CN109245276A - 集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路及方法，包括集成在微控制器芯片内的控制器芯片电源模块：控制器芯片电源模块包括功率管、LDO线性稳压电路、DC/DC直流转换电路、电源开关管理电路、功率管控制电路；功率管接受电源供电，并将电源供给LDO线性稳压电路和DC/DC直流转换电路；功率管控制电路产生控制信号，控制电源开关管理电路；电源开关管理电路分别控制电源供给LDO线性稳压电路和DC/DC直流转换电路。本发明的电路完全集成于微控制器芯片内实现，增加了芯片的集成度，使芯片的外围电路减少，增强了可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于微控制器芯片的电路，尤其是一种集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路及方法。
背景技术
电源对于微控制器芯片非常关键，是保证芯片工作正常的关键。本发明针对非单一电源供电的微控制器芯片，在众多应用中能保证电源在不同电源之间切换工作状态或模式时不发生掉电情况。对于既可以用电池供电也可以用USB或其它电源供电的微控制器芯片，一般的电源选择电路采用芯片外接二极管，并且当电池电源和其它电源(例如USB)同时接入芯片时，不能保证此时芯片是哪个供电源在供电，这样可能导致很多问题，一方面可能会出现掉电，另一方面也会导致电池消耗加快。因此有必要在电路中做出适时的选择并保证在切换时不发生掉电的情况。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种简单的集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路及方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路，包括集成在微控制器芯片内的控制器芯片电源模块：所述控制器芯片电源模块包括功率管、LDO线性稳压电路、DC/DC直流转换电路、电源开关管理电路、功率管控制电路；所述功率管接受电源供电，并将电源供给LDO线性稳压电路和DC/DC直流转换电路；所述功率管控制电路产生控制信号，控制电源开关管理电路；所述电源开关管理电路分别控制电源供给LDO线性稳压电路和DC/DC直流转换电路。
作为对本发明所述的集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路的改进：所述功率管包括其他电源功率管MVBUS和电池功率管MBATT；所述功率管控制电路包括电压比较器和反相器；所述电源包括其它电源和电池电源；所述其它电源电压端VBUS接在其它电源功率管MVBUS的源端，电池供电输出电压端VBATT接在电池功率管MBATT的源端；其他电源功率管MVBUS和电池功率管MBATT的漏端接在一起；并通过芯片输出管脚VDD_OUT，通过芯片输入管脚VDD_IN连接线性稳压电路和直流转换电路；电源电压端VBUS通过电阻分压接在电压比较器的正负端；电压比较器输出经过一次反相产生控制信SW_VBUS接在其它电源功率管MVBUS栅端，经过二次反相产生控制信号SW_BATT接在电池功率管MBATT栅端；电压比较器的输出产生的寄存器控制信号VBUS_ST以及经过一次反相产生的寄存器控制信号VBATT_ST分别接入电源开关电路；电源开关电路产生控制信号接入线性稳压电路和直流转换电路的控制端。
作为对本发明所述的集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路的进一步改进：所述电压比较器还连接有微控制器芯片内的实时时钟电路的电源RTC_VDD。
作为对本发明所述的集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路的进一步改进：所述实时时钟电路的电源RTC_VDD由纽扣电池供电。
作为对本发明所述的集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路的进一步改进：所述寄存器控制信号VBUS_ST和寄存器控制信号VBATT_ST还通过微控制器芯片内部的非挥发性存储器配置。
作为对本发明所述的集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路的进一步改进：所述电源为直流电源和/或交流电源。
集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路的方法，当电池电源供电，电压比较器始终为零电平，经过反相器得到SW_VBUS为高电平，SW_BATT为零电平，此时功率管MVBUS关断，功率管MVBATT开启；当其他电源供电时，电压比较器输出高电平，SW_VBUS为零电平，SW_BATT为高电平，功率管MVBUS开启，功率管MVBATT关断；电源开关电路检测到有电源接入时产生高电平控制信号控制线性稳压电与和直流转换电路开启。
作为对本发明所述的集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路的方法的改进：所述电池电源和当其他电源切换供电时，由实时时钟电路的电源RTC_VDD供电。
作为对本发明所述的集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路的方法的进一步改进：发生芯片内部实时时钟的电源RTC_VDD掉电的情况下，所述微控制器芯片内部的非挥发性存储器配置启动寄存器控制信号VBUS_ST和寄存器控制信号VBATT_ST。
本发明主要解决微控制器芯片电源电路不能保证电池和其它电源同时供电时，在切换工作模式时容易出现芯片掉电的情况，比如电池被断开的问题，本发明的电路完全集成于微控制器芯片内实现，增加了芯片的集成度，使芯片的外围电路减少，增强了可靠性。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1是本发明的主要结构示意图；
图2是图1的电路连接状态示意图。
具体实施方式
实施例1图1～图2给出了一种集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路及方法。
其电路包括控制器芯片电源模块2，该控制器芯片电源模块2集成在微控制器芯片内实现，增加了芯片的集成度，使芯片的外围电路减少，增强了可靠性。
而本控制器芯片电源模块2通过电池电源和其他电源供电，其他电源如USB电源。
在实际的使用过程中，控制器芯片电源模块2包括功率管20、LDO线性稳压电路21、DC/DC直流转换电路22、电源开关管理电路23、功率管控制电路24。
根据供电电源的数量，本发明的功率管20采用至少两个NMOS功率管(其他电源功率管MVBUS和电池功率管MBATT)的组合；其中，电池和其它电源(如USB电源)分别通过一个大尺寸NMOS功率管(选择NMOS管是因为NMOS比PMOS管的面积更小，电流更大，具体尺寸由要求输出的电流大小决定)对内部电路供电。其所用NMOS功率管可以具体采用的CMOS半导体工艺(本设计采用1.2v P型MOS管为例)。
其中，其它电源(如USB电源)的电源电压端VBUS接在其它
电源功率管MVBUS的源端，电池供电输出电压端VBATT接在电池功率管MBATT的源端；其他电源功率管MVBUS和电池功率管MBATT的漏端接在一起；并通过芯片输出管脚VDD_OUT，通过芯片输入管脚VDD_IN连接线性稳压电路21和直流转换电路22。电源电压端VBUS通过电阻分压接在电压比较器的正负端；电压比较器输出经过一次反相产生控制信SW_VBUS接在其它电源功率管MVBUS栅端，经过二次反相产生控制信号SW_BATT接在电池功率管MBATT栅端；电压比较器的输出产生的寄存器控制信号VBUS_ST以及经过一次反相产生的寄存器控制信号VBATT_ST分别接入电源开关电路；电源开关电路产生控制信号接入线性稳压电路和直流转换电路的控制端，来控制这两个电源产生的电压。
其中，电压比较器还连接有微控制器芯片内的实时时钟电路的电源RTC_VDD，该实时时钟电路的电源RTC_VDD由纽扣电池供电，电池电源和当其他电源切换供电(或者断电)时，由实时时钟电路的电源RTC_VDD供电，因此该电源电压始终存在，永不掉电。
进一步的，发生芯片内部实时时钟的电源RTC_VDD掉电的情况下，由微控制器芯片内部的非挥发性存储器配置启动寄存器控制信号VBUS_ST和寄存器控制信号VBATT_ST，并通过电源开关电路产生控制信号接入线性稳压电路和直流转换电路的控制端，来控制这两个电源产生的电压。
实际工作的时候：
当电池单独供电时，电压比较器始终为零电平，经过反相器得到SW_VBUS为高电平，SW_BATT为零电平，此时功率管MVBUS关断，功率管MVBATT开启。同理，当USB电源接入时，电压比较器输出高电平，SW_VBUS为零电平，SW_BATT为高电平，功率管MVBUS开启，功率管MVBATT关断，从而切断电池供电。电源开关电路检测到有电源接入时产生高电平控制信号控制线性稳压电与和直流转换电路开启。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (9)
1.集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路，其特征是：包括集成在微控制器芯片内的控制器芯片电源模块：
所述控制器芯片电源模块包括功率管、LDO线性稳压电路、DC/DC直流转换电路、电源开关管理电路、功率管控制电路；
所述功率管接受电源供电，并将电源供给LDO线性稳压电路和DC/DC直流转换电路；
所述功率管控制电路产生控制信号，控制电源开关管理电路；
所述电源开关管理电路分别控制电源供给LDO线性稳压电路和DC/DC直流转换电路。
2.根据权利要求1所述的集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路，其特征是：所述功率管包括其他电源功率管MVBUS和电池功率管MBATT；
所述功率管控制电路包括电压比较器和反相器；
所述电源包括其它电源和电池电源；
所述其它电源电压端VBUS接在其它电源功率管MVBUS的源端，电池供电输出电压端VBATT接在电池功率管MBATT的源端；其他电源功率管MVBUS和电池功率管MBATT的漏端接在一起；并通过芯片输出管脚VDD_OUT，通过芯片输入管脚VDD_IN连接线性稳压电路和直流转换电路；
电源电压端VBUS通过电阻分压接在电压比较器的正负端；
电压比较器输出经过一次反相产生控制信SW_VBUS接在其它电源功率管MVBUS栅端，经过二次反相产生控制信号SW_BATT接在电池功率管MBATT栅端；
电压比较器的输出产生的寄存器控制信号VBUS_ST以及经过一次反相产生的寄存器控制信号VBATT_ST分别接入电源开关电路；
电源开关电路产生控制信号接入线性稳压电路和直流转换电路的控制端。
3.根据权利要求2所述的集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路，其特征是：所述电压比较器还连接有微控制器芯片内的实时时钟电路的电源RTC_VDD。
4.根据权利要求3所述的集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路，其特征是：所述实时时钟电路的电源RTC_VDD由纽扣电池供电。
5.根据权利要求2所述的集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路，其特征是：所述寄存器控制信号VBUS_ST和寄存器控制信号VBATT_ST还通过微控制器芯片内部的非挥发性存储器配置。
6.根据1-5中任意一项权利要求所述的集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路，其特征是：所述电源为直流电源和/或交流电源。
7.集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路的方法，其特征是：当电池电源供电，电压比较器始终为零电平，经过反相器得到SW_VBUS为高电平，SW_BATT为零电平，此时功率管MVBUS关断，功率管MVBATT开启；
当其他电源供电时，电压比较器输出高电平，SW_VBUS为零电平，SW_BATT为高电平，功率管MVBUS开启，功率管MVBATT关断；
电源开关电路检测到有电源接入时产生高电平控制信号控制线性稳压电与和直流转换电路开启。
8.根据权利要求7所述的集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路的方法，其特征是：所述电池电源和当其他电源切换供电时，由实时时钟电路的电源RTC_VDD供电。
9.根据权利要求6所述的集成于微控制器芯片内的保证不掉电电源电路的方法，其特征是：发生芯片内部实时时钟的电源RTC_VDD掉电的情况下，所述微控制器芯片内部的非挥发性存储器配置启动寄存器控制信号VBUS_ST和寄存器控制信号VBATT_ST。
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|---|---|---|---|---|
| CN110323825A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-10-11 | 厦门四信通信科技有限公司 | 一种电源电路切换装置、方法和物联网设备 |
| CN110362145A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-10-22 | 兆讯恒达微电子技术(北京)有限公司 | 一种开关机控制方法和片内集成的开关机控制电路 |
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