芯片中电源管理模块的设计和制造，属于集成电路设计技术领域。

背景技术

近来，以电池或移动电源供电的微控制器、嵌入式处理器和SoC芯片系统广泛应用于工业控制、智能仪器仪表和移动终端设备等领域。随着不断的使用，当电源电压低于系统可靠运行电压时，系统将产生错误的运行结果，影响用户的正常使用，在此时需要系统能够提示用户电池电量低，并产生相应的控制措施使得系统处于一个确定的状态。当前微控制器、嵌入式处理器或SoC芯片中存在类似的设计，但是其仅支持简单的监测固定的电压并产生复位的功能。所以探索如何使其中的电源电压监测模块使用更灵活，在更稳定的工作环境下产生复位信号是当前微控制器、嵌入式处理器和SoC芯片中电源管理模块的设计领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于以16位低功耗微控制器MXT16为设计背景，提供一种广泛适用于微控制器、嵌入式处理器和SoC芯片的电源电压监视器，而且结构简单、可靠、方便实现。

实现上述发明目的的技术方案是：

一种电源电压监视器，包括监测电压选择模块、带隙基准及偏置电路、迟滞比较器、第一延迟单元和复位输出使能逻辑；

所述监测电压选择模块在监视器开启信号控制下，按照监测电压选择信号选择待监测的电压发送给迟滞比较器；迟滞比较器将待监测的电压与所述带隙基准及偏置电路提供的基准电压进行比较，当待监测的电压低于基准电压且低于迟滞比较器负向转折点阈值时，输出监测电压低信号；第一延迟单元将监视器开启信号延迟后输出；当延时后的监视器开启信号与监测电压低信号同时有效时输出低电压条件产生信号；复位输出使能逻辑当低电压条件产生信号和系统复位使能信号同时有效时产生电源电压监视器复位信号。

优选的，还包括配置模块，接收系统配置信息生成监视器开启信号及监测电压选择信号。

优选的，电源电压监测器所在系统为微控制器、嵌入式处理器或SoC芯片。

优选的，配置模块包括地址译码与读写逻辑、八位控制寄存器和译码逻辑；

所述地址译码与读写逻辑接收地址总线上的目标寄存器地址，系统发出的读写信号和时钟信号，经过译码后，产生对八位控制寄存器进行读写的控制信号C1、C2和C3；

八位控制寄存器，在控制信号C1、C2和C3的控制下通过数据总线对寄存器进行读写，输出四位监测电压选择位和系统复位使能信号，并接收监视器开启延迟信号和低电压产生条件信号；

译码器，用于对四位监测电压选择位进行译码，产生监视器开启信号和监测电压选择信号。

优选的，八位控制寄存器具有四位监测电压选择位VLS[3:0]、电源电压监视器开关状态位SVM_st、系统复位使能位POR_en、电源电压监视器输出位SVM_out和低电压条件标志位LVC_FG；四位监测电压选择位VLS[3:0]分别对应存储四位监测电压选择位，电源电压监视器开关状态位SVM_st存储延时后的监视器开启信号；系统复位使能位POR_en存储系统复位使能信号；电源电压监视器输出位SVM_out用于保存当监视器开启状态下的迟滞比较器输出信号，低电压条件标志位LVC_FG存储低压条件产生信号。

优选的，配置模块，接收系统发出的时钟信号、读写信号、八位寄存器地址和配置字，产生监视器开启信号和监测电压选择信号；，当产生低电压条件信号时，将低电压条件标志位和迟滞比较器输出写入八位控制寄存器，并且在系统复位使能信号为高电平时输出电源电压监视器复位信号，经过延迟单元2控制电源电压监测器所在系统复位。

优选的，八位控制寄存器还接收外部发送的欠压复位信号BOR对八位控制寄存器进行复位。

优选的，外部发送的欠压复位信号BOR或系统复位信号有效时，延时后进行系统复位。

优选的，所述监测电压选择模块，包括n个分压模块、n+1个传输门以及控制开关；n个分压模块及控制开关串联在电源和地之间；控制开关通过监视器开启信号控制开启；第1～n个传输门的输入端对应接入一个分压模块的输出电压；第n+1个传输门的输入端连接外部输入电压；每个传输门的控制端接入一个选择控制信号，控制传输门开启；所有传输门的输出端相连输出选择的待监测电压。

优选的，所述带隙基准及偏置电路包含偏置电路和带隙基准电路，偏置电路在监视器开启信号有效时为带隙基准电路提供第一偏置电流，为迟滞比较器提供第二偏置电流，为延迟单元提供第三偏置电流；带隙基准电路用于产生与温度无关的电压基准，并输出到迟滞比较器。

优选的，所述迟滞比较器的负向转折点阈值电压比基准电压低50～150mV。

优选的，所述迟滞比较器当被监测电压Vm高于基准电压Vbg并继续高于正向转折点阈值电压时，输出低电平信号，正向转折点阈值电压比基准电压高50～150mV。

优选的，还包括第二延迟单元，复位输出使能逻辑将电源电压监视器复位信号和欠压复位信号相或后输出给第二延迟单元，延迟后输出系统复位信号。

优选的，所述的第一延迟单元和第二延迟单元采用相同的电路结构，延时时间均为50μs。

优选的，还包括开关及可靠性模块，在监视器开启信号的控制下开启电源电压监视器；在电源电压监视器关闭时，对迟滞比较器输出进行清零。

优选的，开关及可靠性模块包括PMOS管M001、PMOS管M002、M003、M004以及NMOS管M005、M006、M007；PMOS管M001用于电源电压监视器模拟电路部分的开关，当其关闭时使电源电压监视器模拟电路部分电源断开；PMOS管M002、M003、M004和NMOS管MOO7组成稳压单元，用于提高电源电压监视器所监测电压的稳定性；NMOS管M005用于在电源电压监视器关闭时对迟滞比较器输出清零；NMOS管M006做电容用于延迟迟滞比较器输出结果。

优选的，PMOS管M002做电容使用，其源端、漏端及衬底与电源相连，栅端与PMOS管M003的漏端相连，PMOS管M004的漏端和栅端与NMOS管M007的栅端相连；PMOS管M004做二极管使用，其源端、衬底与电源相连；PMOS管M003的源端和衬底与电源相连，栅端与NMOS管M007的漏端相连；NMOS管M007的源端和衬底接地GND。

同时提供一种根据所述的电源电压监测器进行系统复位控制的方法，包括如下步骤：

(1)电路上电，通过八位控制寄存器接收欠压复位信号BOR进行复位，电源电压监视器处于关闭状态；

(2)配置电源电压监视器，首先通过地址总线发送八位控制目标地址，读写信号R/W和时钟信号CLK通过地址译码与读写控制器产生八位控制寄存器读写控制信号C1、C2和C3，在其控制下通过数据总线对八位寄存器进行配置，八位控制寄存器输出四位监测电压选择位及复位使能信号，译码逻辑对四位监测电压选择位进行译码；当四位监测电压选择位不为0时，输出监视器开启信号和监测电压选择信号，并输出到监测电压选择模块选择待监测的电压发送给迟滞比较器，第一延迟单元将监视器开启信号延时后输出；当待监测的电压低于迟滞比较器的基准电压且低于迟滞比较器的负向转折点阈值时，迟滞比较器输出高电平信号，如果此时延迟单元输出的延时后的监视器开启信号为高电平，则输出低电压条件产生信号；如果低电压条件产生信号与系统复位使能信号同时有效则输出电源电压监视器复位信号；当外部发送的欠压复位信号BOR或系统复位信号有效时，延时后进行系统复位。

本发明的电源电压监视器，具有以下优点：

(1)本发明的电源电压监视器结构简单，面积小，功耗低，可靠性高，易于扩展，易于应用到其它微控制器、嵌入式处理器和SoC芯片的设计中。

(2)根据本发明中所述结构而设计的电源电压监视器工作流程简单、性能稳定可靠，与其它功能部件配合容易。

(3)本发明采用内部/外部多级监测电压可选以及复位条件可选的模块化解决方案，提高了片上系统电源管理模块工作的灵活性和稳定性。

(4)本发明设置带隙基准电路，利用正负温度系数的晶体管抵消温度的干扰，保证了输出基准电压的稳定性。

(5)本发明设置了延迟单元，保证了电源电压监视器工作的可靠性和系统复位信号产生的可靠性；本发明实现了多种复位可能，设置复位使能信号和欠压复位信号BOR，实现了复位的灵活配置。

(6)本发明通过地址译码与读写控制器、八位控制寄存器实现了功能配置，结构简单，配置速度快。

附图说明

图1是本发明一种电源电压监测模块的结构；

图2是本发明监测电压选择模块电路结构图；

图3是本发明带隙基准电路结构图；

图4是本发明迟滞比较器电路结构图；

图5本发明延迟单元电路结构图。

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明，以下结合附图对本发明作进一步的详细描述。

参看图1，电源电压监视器的结构由配置模块、开关及可靠性模块、监测电压选择模块、带隙基准及偏置电路、迟滞比较器、延迟单元和复位输出使能逻辑组成。

配置模块由地址译码与读写控制逻辑、八位控制寄存器和译码逻辑组成。其中地址译码与读写控制逻辑，用于产生对八位控制寄存器读写的控制信号，八位控制寄存器具有独立的地址，对它进行读写操作时，地址译码与读写控制逻辑接收地址总线ABUS<15:0>上的目标寄存器地址、系统发出的读写信号R/W和时钟信号CLK，经过地址译码后，产生对八位控制寄存器进行读写的控制信号C1、C2和C3，并输出到八位控制寄存器进行读写控制。

八位控制寄存器，由四位监测电压选择位VLS[3:0]、一位电源电压监视器开关状态位SVM_st、一位系统复位使能位POR_en、一位电源电压监视器输出位SVM_out和一位低电压条件标志位LVC_FG组成。八位控制寄存器通过系统欠压复位信号BOR进行复位，在地址译码与读写控制逻辑输出信号C1、C2和C3的控制下通过数据总线DBUS<7:0>对寄存器进行读写。

译码逻辑，用于对八位控制寄存器输出的四位监测电压选择位VLS[3:0]进行4-16译码，产生被监测电压的选择信号。当对八位控制寄存器进行配置后，译码逻辑接收八位控制寄存器发出的四位监测电压选择位VLS[3:0]信号，通过译码产生14级被监测电压选择信号S[14:1]、外部输入电压选择信号S[15]和监视器开启信号SVM_on。当VLS[3:0]＝0时，关闭电源电压监视器，S[15:1]＝0，SVM_on＝0；当VLS[3:0]＝i{i＝1,2,3…14,15}时，S[i]＝1，SVM_on＝1。

监测电压选择模块，由15个电阻和一个NMOS管串联的电阻链以及15个传输门组成，监测电压选择模块接收译码逻辑输出的被监测电压选择信号S[15:1]和监视器开启信号SVM_on，当电源电压监视器处于打开状态时，根据监测电压选择信号S[15:1]来选择14级监测电压门限值或外部输入电压Ex_Vin之一作为被监测电压Vm，Vm＝Vcc*Rco或Vm＝Ex_Vin，其中Vcc为被监测的电源电压值，Rco为电阻分压系数，被监测电压Vm输出到迟滞比较器和基准电压进行比较；当电源电压监视器处于关闭状态时，输出电压Vm＝0。

带隙基准及偏置电路由偏置电路和带隙基准电路组成，其中偏置电路当监视器开启信号SVM_on＝1时，产生带隙基准电路工作的偏置电流Vb1，以及为迟滞比较器提供偏置电流Vb2，和为延迟单元提供偏置电流Vb3；当监视器开启信号SVM_on＝0时，仅为延迟单元提供电流偏置Vb3。带隙基准及偏置电路，用于产生与温度无关的电压基准，为迟滞比较器提供基准端比较电压Vbg。

迟滞比较器，用于当电源电压接近设定的门限值或外部电压接近1.2V时的电压比较，并通过迟滞特性来降低对较小电压变化的敏感度。在监视器开启信号SVM_on＝1时，当被监测电压Vm高于正向转折点时，迟滞比较器输出为低电平。随着电池的使用，电压逐渐降低，当被监测电压Vm降低到基准电压值Vbg，并继续降低到其负向转折点时，迟滞比较器输出为高电平。当电源电压监视器打开状态信号SVM_on＝0时，迟滞比较器输出为低电平。

延迟单元，用于产生大约50us的自动延迟，在电源电压监视器的结构中包含第一延迟单元和第二延迟单元，采用相同的结构设计。其中延迟单元1的作用是通过延迟监视器开启信号SVM_on，使得电源电压监视器的所有电路达到稳定状态，再进行电源电压或外部电压的监测操作。当对八位控制寄存器中的四位监测电压选择位VLS[3:0]进行设置时，如果设置值VLS[3:0]>0，电源电压监视器打开SVM_on＝1，通过第一延迟单元产生的电源电压监视器打开状态延迟SVM_on_d写入八位控制寄存器，使得电源电压监视器开关状态位SVM_st置1。在配置VLS期间，电源电压监视器不会置位低电压条件标志或产生复位信号，可以通过读取八位控制寄存器的电源电压监视器开关状态位SVM_st＝1来判断延迟时间的消逝和电源电压监视器开始监测电压。第二延迟单元的作用是对产生的系统复位信号Sys_POR进行延迟，当低电压条件产生的电源电压监视器复位信号SVM_POR超过延迟单元设定时间时产生系统复位，避免了电源电压不稳定时短暂的低于设定的监测门限值情况下误产生系统复位的情况，增加了整个系统的可靠性。

复位输出使能逻辑包括第一二输入与门and2_001、第二二输入与门and2_002，和第一二输入或门or2_001。二输入与门and2_001的两个输入分别是电源电压监视器打开状态延迟SVM_on_d和迟滞比较器输出CMP_out，用于在当电源电压监视器打开并且监测电压低于基准电压时产生低电压条件标志置位信号Set_LVCFG。二输入与门and2_002的输入时低电压条件标志置位信号Set_LVCFG和系统复位使能POR_en，用于使能是否在低电压条件产生的同时产生电源电压监视器复位信号SVM_POR。二输入或门or2_001的两个输入是电源电压监视器复位信号SVM_POR和欠压复位信号BOR，用于产生系统复位信号Sys_POR。

开关及可靠性模块，由PMOS管M001、M002、M003，M004和NMOS管M005、M006和M007组成。PMOS管M001用于电源电压监视器模拟电路部分的开关，当其关闭时可使电源电压监视器模拟电路部分失效来节省功耗；PMOS管M002M003、M004和NMOS管M007组成稳压单元用于提高电源电压监视器的稳定性；NMOS管M005用于在电源电压监视器关闭时对迟滞比较器输出清零；NMOS管M006做电容使用延迟迟滞比较器输出。

稳压单元的电路结构为：PMOS管M002做电容使用，它的源端、漏端、衬底、以及电源Vcc2相连，栅端与PMOS管M003的漏端、PMOS管M004的漏端和栅端、以及NMOS管M007的栅端相连；PMOS管M004做二极管使用，它的源端、衬底与电源Vcc2相连；PMOS管M003的源端、衬底和电源Vcc2相连，栅端与NMOS管M007的漏端相连；NMOS管M007的源端和衬底接地GND。

参看图2，监测电压选择模块电路结构为：由15个电阻Ri{i＝1,2,…14,15}和一个NMOS管M101串联的电阻链，以及15个传输门tg_j{j＝1,2,…14,15}组成。15个电阻Ri{i＝1,2,…14,15}依次串联，顶端电阻R1一端接电源Vcc，另一端接电阻R2，末端电阻R15一段接电阻R14，另一端接NMOS管M101的漏端，M101的栅端接监视器开启信号SVM_on，M101的源端和衬底接地GND；电阻Ri与Ri+1连接处接传输门tg_i{i＝1,2,…13,14}的A端，传输门tg_15的A端接外部输入电压Ex_Vin，传输门的tg_i{i＝1,2,…14,15}的S端接监测电压选择信号S[i]，15个传输门的Y端接在一起输出被监测电压Vm。传输门tg的电路结构为PMOS管M002源端和NMOS管的源端相接并接输入A，PMOS管的漏端和NMOS管的漏端相接并接输出Y，传输门的控制端S接反相器inv_101的输入端和NMOS管的栅端，反相器的输出接PMOS管的栅端。

参看图3，带隙基准电路将具有负温度系数的双极晶体管PNP202的基极与发射极电压V_BE202与具有正温度系数的双极晶体管PNP201与PNP202的基极与发射极电压差值△V_BE以权重值相加使得正负温度系数抵消，从而得到与温度无关的基准电压。PNP201与PNP202、运算放大器bg_opamp、M203、M204、M205、M206、M207和M211构成负反馈使得运算放大器bg_opamp输入两端电压值相等，使得△V_BE叠加在电阻R202上，从而保证了输出电压Vbg为与温度的无关的电压基准。

带隙基准电路的结构为：M201、M202、M203、M205、M207和M208的源端和衬底以及运算放大器bg_opamp电源端接电源Vcc2；M201、M203、M205的栅端、M207的栅端和漏端、M211的漏端相连；M201的漏端与M202的栅端、M210的漏端相连；M202的漏端与电阻R201的一端、运算放大器的Vin+端、PNP201的发射极相连；M203的漏端接M204的源端；M204的栅端与M206的栅端、M208的栅端、M209的栅端和漏端、M212的漏端相连；M204的衬底接电源Vcc2；M204的漏端与电阻R201的一端、M214的栅端相连，并输出基准电压Vbg；M205的漏端接M206的源端；M206的衬底接电源Vcc2，漏端与电阻R202的一端、运算放大器的Vin-端相连；M208的漏端与M209的源端相连；M209的衬底接电源Vcc2；M210的栅端接偏置电路的输出Vb1；M210的源端和衬底，PNP201的基极和集电极，PNP202的基极和集电极，M211的源端和衬底，M213的源端、漏端和衬底，M212的源端和衬底，M214的源端、漏端和衬底接地GND；电阻R202的一端接PNP202的发射极；运算放大器的输出与M211的栅端、M212的栅端、M213的栅端相连。

参看图4，迟滞比较器采用内部正反馈来实现迟滞特性，迟滞比较器的电路结构包含两条反馈路径，第一条是通过M315、M317共源节点的尾电流源M316来形成负反馈通路；当S[1]＝0时，第二条反馈路径由连接M304、M305、M310和M311的栅-漏极并联电压来形成正反馈，当S[1]＝1时，连接M304、M305、M306、M307、M308、M309、M310和M311的栅-漏极并联电压来形成正反馈通路，正反馈增强，使得被监测电压较低时更稳定，受电压波动的影响更小；M301、M313、M314和M318作为输出级，用来在输出端实现差分到单端的转换。

迟滞比较器的电路结构为：M301、M302、M303、M304、M305、M310、M311、M312和M313的源端和衬底，以及M306、M307、M308和M309的衬底接电源Vcc2；M301的栅端与M302的栅端和漏端、M315的漏端、M304的栅端、M305的栅端、M306的栅端、M307的栅端、M308的漏端、M309的漏端、M310的漏端以及M311的漏端相连；M301的漏端与M314的栅端和漏端、以及M317的漏端相连；M315的栅端与迟滞比较器的Vin-端，即被监测电压Vm相连，源端与M316的漏端以及M317的源端相连，衬底接地GND。监测电压选择信号S[1]接反相器inv_002的输入端，M303的栅端与反相器inv_002的输出相连，漏端与M306、M307、M308以及M309的源端相连；M313的栅端与M312的栅端和漏端、M317的漏端、M308的栅端、M309的栅端、M310的栅端、M311的栅端、M304的漏端、M305的漏端、M306的漏端、以及M307的漏端相连；M313的漏端与M318的漏端连接，并接迟滞比较器的输出Vout；M317的栅端与迟滞比较器的Vin+端相连，即带隙基准点电压Vbg；M316的栅端与偏置Vb2相连，漏端和源端与M314的源端和衬底、M318的源端和衬底、M317的漏端接地GND。。

参看图5，延迟单元实现在输入信号为高电平时大约50us的延迟，M401和M403作为电流源，M402、M405和M406作为开关，M407和M409作为MOS电容使用；当Vin为低电平时，开关M405打开，Vin_d输出低电平；当Vin为高电平时，开关M402打开，M406关断，电流源M401为电容M407充电，在充电过程中，M404和M408形成正反馈，导致M405的漏端电平逐渐降低，当达到反相器inv_402的翻转电压时，Vin_d输出高电平。

延迟单元的电路结构为：M401、M403、M405的源端和衬底，M402的衬底、M404的衬底以及M409的栅端与电源Vcc相连；M401的栅端、M403的栅端与偏置Vb3相连；M401的漏端与于M402的源端相连；M402的栅端接M406的栅端和反相器inv_401的输出，漏端与M406的漏端、M407的栅端、M404的漏端、以及M408的栅端相连；M403的漏端接M404的源端；M404的栅端与M408的漏端、M409的源端和漏端、M405的漏端、以及反向inv_402的输入端相连；M405的栅端与反向器inv_401的输入端相连，并谅解输入电压信号Vin；M406的源端和衬底，M407的源端、漏端和衬底，M408的源端和衬底，以及M409的衬底与地GND相连；反向器inv_402的输出接延迟后的输出电压Vin_d。

所述的电源电压监视器的工作流程为：电路上电过程中，通过欠压复位信号BOR对八位控制寄存器进行复位，电源电压监视器处于关闭状态；配置电源电压监视器时，首先系统通过地址总线ABUS<15:0>发送八位控制目标地址，读写信号R/W和时钟信号CLK通过地址译码与读写控制逻辑产生八位控制寄存器读写控制信号C1、C2和C3，在其控制下通过数据总线DBUS<7:0>对八位寄存器进行配置，当四位监测电压选择位VLS[3:0]>0时，开启电源电压监视器，四位监测电压选择位VLS[3:0]通过译码逻辑进行4-16译码，并输出到监测电压选择模块选择相应的电源电压或外部电压监测门限值作为监测电压Vm，并置监视器开启信号SVM_on为1，带隙基准及偏置电路产生迟滞比较器的基准端比较电压Vbg和电流偏置V2，以及延迟单元的电流偏置V3。监视器开启信号通过延迟单元产生SVM_on_d信号，并将其开启状态写入八位控制寄存器的电源电压监视器开关状态位SVM_st；当电源电压降低到设定的门限电压值或外部电压降低到1.2V并且低于迟滞比较器的负向转折点时，迟滞比较器输出为高电平，即CMP_out＝1，与电源电压监视器打开延迟信号SVM_on_d做与逻辑后产生低电压条件置位信号Set_LVCFG，并写入八位控制寄存器的电源电压监视器输出位SVM_out和低电压条件标志位LVC_FG。如果八位控制器寄存器的系统复位使能位POR_en配置为1，则同时产生电源电压监视器复位信号SVM_POR，监视器复位信号SVM_POR和欠压复位信号BOR作或逻辑后经过延迟单元2输出系统复位信号Sys_POR。

所述的八位控制寄存器由四位监测电压选择位VLS[3:0]、一位电源电压监视器开关状态位SVM_st、一位系统复位使能位POR_en、一位电源电压监视器输出位SVM_out和一位低电压条件标志位LVC_FG组成，八位控制寄存器由欠压复位信号BOR进行复位，其复位值为8’h00。

其中，四位监测电压选择位VLS[3:0]用于关闭或打开电源电压监视器并选择监测门限电压值。当VLS[3:0]＝0000时，关闭电源电压监视器；当VLS[3:0]>0时打开电源电压监视器并选择监测门限电压值。四位监测电压选择位VLS[3:0]等于0001时，选择的监测电压值为1.9V；等于0010时，选择的监测电压值为2.1V；等于0011时，选择的监测电压值为2.2V；等于0100时，选择的监测电压值为2.3V；等于0101时，选择的监测电压值为2.4V；等于0110时，选择的监测电压值为2.5V；等于0111时，选择的监测电压值为2.65V；等于1000时，选择的监测电压值为2.8V；等于1001时，选择的监测电压值为2.9V；等于1010时，选择的监测电压值为3.05V；等于1011时，选择的监测电压值为3.2V；等于1100时，选择的监测电压值为3.35V；等于1101时，选择的监测电压值为3.5V；等于1110时，选择的监测电压值为3.7V；等于1111时，选择监测外部输入电压Ex_Vin的值是否低于1.2V。

电源电压监视器开关状态位SVM_st用于反映电源电压监视器的开关状态。当SVM_st＝0时表示电源电压监视器处于关闭状态；当SVM_st＝1时表示电源电压监视器处于打开状态。

系统复位使能位POR_en用于使能在低电压条件产生的同时产生系统复位。当POR_en＝0时产生低电压条件不产生POR复位；当POR_en＝1时产生低电压条件并产生系统复位。

电源电压监视器输出位SVM_out用于表示电源电压监视器内部比较器的输出电平值。当SVM_out＝0时表示内部比较器输出低电平；当SVM_out＝1时表示内部比较器输出高电平。

低电压条件标志位LVC_FG用来表示低电压条件是否产生，即监测的电源电压或外部电压是否低于选择的监测门限电压值。当LVC_FG＝0时表示无低电压条件发生；当LVC_FG＝1时表示低电压条件正在或已经发生。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (18)

1.一种电源电压监视器，其特征在于，包括监测电压选择模块、带隙基准及偏置电路、迟滞比较器、第一延迟单元和复位输出使能逻辑；

所述监测电压选择模块在监视器开启信号控制下，按照监测电压选择信号选择待监测的电压发送给迟滞比较器；迟滞比较器将待监测的电压与所述带隙基准及偏置电路提供的基准电压进行比较，当待监测的电压低于基准电压且低于迟滞比较器负向转折点阈值时，输出监测电压低信号；第一延迟单元将监视器开启信号延迟后输出；当延时后的监视器开启信号与监测电压低信号同时有效时输出低电压条件产生信号；复位输出使能逻辑当低电压条件产生信号和系统复位使能信号同时有效时产生电源电压监视器复位信号。

2.根据权利要求1所述的电源电压监测器，其特征在于：还包括配置模块，接收系统配置信息生成监视器开启信号及监测电压选择信号。

3.根据权利要求2所述的电源电压监测器，其特征在于：电源电压监测器所在系统为微控制器、嵌入式处理器或SoC芯片。

4.根据权利要求2所述的电源电压监测器，其特征在于：配置模块包括地址译码与读写逻辑、八位控制寄存器和译码逻辑；

所述地址译码与读写逻辑接收地址总线上的目标寄存器地址，系统发出的读写信号(R/W)和时钟信号(CLK)，经过译码后，产生对八位控制寄存器进行读写的控制信号C1、C2和C3；

八位控制寄存器，在控制信号C1、C2和C3的控制下通过数据总线对寄存器进行读写，输出四位监测电压选择位和系统复位使能信号，并接收监视器开启延迟信号和低电压产生条件信号；

译码器，用于对四位监测电压选择位进行译码，产生监视器开启信号和监测电压选择信号。

5.根据权利要求4所述的电源电压监测器，其特征在于：八位控制寄存器具有四位监测电压选择位VLS[3:0]、电源电压监视器开关状态位SVM_st、系统复位使能位POR_en、电源电压监视器输出位SVM_out和低电压条件标志位LVC_FG；四位监测电压选择位VLS[3:0]分别对应存储四位监测电压选择位，电源电压监视器开关状态位SVM_st存储延时后的监视器开启信号；系统复位使能位POR_en存储系统复位使能信号；电源电压监视器输出位SVM_out用于保存当监视器开启状态下的迟滞比较器输出信号，低电压条件标志位LVC_FG存储低压条件产生信号。

6.根据权利要求5所述的电源电压监测器，其特征在于：配置模块，接收系统发出的时钟信号、读写信号、八位寄存器地址和配置字，产生监视器开启信号和监测电压选择信号；，当产生低电压条件信号时，将低电压条件标志位和迟滞比较器输出写入八位控制寄存器，并且在系统复位使能信号为高电平时输出电源电压监视器复位信号(SVM_POR)，经过延迟后控制电源电压监测器所在系统复位。

7.根据权利要求5所述的电源电压监测器，其特征在于：八位控制寄存器还接收外部发送的欠压复位信号BOR对八位控制寄存器进行复位。

8.根据权利要求7所述的电源电压监测器，其特征在于：外部发送的欠压复位信号BOR或系统复位信号(SVM_POR)有效时，延时后进行系统复位。

9.根据权利要求2所述的电源电压监测器，其特征在于：

所述监测电压选择模块，包括n个分压模块、n+1个传输门以及控制开关；n个分压模块及控制开关串联在第一电源(Vcc)和地之间；控制开关通过监视器开启信号控制开启；第1～n个传输门的输入端对应接入一个分压模块的输出电压；第n+1个传输门的输入端连接外部输入电压(Ex_Vin)；每个传输门的控制端接入一个选择控制信号，控制传输门开启；所有传输门的输出端相连输出选择的待监测电压。

10.根据权利要求3所述的电源电压监测器，其特征在于：所述带隙基准及偏置电路包含偏置电路和带隙基准电路，偏置电路在监视器开启信号有效时为带隙基准电路提供第一偏置电流(Vb1)，为迟滞比较器提供第二偏置电流(Vb2)，为延迟单元提供第三偏置电流(Vb3)；带隙基准电路用于产生与温度无关的电压基准，并输出到迟滞比较器。

11.根据权利要求1所述的电源电压监测器，其特征在于：所述迟滞比较器的负向转折点阈值电压比基准电压低50～150mV。

12.根据权利要求11所述的电源电压监测器，其特征在于：所述迟滞比较器当被监测电压Vm高于基准电压Vbg并继续高于正向转折点阈值电压时，输出低电平信号，正向转折点阈值电压比基准电压高50～150mV。

13.根据权利要求1所述的电源电压监测器，其特征在于：还包括第二延迟单元，复位输出使能逻辑将电源电压监视器复位信号和欠压复位信号相或后输出给第二延迟单元，延迟后输出系统复位信号。

14.根据权利要求13所述的电源电压监测器，其特征在于：

所述的第一延迟单元和第二延迟单元采用相同的电路结构，延时时间均为50μs。

15.根据权利要求1所述的电源电压监测器，其特征在于：还包括开关及可靠性模块，在监视器开启信号的控制下开启电源电压监视器；在电源电压监视器关闭时，对迟滞比较器输出进行清零。

16.根据权利要求15所述的电源电压监测器，其特征在于：开关及可靠性模块包括PMOS管M001、PMOS管M002、M003、M004以及NMOS管M005、M006、M007；PMOS管M001用于电源电压监视器模拟电路部分的开关，当其关闭时使电源电压监视器模拟电路部分电源断开；PMOS管M002、M003、M004和NMOS管MOO7组成稳压单元，用于提高电源电压监视器所监测电压的稳定性；NMOS管M005用于在电源电压监视器关闭时对迟滞比较器输出清零；NMOS管M006做电容使用，用于延迟迟滞比较器输出结果。

17.根据权利要求16所述的电源电压监测器，其特征在于PMOS管M002做电容使用，其源端、漏端及衬底与第二电源(Vcc2)相连，栅端与PMOS管M003的漏端相连，PMOS管M004的漏端和栅端与NMOS管M007的栅端相连；PMOS管M004做二极管使用，其源端、衬底与第二电源(Vcc2)相连；PMOS管M003的源端和衬底与第二电源(Vcc2)相连，栅端与NMOS管M007的漏端相连；NMOS管M007的源端和衬底接地(GND)。

18.根据权利要求10所述的电源电压监测器进行系统复位控制的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)电路上电，通过八位控制寄存器接收欠压复位信号BOR进行复位，电源电压监视器处于关闭状态；

(2)配置电源电压监视器，首先通过地址总线发送八位控制目标地址，读写信号R/W和时钟信号CLK通过地址译码与读写控制器产生八位控制寄存器读写控制信号C1、C2和C3，在其控制下通过数据总线对八位寄存器进行配置，八位控制寄存器输出四位监测电压选择位及复位使能信号，译码逻辑对四位监测电压选择位进行译码；当四位监测电压选择位不为0时，输出监视器开启信号和监测电压选择信号，并输出到监测电压选择模块选择待监测的电压发送给迟滞比较器，第一延迟单元将监视器开启信号延时后输出；当待监测的电压低于迟滞比较器的基准电压且低于迟滞比较器的负向转折点阈值时，迟滞比较器输出高电平信号，如果此时延迟单元输出的延时后的监视器开启信号为高电平，则输出低电压条件产生信号；如果低电压条件产生信号与系统复位使能信号同时有效则输出电源电压监视器复位信号(SVM_POR)；当外部发送的欠压复位信号BOR或系统复位信号(SVM_POR)有效时，延时后进行系统复位。