CN110324030B - 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
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 (3)
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,并采集电源电压,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;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;
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;
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。
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,或者,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。
3.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,或者,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。
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