CN108958445A - 备用区域以及电子系统 - Google Patents

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Abstract

一种电子系统的备用区域，其特征在于，所述备用区域包括所述第一类型器件和第二类型器件，所述备用区域有备用电源，在所述备用电源供电时，所述备用电源向所述第一类型器件和第二类型器件提供不同的电压。所述第一类型器件和第二类型器件在不同的电压下工作，可以有效减小漏电，降低功耗。

Description

备用区域以及电子系统
技术领域
本发明涉及IC领域，尤其涉及一种备用区域以及电子系统。
背景技术
随着IC芯片的规模越来越大，数字电路也相应的越来越多，随之而来的就是功耗会越来越大。对于便携式设备以及使用电池的设备而言，降低IC芯片功耗的需求越来越强烈。随着绿色能源的普及，同样对于IC芯片的低功耗，超低功耗提出了苛刻的挑战。
芯片中，常常会配置随机读写存储器(RAM)，此外还通常都会有一块备用随机读写存储器(Backup RAM)。芯片可以利用RAM进行数据的读写，保存操作。但是，随机读写存储器(RAM)的特点是，当整个芯片都掉电的时候，RAM中保存的数据也会随之丢失。备用随机读写存储器(Backup RAM)也有着相同的特点。无法在芯片掉电的时候保持住其中的数据。
另一方面，现在的IC芯片对功耗提出了更多的要求，需要功耗能得到有效的减少。
本发明提出一种备用区域，备用随机读写存储器放置在备用区域，可以在芯片掉电的时候，仍能保持数据，并能避免功耗过大的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种备用区域，备用随机读写存储器放置在备用区域，可以在芯片掉电的时候，保持在备用电源下保持数据，并能避免功耗过大的问题。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样的：
一种电子系统的备用区域，所述备用区域包括所述第一类型器件和第二类型器件，所述备用区域有备用电源，在所述备用电源供电时，所述备用电源向所述第一类型器件和第二类型器件提供不同的电压。
所述备用电源向所述第一类型器件提供的电压高于所述备用电源向所述第二类型器件提供的电压。所述备用电源向所述第一类型器件提供的电压一般为3v～5v；所述备用电源向所述第二类型器件提供的电压一般为1.1V～1.2V。
所述备用电源通过一降压模块向所述第二类型器件供电。
所述降压模块包括带隙基准、低通滤波器以及第一低压差线性稳压器，所述低通滤波器连接所述备用电源和一低电压，所述带隙基准连接所述低通滤波器和所述低电压，所述第一低压差线性稳压器连接所述备用电源、带隙基准、所述低电压和第二类型器件的一端，所述第二类型器件的另一端接低电压；或，所述降压模块包括带隙基准、低通滤波器以及第一低压差线性稳压器，所述带隙基准连接所述备用电源和一低电压，所述低通滤波器连接所述带隙基准和所述低电压，所述第一低压差线性稳压器连接所述带隙基准、所述低电压和第二类型器件的一端，所述第二类型器件的另一端接低电压。
所述第二类型器件的一端与一主电源VCC连接，当所述主电源停止供电时，所述第二类型器件和所述第一类型器件通过所述备用电源供电。
所述第一类型器件位于一第一领域，所述第二类型器件位于一第二领域。
所述第一类型器件包括时钟唤醒模块，所述时钟唤醒模块连接所述备用电源。
所述时钟唤醒模块包括并联的一器件实时控制器和一次级晶振。
所述第二类型器件包括备用随机存储器。
本发明并提出一种电子系统，其特征在于，包括如上所述的备用区域。所述电子系统可以是MCU等电子系统。
本发明提供一种备用区域，所述备用区域包括所述第一类型器件和第二类型器件，所述备用区域有备用电源，在芯片掉电时，所述第一类型器件和第二类型器件通过所述备用电源供电，保证所述第一类型器件和第二类型器件不会由于系统掉电而不能工作；所述备用电源向所述第一类型器件和第二类型器件提供不同的电压，保证所述第一类型器件和第二类型器件在不同的电压下工作。可以有效减小漏电，降低功耗。
进一步的，所述第一类型器件包括时钟唤醒模块，所述第二类型器件包括备用随机存储器，在所述备用电源供电时，所述时钟唤醒模块的工作电压大于所述备用随机存储器，所述备用随机存储器不会由于系统掉电而不能工作，能够让所述备用随机存储器处于待机状态而保存的数据不会丢失；在所述备用电源供电时，所述备用随机存储器的电压低，可以有效降低所述备用随机存储器的漏电流，降低备用区域的功耗。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明：
图1是表示根据本发明一个实施例的备用区域的电路示意图。
图2是表示根据本发明一个实施例的备用区域的实现方法流程示意图。
具体实施方式
一种备用区域全部为核心(core)领域。core领域的core器件的漏电流(leak电流)相较输入输出器件(IO器件)来得大，因此在core器件的漏电流较大的某些工艺下，待机功耗会相当大。
另一种备用区域中，由于LDO还需要给器件Sub-OSC和RTC供电，当用户需要将备用随机读写存储器关闭时，无法将LDO也关闭达到降低功耗的目的。
由于工艺的原因，核心(core)器件的漏电流很大。如果按照一种备用区域全部为核心(core)领域来设计，器件实时控制器(RTC)和次级晶振(Sub-OSC)的工作电流和漏电流的总和将会非常可观，其中漏电流占据很大比例。为了降低功耗，考虑到IO(输入输出)器件的漏电流相比core器件要小得多，本发明提出备用随机读写存储器与IO领域功能的混合搭载。
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
本发明提出一种电子系统的备用区域，所述备用区域包括所述第一类型器件和第二类型器件，所述备用区域由一备用电源进行备用供电(即当正常的主电源断开时，所述备用电源对所述备用区域供电)，在所述备用电源供电时，所述备用电源向所述第一类型器件和第二类型器件提供不同的电压。
所述备用电源向所述第一类型器件提供的电压高于所述备用电源向所述第二类型器件提供的电压。所述备用电源向所述第一类型器件提供的电压一般为3v～5v；所述备用电源向所述第二类型器件提供的电压一般为1.1V～1.2V。
所述第一类型器件包括时钟唤醒模块，所述时钟唤醒模块连接所述备用电源。所述时钟唤醒模块包括并联的一器件实时控制器和一次级晶振。所述第二类型器件包括备用随机存储器。
本发明提供一种备用区域，所述备用区域包括所述第一类型器件和第二类型器件，所述备用区域有备用电源，在芯片掉电时，所述第一类型器件和第二类型器件通过所述备用电源供电，保证所述第一类型器件和第二类型器件不会由于系统掉电而不能工作；所述备用电源向所述第一类型器件和第二类型器件提供不同的电压，保证所述第一类型器件和第二类型器件在不同的电压下工作，可以有效减小漏电，降低功耗。
图1是表示根据本发明一个实施例的备用随机读写存储器的电路示意图。
参见图1，所述备用区域10包括所述第一类型器件和第二类型器件，所述备用区域10由一备用电源(VBAT)进行备用供电，在所述备用电源(VBAT)供电时，所述备用电源(VBAT)向所述第一类型器件和第二类型器件提供不同的电压。
在本实施例中，所述第一类型器件位于一第一领域(在本实施例中为IO领域12，即该领域的工作电压一般为3v～5v)，所述第二类型器件位于一第二领域(在本实施例中为core领域11，即该领域的工作电压一般为1.1V～1.2V)。
所述第一类型器件包括时钟唤醒模块，所述时钟唤醒模块连接所述备用电源(VBAT)。具体的，所述时钟唤醒模块包括并联的一器件实时控制器(RTC)122和一次级晶振(Sub-OSC)121，所述时钟唤醒模块用于向电子系统提供时钟。所述第一类型器件还可以包括其它模块，只要与所述时钟唤醒模块的工作电压相等，均在本发明的思想范围之内。
所述第二类型器件包括备用随机存储器(backup RAM)111。所述备用区域10有备用电源(VBAT)，当主电源(VCC)掉电时，所述备用随机存储器(backup RAM)111通过所述备用电源(VBAT)供电，保证所述备用随机存储器(backup RAM)111不会由于系统掉电而不能工作，保存的数据不会丢失。所述第二类型器件还可以包括其它模块，只要与所述备用随机存储器(backup RAM)111的工作电压相等，均在本发明的思想范围之内。
所述备用电源(VBAT)向所述第一类型器件提供的电压高于所述备用电源向所述第二类型器件提供的电压。例如，所述备用电源(VBAT)向所述第一类型器件提供的电压一般为3v～5v，即所述备用电源(VBAT)向第一领域(在本实施例中为IO领域12)的工作电压一般为3v～5v；所述备用电源向所述第二类型器件提供的电压一般为1.1V～1.2V，即所述备用电源(VBAT)向第二领域(在本实施例中为core领域11)的工作电压一般为1.1V～1.2V。
较佳的，所述备用电源(VBAT)通过一降压模块向所述第二类型器件(例如本实施例中的所述备用随机存储器backup RAM 111)供电。经过所述降压模块，所述备用电源(VBAT)的电压降至所述备用随机存储器backup RAM 111的工作电压。在本实施例中，所述降压模块包括带隙基准(BGR)113、低通滤波器(LPF)114以及第一低压差线性稳压器(LDO)112，所述低通滤波器(LPF)114连接所述备用电源(VBAT)和一低电压，所述带隙基准(BGR)113连接所述低通滤波器(LPF)114和所述低电压，所述第一低压差线性稳压器第一低压差线性稳压器(LDO)112连接所述备用电源(VBAT)、带隙基准(BGR)113、所述低电压和第二类型器件(例如本实施例中的所述备用随机存储器backup RAM 111)的一端，所述第二类型器件(例如本实施例中的所述备用随机存储器backup RAM 111)的另一端接低电压。
可选的，所述第二类型器件(例如本实施例中的所述备用随机存储器backup RAM111)的一端与一主电源VCC连接，当所述主电源VCC停止供电时，所述第二类型器件和所述第一类型器件通过所述备用电源(VBAT)供电。
具体的，所述第二类型器件(例如本实施例中的所述备用随机存储器backup RAM111)可以通过一第二低压差线性稳压器(LDO)101和一开关(例如互补金属氧化物半导体开关CMOSSW)连接主电源，在所述主电源VCC上电时，所述主电源VCC为所述第二类型器件(例如本实施例中的所述备用随机存储器backup RAM 111)和所述第一类型器件(例如本实施例中的所述器件实时控制器(RTC)122和一次级晶振(Sub-OSC)121)供电；当所述主电源VCC掉电时，所述备用电源(VBAT)为所述第二类型器件(例如本实施例中的所述备用随机存储器backup RAM 111)和所述第一类型器件(例如本实施例中的所述器件实时控制器RTC122和一次级晶振Sub-OSC121)供电，所述开关(例如互补金属氧化物半导体开关CMOSSW)断开所述第二类型器件和所述第一类型器件与所述主电源VCC的连接。
备用电源VBAT，例如经过备用开关VBATSW，分别与IO领域12和core领域11连接，将所述备用电源VBAT的信号VBAT_RTC发给IO领域12和core领域11器件。所述第二领域和所述第一领域并联。
器件实时控制器(RTC)121和次级晶振(Sub-OSC)122放置在IO领域12，可以有效降低漏电流从而降低备用区域的功耗。RTC和Sub-OSC工作电流和漏电流的总和中漏电流占据很大比例。为了降低功耗，考虑到所述第一类型器件的漏电流相比所述第二类型器件要小得多，RTC 121和Sub-OSC 122放置在IO领域12。RTC 121和Sub-OSC 122作为所述第一类型器件，比较放置在core领域11，工作电流和漏电流的总和要小得多。
本发明的所述备用区域可以用于电子系统，例如所述电子系统可以是MCU等电子系统，可以保证MCU等电子系统在掉电时，保证所述第一类型器件和第二类型器件不会由于系统掉电而不能工作，并可以有效减小漏电，降低功耗。
core领域11为单独控制，即当用户不需要使用备用随机读写存储器(Backup RAM)111的时候，可以自行将备用随机读写存储器以及关联模块断电从而达到降低功耗的目的。在本实施例中，所述降压模块(包括带隙基准BGR 113、低通滤波器LPF 114以及第一低压差线性稳压器LDO 112)本身具有开关可控功能，可以通过控制带隙基准BGR 113、低通滤波器LPF 114以及第一低压差线性稳压器LDO 112的输入信号，控制所述降压模块的导通状态。当所述备用电源VBAT供电时，在不需要使用备用随机读写存储器(Backup RAM)111的时候，控制所述降压模块的关断，断开备用随机读写存储器(Backup RAM)111与所述备用电源VBAT的连接，从而节约所述备用电源VBAT的电量。
图2是表示根据本发明一个实施例的备用随机读写存储器的实现方法流程示意图。
参见图2，实现方法包括步骤S201，将备用随机读写存储器(Backup RAM)配置于备用区域。由于备用区域有电池可以供电，可以保证备用区域处于一直有电的状态，因此备用随机读写存储器不会由于系统掉电而不能工作，能够让备用随机读写存储器处于待机状态而保存的数据不会丢失。步骤S202，备用区域为输入输出领域(IO领域)和核心领域(core领域)的混合搭载。步骤S203，将器件RTC放置在IO领域，和步骤S204，将器件Sub-OSC放置在IO领域，可以有效降低漏电流从而降低备用区域的功耗。步骤S205，实现core领域的单独控制，当用户不需要使用备用随机读写存储器的时候，可以自行将备用随机读写存储器以及关联模块断电从而达到降低功耗的目的。
根据本发明的一个实施例，将备份随机读取存储器配置在备份区域，在芯片掉电的情况下，仍能保持数据，改善了结构的不足。为了降低core领域的漏电流，利用IO器件漏电流比core器件小的特点，将RTC和Sub-OSC模块从core领域的模块转变成IO领域模块来设计，从而形成core领域和IO领域功能的混合搭载的设计架构。在实现此架构的同时，又实现了core领域的模块能够单独关断达到节省电流消耗的功能。
本发明的较佳实施例如上所述，但本发明并不限于上述公开的内容，例如：
所述降压模块并不限于图1中所示的结构，在其它实施例中，所述降压模块还可以包括带隙基准、低通滤波器以及第一低压差线性稳压器，所述低通滤波器连接所述备用电源和一低电压，所述带隙基准连接所述低通滤波器和所述低电压，所述第一低压差线性稳压器连接所述低通滤波器、所述低电压和第二类型器件的一端，所述第二类型器件的另一端接低电压。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种电子系统的备用区域，其特征在于，所述备用区域包括所述第一类型器件和第二类型器件，所述备用区域由一备用电源进行备用供电，在所述备用电源供电时，所述备用电源向所述第一类型器件和第二类型器件提供不同的电压。
2.如权利要求1所述的备用区域，其特征在于，所述备用电源向所述第一类型器件提供的电压高于所述备用电源向所述第二类型器件提供的电压。
3.如权利要求2所述的备用区域，其特征在于，所述备用电源通过一降压模块向所述第二类型器件供电。
4.如权利要求3所述的备用区域，其特征在于，所述降压模块包括带隙基准、低通滤波器以及第一低压差线性稳压器，所述低通滤波器连接所述备用电源和一低电压，所述带隙基准连接所述低通滤波器和所述低电压，所述第一低压差线性稳压器连接所述备用电源、带隙基准、所述低电压和第二类型器件的一端，所述第二类型器件的另一端接低电压；或，所述降压模块包括带隙基准、低通滤波器以及第一低压差线性稳压器，所述低通滤波器连接所述备用电源和一低电压，所述带隙基准连接所述低通滤波器和所述低电压，所述第一低压差线性稳压器连接所述低通滤波器、所述低电压和第二类型器件的一端，所述第二类型器件的另一端接低电压。
5.如权利要求1所述的备用区域，其特征在于，所述第二类型器件的一端与一主电源连接，当所述主电源停止供电时，所述第二类型器件和所述第一类型器件通过所述备用电源供电。
6.如权利要求1所述的备用区域，其特征在于，所述第一类型器件位于一第一领域，所述第二类型器件位于一第二领域。
7.如权利要求1至6任意一项所述的备用区域，其特征在于，所述第一类型器件包括时钟唤醒模块，所述时钟唤醒模块连接所述备用电源。
8.如权利要求7所述的备用区域，其特征在于，所述时钟唤醒模块包括并联的一器件实时控制器和一次级晶振。
9.如权利要求1至6任意一项所述的备用区域，其特征在于，所述第二类型器件包括备用随机存储器。
10.一种电子系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的备用区域。
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