CN110324030A - 一种系统掉电下拉复位电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电源电路技术领域，公开了一种系统掉电下拉复位电路，包括：采样保持电容、电流控制电路和复位电路，所述采样保持电容与供电电源端连接，并采集供电电源电压，所述复位电路与系统电源端连接；所述电流控制电路控制所述采样保持电容上电量的泄放速度，以便使复位电路自动将系统电源电压下拉，实现系统复位功能；通过将系统电源残留的电量迅速泄放，保证了系统的快速复位，避免系统因处于过低电压而导致的崩溃，且电路结构简单，通用性强，成本较低。

Description

一种系统掉电下拉复位电路
技术领域
本发明涉及电源电路技术领域，尤其涉及一种系统掉电下拉复位电路。
背景技术
在系统掉电时，如进行热插拔实验、供电系统断电等情况下，供电电源与系统断开，无法提供系统所需求的电量，导致供电电源端及内部电源电压下跌，其下跌速度取决于断电时刻的负载情况，通常，系统(如SOC)在重载情况下，电压会快速下降到0.7V(低压晶体管为0.3V)左右；轻载情况下，电压会较慢速度下降到0.7V左右；其下降速度、下降时间通常具有不可控性。0.7V电压通常为SOC系统内部使用的晶体器件的导通阈值，此时，各晶体管处于微弱甚至不导通状态，使得系统内部诸多逻辑信号出错、偏离原设定值，在芯片再启动时发生紊乱甚至崩溃等情况。因此，在低电模式情况下，保证系统电源快速掉电成为一种迫切需求。
常见的掉电控制方式，通常利用内部产生基准电流、基准电压，采用多种比较方式进行低压检测，产生低压逻辑，通过该低压逻辑控制下拉电流，消除掉系统电源电容上残留的电量。但该种方法依赖于基准电流、基准电压及逻辑，在电源端快速掉电情况下，基准电流、基准电压及逻辑均偏离原设定值，会致使下拉功能完全失效。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种系统掉电下拉复位电路，通过将系统电源残留的电量迅速泄放，保证了系统的快速复位，避免系统因处于过低电压而导致的崩溃，且电路结构简单，通用性强，成本较低。
为实现上述目的，本发明提供的一种系统掉电下拉复位电路，包括：采样保持电容、电流控制电路和复位电路，所述采样保持电容与供电电源端连接，并采集并存储电源电压上电量，所述复位电路与系统电源端连接；所述电流控制电路控制所述采样保持电容上电量的泄放速度，以便使复位电路自动将系统电源电压下拉，实现系统复位功能。
可选地，还包括正反馈加速下拉控制电路，所述正反馈加速下拉控制电路与供电电源端及复位电路连接。
可选地，所述复位电路包括：MOS管D1、MOS管MP1、MOS管MN1和MOS管MN2，MOS管D1的源极与供电电源端Vin连接，MOS管D1的漏极与采样保持电容Csh的一端及MOS管MP1的源极连接，MOS管D1的栅极与漏极连接，MOS管MP1的栅极与供电电源端Vin连接，MOS管MP1的漏极与MOS管MN1的源极及MOS管MN2的栅极连接，MOS管MN1的漏极与MOS管MN2的漏极及采样保持电容Csh的另一端一起接地；MOS管MN2的源极连接系统电源端POWER-PD。
可选地，所述电流控制电路包括：电阻R1、电阻R2和电阻R3，所述正反馈加速下拉控制电路包括：MOS管MN4，其中，电阻R1的一端与MOS管MP1的栅极及供电电源端Vin连接，电阻R1的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端与电阻R3的一端及MOS管MN1的栅极连接，电阻R3的另一端接地；MOS管MN4的栅极与MOS管MN2的栅极连接，MOS管MN4的源极与供电电源端Vin连接，MOS管MN4的漏极接地。
可选地，所述电流控制电路包括：MOS管MP2、MOS管MP3和电阻R1，所述正反馈加速下拉控制电路包括：MOS管MN4，其中，MOS管MP2的源极与MOS管MP1的栅极及供电电源端Vin连接，MOS管MP2的漏极与MOS管MP2的栅极及MOS管MP3的源极连接，MOS管MP3的漏极与MOS管MP3的栅极、电阻R1的一端及MOS管MN1的栅极连接在一起，电阻R1的另一端接地；MOS管MN4的栅极与MOS管MN2的栅极连接，MOS管MN4的源极与供电电源端Vin连接，MOS管MN4的漏极接地。
可选地，所述电流控制电路包括：MOS管MP2、MOS管MP3和MOS管MN3，所述正反馈加速下拉控制电路包括：MOS管MN4和电阻R4，其中，MOS管MP2的源极与MOS管MP1的栅极及供电电源端Vin连接，MOS管MP2的漏极与MOS管MP2的栅极及MOS管MP3的源极连接，MOS管MP3的漏极与MOS管MP3的栅极、MOS管MN3的源极、MOS管MN3的栅极及MOS管MN1的栅极连接在一起，MOS管MN3的漏极接地；MOS管MN4的栅极与MOS管MN2的栅极连接，MOS管MN4的源极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与供电电源端Vin连接，MOS管MN4的漏极接地。
本发明提出的一种系统掉电下拉复位电路，包括：采样保持电容、电流控制电路和复位电路，所述采样保持电容与供电电源端连接，并采集并存储电源电压上电量，所述复位电路与系统电源端连接；所述电流控制电路控制所述采样保持电容上电量的泄放速度，以便使复位电路自动将系统电源电压下拉，实现系统复位功能；通过将系统电源残留的电量迅速泄放，保证了系统的快速复位，避免系统因处于过低电压而导致的崩溃，且电路结构简单，通用性强，成本较低。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种系统掉电下拉复位电路的电路图；
图2为本发明实施例提供的一种电流控制电路的电路图；
图3为本发明实施例提供的另一种电流控制电路的电路图；
图4为本发明实施例提供的再一种电流控制电路的电路图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与"部件"可以混合地使用。
如图1所示，在本实施例中，一种系统掉电下拉复位电路，包括：采样保持电容、电流控制电路和复位电路，所述采样保持电容与供电电源端连接，并采集并存储电源电压上电量，所述复位电路与系统电源端连接；所述电流控制电路控制所述采样保持电容上电量的泄放速度，以便使复位电路自动将系统电源电压下拉，实现系统复位功能。
在本实施例中，通过将系统电源残留的电量迅速泄放，保证了系统的快速复位，避免系统因处于过低电压而导致的崩溃，且电路结构简单，通用性强，成本较低；与现有技术相比，本实施例中的系统掉电复位不依赖于系统的掉电时间，通过电流控制电路控制采样保持电容上电量的泄放速度，使得系统在快慢掉电情况下，都可以准确复位。
在本实施例中，当电源电压与采样保持电容电压形成压差后，复位电路自动将系统电源电压下拉。
在本实施例中，还包括正反馈加速下拉控制电路，所述正反馈加速下拉控制电路与供电电源端及复位电路连接；通过正反馈加速下拉控制电路进一步拉低电源电压Vin，进一步增加Vin与Vsh的差值，增强上拉能力，减弱下拉损耗电流，保证电容Csh在小容值情况下维持长时间下拉复位功能，从而满足小面积需求。
在本实施例中，所述复位电路包括：MOS管D1、MOS管MP1、MOS管MN1和MOS管MN2，MOS管D1的源极与供电电源端Vin连接，MOS管D1的漏极与采样保持电容Csh的一端及MOS管MP1的源极连接，MOS管D1的栅极与漏极连接，MOS管MP1的栅极与供电电源端Vin连接，MOS管MP1的漏极与MOS管MN1的源极及MOS管MN2的栅极连接，MOS管MN1的漏极与MOS管MN2的漏极及采样保持电容Csh的另一端一起接地；MOS管MN2的源极连接系统电源端POWER-PD。
在本实施例中，系统掉电下拉复位电路的工作原理如下：
在正常工作情况下，供电电源端Vin电压保持稳定，理想情况下电容Csh上电压Vsh与电源电压Vin基本一致(非理想情况下有第一个压降)，即Vsh<＝Vin。PMOS管D1关闭，电流控制模块开启MN1，使得MN2栅极为低电平，保持关断状态。
当电源发生慢掉电时，由MP1及MN1组成的通路微弱导通，使得Vsh跟随Vin电压缓慢下降，当到达一定阈值Vth时，电流控制模块完全关闭MN1，由于Vin继续掉电，而Vsh电压无泄电路径维持电压，使得Vsh>Vin，MN2栅极电压为高电平Vsh，MN2导通，实现下拉复位功能。在当到达一定阈值Vth后，正反馈加速下拉控制模块加快泄放输入电源Vin电压，进一步使得Vsh>Vin，维持长久的下拉复位状态。
当电源发生快速掉电时，Vin快速低于阈值Vth，由于电流控制模块的控制关闭下MN1的下拉电流，Csh电容无泄电通路，使得Vsh>Vin，由MP1导通，使得MN2栅极电压由低电平快速反转为高电平Vsh，MN2导通，实现下拉复位功能。
由上可以看出，在本实施例中，无论电源发生慢掉电还是快掉电时，都可以实现下拉复位功能，该功能不依赖于系统的掉电时间，而是可以通过电流控制电路来控制。
当系统重新上电时，输入电源Vin升高，当Vin>＝Vsh且Vin>＝Vth后，开始为Vsh充电，关闭MP1，开启下拉MN1的下拉电流，下拉复位功能自动关闭。
如图2所示，在本实施例中，所述电流控制电路包括：电阻R1、电阻R2和电阻R3，所述正反馈加速下拉控制电路包括：MOS管MN4，其中，电阻R1的一端与MOS管MP1的栅极及供电电源端Vin连接，电阻R1的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端与电阻R3的一端及MOS管MN1的栅极连接，电阻R3的另一端接地；MOS管MN4的栅极与MOS管MN2的栅极连接，MOS管MN4的源极与供电电源端Vin连接，MOS管MN4的漏极接地。
在本实施例中，电压阈值Vth的计算公式为：
其中，VgsMN1表示MOS管MN1工作的栅-源电压。
如图3所示，作为另一种实施例，所述电流控制电路包括：MOS管MP2、MOS管MP3和电阻R1，所述正反馈加速下拉控制电路包括：MOS管MN4，其中，MOS管MP2的源极与MOS管MP1的栅极及供电电源端Vin连接，MOS管MP2的漏极与MOS管MP2的栅极及MOS管MP3的源极连接，MOS管MP3的漏极与MOS管MP3的栅极、电阻R1的一端及MOS管MN1的栅极连接在一起，电阻R1的另一端接地；MOS管MN4的栅极与MOS管MN2的栅极连接，MOS管MN4的源极与供电电源端Vin连接，MOS管MN4的漏极接地。
在本实施例中，电压阈值Vth的计算公式为：
Vth＝VgsMN1+VgsMP1+VgsMP2
其中，Vgsxx表示MOS管工作的栅-源电压。
如图4所示，作为再一种实施例，所述电流控制电路包括：MOS管MP2、MOS管MP3和MOS管MN3，所述正反馈加速下拉控制电路包括：MOS管MN4和电阻R4，其中，MOS管MP2的源极与MOS管MP1的栅极及供电电源端Vin连接，MOS管MP2的漏极与MOS管MP2的栅极及MOS管MP3的源极连接，MOS管MP3的漏极与MOS管MP3的栅极、MOS管MN3的源极、MOS管MN3的栅极及MOS管MN1的栅极连接在一起，MOS管MN3的漏极接地；MOS管MN4的栅极与MOS管MN2的栅极连接，MOS管MN4的源极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与供电电源端Vin连接，MOS管MN4的漏极接地。
在本实施例中，电压阈值Vth的计算公式为：
Vth＝VgsMN3+VgsMP1+VgsMP2
其中，Vgsxx表示MOS管工作的栅-源电压。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种系统掉电下拉复位电路，其特征在于，包括：采样保持电容、电流控制电路和复位电路，所述采样保持电容与供电电源端连接，采集并存储电源电压上电量，所述复位电路与系统电源端连接；所述电流控制电路控制所述采样保持电容上电量的泄放速度，以便使复位电路自动将系统电源电压下拉，实现系统复位功能。
2.根据权利要求1所述的一种系统掉电下拉复位电路，其特征在于，还包括正反馈加速下拉控制电路，所述正反馈加速下拉控制电路与供电电源端及复位电路连接。
3.根据权利要求2所述的一种系统掉电下拉复位电路，其特征在于，所述复位电路包括：MOS管D1、MOS管MP1、MOS管MN1和MOS管MN2，MOS管D1的源极与供电电源端Vin连接，MOS管D1的漏极与采样保持电容Csh的一端及MOS管MP1的源极连接，MOS管D1的栅极与漏极连接，MOS管MP1的栅极与供电电源端Vin连接，MOS管MP1的漏极与MOS管MN1的源极及MOS管MN2的栅极连接，MOS管MN1的漏极与MOS管MN2的漏极及采样保持电容Csh的另一端一起接地；MOS管MN2的源极连接系统电源端POWER-PD。
4.根据权利要求3所述的一种系统掉电下拉复位电路，其特征在于，所述电流控制电路包括：电阻R1、电阻R2和电阻R3，所述正反馈加速下拉控制电路包括：MOS管MN4，其中，电阻R1的一端与MOS管MP1的栅极及供电电源端Vin连接，电阻R1的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端与电阻R3的一端及MOS管MN1的栅极连接，电阻R3的另一端接地；MOS管MN4的栅极与MOS管MN2的栅极连接，MOS管MN4的源极与供电电源端Vin连接，MOS管MN4的漏极接地。
5.根据权利要求3所述的一种系统掉电下拉复位电路，其特征在于，所述电流控制电路包括：MOS管MP2、MOS管MP3和电阻R1，所述正反馈加速下拉控制电路包括：MOS管MN4，其中，MOS管MP2的源极与MOS管MP1的栅极及供电电源端Vin连接，MOS管MP2的漏极与MOS管MP2的栅极及MOS管MP3的源极连接，MOS管MP3的漏极与MOS管MP3的栅极、电阻R1的一端及MOS管MN1的栅极连接在一起，电阻R1的另一端接地；MOS管MN4的栅极与MOS管MN2的栅极连接，MOS管MN4的源极与供电电源端Vin连接，MOS管MN4的漏极接地。
6.根据权利要求3所述的一种系统掉电下拉复位电路，其特征在于，所述电流控制电路包括：MOS管MP2、MOS管MP3和MOS管MN3，所述正反馈加速下拉控制电路包括：MOS管MN4和电阻R4，其中，MOS管MP2的源极与MOS管MP1的栅极及供电电源端Vin连接，MOS管MP2的漏极与MOS管MP2的栅极及MOS管MP3的源极连接，MOS管MP3的漏极与MOS管MP3的栅极、MOS管MN3的源极、MOS管MN3的栅极及MOS管MN1的栅极连接在一起，MOS管MN3的漏极接地；MOS管MN4的栅极与MOS管MN2的栅极连接，MOS管MN4的源极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与供电电源端Vin连接，MOS管MN4的漏极接地。
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