CN110993008A - 一种可选电压产生电路 - Google Patents

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Abstract

一种可选电压产生电路，包括：与编程器的MCU相连的升压电路，接收MCU输出的使能信号，所述升压电路与电源端相连并根据电压选择信号将电压转换后输出至目标单片机；与编程器的MCU相连的第一选择开关，所述第一选择开关从编程器的MCU处接收电压选择信号，并输出至所述升压电路；与编程器的MCU相连的第二选择开关，所述第二选择开关从编程器的MCU处接收电压选择信号，并输出至所述升压电路。本发明的电压产生电路通过选择开关，控制升压电路根据单片机的需求输出不同的电压，为单片机提供可选的写入/擦除高压。

Description

一种可选电压产生电路
技术领域
本发明属于电子电路技术领域，具体涉及一种用于NOR Flash存储器的可选电压产生电路。
背景技术
NOR Flash是一种非易失闪存技术，具备读取速度快、应用简单、无需专门的接口电路、传输效率高的特点，用户程序可以不依靠单片机中的RAM直接在NOR Flash闪存上运行，从而减少RAM的容量以降低成本。NOR Flash存储器目前被广泛应用在单片机中，用于产品用户程序的存储和运行。电子产品的用户程序通过外部编程器写入单片机的NOR FLASH存储器中，但NOR Flash存储器的数据写入/擦除需要外部编程器提供稳定及较长时间的高压才能完成，而且单片机的设计不同，写入/擦出电压也不同，因此设计一款用于NOR Flash存储器的可选电压产生电路是非常迫切和需要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种NOR Flash存储器的可选电压产生电路，编程器通过该电路可以为NOR Flash存储器提供稳定、可选的写入/擦除电压。
为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：
一种可选电压产生电路，包括：与编程器的MCU相连的升压电路，接收MCU输出的使能信号，所述升压电路与电源端相连并根据电压选择信号将电压转换后输出至目标单片机；与编程器的MCU相连的第一选择开关，所述第一选择开关从编程器的MCU处接收电压选择信号，并输出至所述升压电路；与编程器的MCU相连的第二选择开关，所述第二选择开关从编程器的MCU处接收电压选择信号，并输出至所述升压电路。
进一步的，所述升压电路为升压芯片，所述升压芯片的EN引脚与编程器的MCU相连，接收编程器的MCU输出的高压发生使能信号，EN引脚同时经第一电阻接地，升压芯片的VIN引脚与电源端相连、并同时经第一电容接地，GND引脚接地，SW引脚经电感与电源端相连、并同时与二极管的正极相连，FB引脚与所述第一选择开关和所述第二选择开关的输出端相连；在FB引脚和所述二极管的负极之间接有第二电阻，所述第二电阻与第二电容并联，所述二极管的负极接电压产生电路的高压输出端，电压产生电路的高压输出端同时经第三电容接地。
更具体的，所述二极管为肖特基二极管。
进一步的，所述第一选择开关为第一三极管，所述第一三极管的基极与编程器的MCU相连，发射极接地，集电极经第三电阻与升压电路相连。
进一步的，所述第二选择开关为第二三极管，所述第二三极管的基极与编程器的MCU相连，发射极接地，集电极经第四电阻与升压电路相连。
更具体的，所述升压电路为升压芯片，第一三极管的集电极经所述第三电阻与升压芯片的FB引脚相连，和/或所述第二三极管的集电极经所述第四电阻与升压芯片的FB引脚相连。
优选的，还包括防误保护电路，所述防误保护电路的输入端与编程器的MCU相连，接收由编程器的MCU输出的电压选择信号，输出端与所述第一选择开关电路和所述第二选择开关电路相连。
进一步的，所述防误保护电路为由2个非门组成的逻辑芯片，所述逻辑芯片的VCC引脚与电源端相连，GND引脚接地、并同时经第四电容与电源端相连，第一输入引脚与编程器的MCU相连、并同时经第五电阻与电源端相连，第二输入引脚与第一输出引脚相连，第一输出引脚与所述第二选择开关相连，第二输出引脚与所述第一选择开关相连。
更具体的，所述第一选择开关为第一三极管，所述第一三极管的基极与逻辑芯片的第二输出引脚相连，发射极接地，集电极经第三电阻与升压电路相连；所述第二选择开关为第二三极管，所述第二三极管的基极与逻辑芯片的第一输出引脚相连，发射极接地，集电极经第四电阻与升压电路相连。
可替换的，所述第一选择开关和所述第二选择开关为MOS管。
由以上技术方案可知，本发明的电压产生电路通过选择开关，控制升压电路根据单片机的需求输出不同的电压，为单片机提供可选的写入/擦除高压，在具体技术方案中，可以根据单片机实际编程电压，通过调节电路中的电阻阻值，为不同的单片机提供相应的高压。在优选的技术方案中，通过设置防误保护电路，可以防止误动作导致的异常高压输出带来的生产损坏，提升电子产品中的单片机在批量编程中的良率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的电路框图；
图2为本发明实施例的电路原理图。
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。
具体实施方式
为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本发明实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。
如图1所示，本实施例的电压产生电路包括升压电路、第一选择开关和第二选择开关。其中，升压电路分别与编程器的MCU以及目标单片机相连，升压电路的输入端与+5V电源端(编程器供电电源)相连，将电压进行转换后向目标单片机输出高压。第一选择开关及第二选择开关分别与编程器的MCU相连，从编程器的MCU处接收电压选择信号，并输出至升压电路，使升压电路输出特定的电压。优选的，本实施例在编程器的MCU和第一选择开关及第二选择开关之间设置了防误保护电路。
本实施例的目标单片机为珠海中慧微电子有限公司型号为SWF2G11的16位单片机，单片机内部具有NOR FLASH存储器，正常工作电压为2.4V～5.0V，编程状态下需额外提供7V或7.5V高压给SWF2G11芯片的VPP引脚使用，即本实施例的第一选择开关用于输出7.5V电压选择信号，第二选择开关用于输出7.0V电压选择信号。
如图2所示，本实施例采用型号为TPS61041DBV的升压芯片U1作为升压电路，该芯片的最大输出电流为250mA,输入电压为1.8～6V，向外输出的最大电压为28V。升压芯片U1的EN引脚与编程器的MCU相连，接收编程器的MCU控制输出的高压发生使能信号(FWR CNT)，EN引脚同时经第一电阻R1接地，高压发生使能信号用于控制升压芯片U1的工作状态；升压芯片U1的VIN引脚与+5V电源端相连，并同时经第一电容C1接地；升压芯片U1的GND引脚接地，SW引脚经电感L1与+5V电源端相连，SW引脚同时与二极管D1的正极相连，二极管D1的负极接电压产生电路的高压输出端(HVCC)，电压产生电路向目标单片机输出7V或7.5V电压；升压芯片U1的FB引脚与第一选择开关和第二选择开关的输出端相连，在FB引脚和二极管D1的负极之间接有第二电阻R2，第二电容C2与第二电阻R2并联。电压产生电路的高压输出端同时经第三电容C3接地。更具体的，本实施例的二极管D1采用肖特基二极管。
防误保护电路的输入端与编程器的MCU相连，接收由MCU控制输出的电压选择信号(HVCC_SEL)。本实施例的防误保护电路采用型号为SN74LVC2G04DRL的逻辑芯片U2，该逻辑芯片U2由2个非门组成。逻辑芯片U2的VCC引脚与+5V电源端相连，GND引脚接地，GND引脚同时经第四电容C4与+5V电源端相连，第一输入引脚(1A)与编程器的MCU相连，并同时经第五电阻R5与+5V电源端相连，第二输入引脚(2A)与第一输出引脚(1Y)相连，第一输出引脚与第二选择开关相连，第二输出引脚(2Y)与第一选择开关相连。
本实施例采用三极管作为选择开关，第一选择开关为第一三极管Q1，第二选择开关为第二三极管Q2。第一三极管Q1的基极与逻辑芯片U2的第二输出引脚相连，发射极接地，集电极经第三电阻R3与升压芯片U1的FB引脚相连。第二三极管Q2的基极与逻辑芯片U2的第一输出引脚相连，发射极接地，集电极经第四电阻R4与升压芯片U1的FB引脚相连。优选的，第二电阻R2、第三电阻R3及第四电阻R4采用精度0.5％及温度特性50PPM的高精度电阻。在其他的实施例中，作为开关的三极管也可以用MOS管替换，MOS管内阻比三极管更小，HVCC输出电压更精确，电路功耗更低。
下面对本发明电压产生电路的工作原理进行说明，下表为电压产生电路的逻辑关系列表。
PWR CNT(升压使能) HVCC SEL(高压选择) HVCC(高压输出)
低电平 低电平 无高压输出
低电平 高电平 无高压输出
高电平 低电平 高压输出7V
高电平 高电平 高压输出7.5V
如上表所示，编程器未进入编程状态时，编程器控制MCU输出FWR CNT低电平信号，升压芯片U1不工作，HVCC SEL电压选择信号无效，电压产生电路HVCC无高压输出。当编程器进入编程状态时，编程器控制MCU输出FWR CNT高电平信号，使升压芯片U1开始工作，编程器检测目标单片机的具体型号，并根据单片机型号输出对应的HVCC SEL电压选择信号；当HVCC SEL为高电平时，通过第一选择开关控制电压产生电路HVCC输出7.5V高压，当HVCCSEL为低电平时，通过第二选择开关控制电压产生电路HVCC输出7.0V高压，具体如下：
当电压产生电路的输出端HVCC需要输出7.5V高压时，编程器的MCU输出HVCC SEL高电平到逻辑芯片U2的第一输入引脚(1A)，经过逻辑芯片U2的第一输出引脚(1Y)输出低电平，第二选择开关(第二三极管Q2)关闭；同时逻辑芯片U2的第一输入引脚(2A)输入低电平，第二输出引脚(2Y)输出高电平，第一选择开关(第一三极管Q1)打开，电压产生电路根据电压选择信号输出7.5V电压。
当电压产生电路的输出端HVCC需要输出7.0V高压时，编程器的MCU输出HVCC SEL低电平到逻辑芯片U2的第一输入引脚(1A)，经逻辑芯片U2的第一输出引脚(1Y)输出高电平，第二选择开关打开；同时逻辑开关U2的第一输入引脚(2A)输入高电平，第二输出引脚(2Y)输出低电平，第一选择开关关闭，电压产生电路根据电压选择信号输出7.0V电压。
电压产生电路输出的电压值UHVCC由与升压芯片U1芯片FB引脚相连的下拉电阻(R2、R3、R4)的比例决定，具体计算方法如下：UHVCC＝VREF×(1+R2/R3)或者UHVCC＝VREF×(1+R2/R4)，VREF为升压芯片的基准电压典型值，本实施例中，VREF是TPS61041DBV的升压芯片的基准电压典型值，VREF＝1.233V，第二电阻R2的阻值为1.1MΩ，第三电阻R3的阻值为215KΩ，第四电阻R4的阻值为237KΩ，通过控制第一开关三极管管和第二开关三极管管的通断，选择升压芯片U1的FB引脚与不同的下拉电阻相连，即可实现输出不同电压的目的。显而易见，还可以按实际需求调整R2、R3、R4的阻值和分压比例，以输出不同的高压，满足其它类型单片机的NOR Flash写入/擦除的需求。
本实施例在第一选择开关和第二选择开关之前设置了防误保护电路，与第一、第二选择开关直接与编程器的MCU相连，接收电压选择信号相比，防误保护短路可以防止误操作致使第一、第二选择开关同时打开，导致输出的电压上升损坏目标单片机。在第一选择开关和第二选择开关直接与编程器的MCU相连，通过MCU的I/O引脚直接输出控制信号给选择开关的情况下，编程器在上/掉电或程序初始化过程中，MCU引脚的输出可能会在短时间内存在不稳定情况，可能会同时打开第一选择开关和第二选择开关，如过第一选择开关和第二选择开关同时打开后，第三电阻R3和第四电阻R4等效于两个下拉电阻并联在升压芯片U1的FB引脚上，第三电阻R3与第四电阻R4并联后形成等效电阻的阻值是112.7KΩ，按UHVCC＝1.233V×(1+R2/112.7)计算，输出电压是13.267V，远高于编程器要求输出的7.0V或7.5V电压，极易损坏目标单片机。在第一选择开关和第二选择开关前增加防误保护电路后，编程器的MCU只需要输出一个控制信号(HVCC SEL)，当该控制信号是高电平时，电压产生电路输出7.5V高压，是低电平时输出7.0V高压，避免了因编程器MCU不稳定而同时打开第一、第二选择开关导致输出电压上升异常，损坏目标编程芯片的情况发生。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的范围之中。

Claims (10)

1.一种可选电压产生电路，其特征在于，包括：
与编程器的MCU相连的升压电路，接收MCU输出的使能信号，所述升压电路与电源端相连并根据电压选择信号将电压转换后输出至目标单片机；
与编程器的MCU相连的第一选择开关，所述第一选择开关从编程器的MCU处接收电压选择信号，并输出至所述升压电路；
与编程器的MCU相连的第二选择开关，所述第二选择开关从编程器的MCU处接收电压选择信号，并输出至所述升压电路。
2.如权利要求1所述的可选电压产生电路，其特征在于：所述升压电路为升压芯片，所述升压芯片的EN引脚与编程器的MCU相连，接收编程器的MCU输出的高压发生使能信号，EN引脚同时经第一电阻接地，升压芯片的VIN引脚与电源端相连、并同时经第一电容接地，GND引脚接地，SW引脚经电感与电源端相连、并同时与二极管的正极相连，FB引脚与所述第一选择开关和所述第二选择开关的输出端相连；在FB引脚和所述二极管的负极之间接有第二电阻，所述第二电阻与第二电容并联，所述二极管的负极接电压产生电路的高压输出端，电压产生电路的高压输出端同时经第三电容接地。
3.如权利要求2所述的可选电压产生电路，其特征在于：所述二极管为肖特基二极管。
4.如权利要求1所述的可选电压产生电路，其特征在于：所述第一选择开关为第一三极管，所述第一三极管的基极与编程器的MCU相连，发射极接地，集电极经第三电阻与升压电路相连。
5.如权利要求1所述的可选电压产生电路，其特征在于：所述第二选择开关为第二三极管，所述第二三极管的基极与编程器的MCU相连，发射极接地，集电极经第四电阻与升压电路相连。
6.如权利要求4或5所述的可选电压产生电路，其特征在于：所述升压电路为升压芯片，第一三极管的集电极经所述第三电阻与升压芯片的FB引脚相连，和/或所述第二三极管的集电极经所述第四电阻与升压芯片的FB引脚相连。
7.如权利要求1或2所述的可选电压产生电路，其特征在于：还包括防误保护电路，所述防误保护电路的输入端与编程器的MCU相连，接收由编程器的MCU输出的电压选择信号，输出端与所述第一选择开关电路和所述第二选择开关电路相连。
8.如权利要求7所述的可选电压产生电路，其特征在于：所述防误保护电路为由2个非门组成的逻辑芯片，所述逻辑芯片的VCC引脚与电源端相连，GND引脚接地、并同时经第四电容与电源端相连，第一输入引脚与编程器的MCU相连、并同时经第五电阻与电源端相连，第二输入引脚与第一输出引脚相连，第一输出引脚与所述第二选择开关相连，第二输出引脚与所述第一选择开关相连。
9.如权利要求8所述的可选电压产生电路，其特征在于：所述第一选择开关为第一三极管，所述第一三极管的基极与逻辑芯片的第二输出引脚相连，发射极接地，集电极经第三电阻与升压电路相连；所述第二选择开关为第二三极管，所述第二三极管的基极与逻辑芯片的第一输出引脚相连，发射极接地，集电极经第四电阻与升压电路相连。
10.如权利要求1所述的可选电压产生电路，其特征在于：所述第一选择开关和所述第二选择开关为MOS管。
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