CN115580136A - 一种mcu电源管理电路、mcu以及便携式设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MCU电源管理电路、MCU以及便携式设备，该MCU电源管理电路包括电源隔离开关、电压检测控制模块以及电荷泵升压模块，相比于直接给MCU供电的传统方式，本发明在MCU内部集成了电源隔离开关，电荷泵升压模块及电压检测控制模块，在外部电源发生瞬态下冲干扰时，能及时断开电源隔离开关，隔离外部电源，保证MCU不受其影响，正常工作；在低电源电压应用时，启动电荷泵升压模块供电，拓展了MCU低压应用范围，简而言之，本发明增强了MCU抗电源电压下冲干扰的能力，同时，拓展了MCU低压应用范围。

Description

一种MCU电源管理电路、MCU以及便携式设备

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种MCU电源管理电路、MCU以及便携式设备。

背景技术

随着半导体技术的飞速发展，各种(小型)电子设备出现在人们生活的方方面面。MCU通常作为这些设备的核心控制单元，因此保证其稳定工作的重要性不言而喻。然而，除了MCU，电源上还可能并联其它多个负载(如电机驱动芯片、LED驱动芯片等)，受限于电源(尤其是电池)的驱动能力，其它负载的启动或者跳载均可能导致电源的电压瞬态下冲(如电机启动瞬间等)，虽然时间较短，但可能低于MCU的正常工作电压，引发控制系统故障，尤其在低电源电压应用时，瞬态下冲可能愈加明显。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，为了保证MCU有一定的抗电源瞬态下冲干扰的能力，同时为了拓展MCU的低压应用范围，在不过度增加整个控制系统复杂度的基础上，提供一种易于实现的MCU电源管理电路、MCU以及便携式设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种MCU电源管理电路，集成于所述MCU内部，所述MCU电源管理电路包括电源隔离开关、电压检测控制模块以及电荷泵升压模块，其中：

电源隔离开关，其导通时所述MCU通过所述电源隔离开关接入外部电源实现供电，其断开时所述MCU利用外部的稳压电容实现供电；

电压检测控制模块，用于检测所述外部电源的电压和所述稳压电容的电压，在所述外部电源的电压低于所述稳压电容的电压时断开电源隔离开关，以及在所述稳压电容的电压低于所述MCU的内部参考电压时启用所述电荷泵升压模块；

所述电荷泵升压模块，用于在被启用后对所述外部电源的电压进行升压处理得到所述MCU内部所需的工作电压。

优选地，所述电压检测控制模块包括第一比较电路和第二比较电路；

所述第一比较电路，用于获取并比较所述外部电源的电压和所述稳压电容的电压，当所述外部电源的电压低于所述稳压电容的电压时控制所述电源隔离开关断开，否则控制所述电源隔离开关导通；

所述第二比较电路，用于获取所述稳压电容的电压，并比较所述稳压电容的电压与所述内部参考电压，在所述稳压电容的电压低于所述内部参考电压时启用所述电荷泵升压模块，否则禁用所述电荷泵升压模块。

优选地，所述第一比较电路包括第一比较器，所述第一比较器的同相输入端用于获取所述外部电源的电压，所述第一比较器的反相输入端用于获取所述稳压电容的电压，所述第一比较器的输出端连接所述电源隔离开关的控制端。

优选地，所述第一比较器的同相输入端连接所述MCU的外部电源供电引脚，以用于获取所述外部电源的电压；所述第一比较器的反相输入端连接所述MCU的外接稳压电容的引脚，以用于获取所述稳压电容的电压。

优选地，所述第二比较电路包括第二比较器，所述第二比较器的反相输入端用于获取所述稳压电容的电压，所述第二比较器的同相输入端用于获取所述内部参考电压，所述第二比较器的输出端连接所述电荷泵升压模块。

优选地，所述第二比较器的反相输入端连接所述MCU的外接稳压电容的引脚，以用于获取所述稳压电容的电压；所述第二比较器的同相输入端连接所述MCU的产生所述内部参考电压的电路模块，以用于获取所述内部参考电压。

优选地，所述电源隔离开关连接于所述MCU的外部电源供电引脚和外接稳压电容的引脚之间。

本发明还构造了一种MCU，括所述的MCU电源管理电路，所述MCU包括连接所述外部电源的外部电源供电引脚、接地脚和连接所述稳压电容的引脚。

本发明还构造了一种便携式设备，包括电池、负载、稳压电容和所述的MCU，所述电池的正极连接所述MCU的外部电源供电引脚，所述电池的负极连接所述MCU的接地脚，所述稳压电容连接在所述MCU的外接稳压电容的引脚和接地脚之间。

本发明的MCU电源管理电路、MCU以及便携式设备，具有以下有益效果：相比于直接给MCU供电的传统方式，本发明在MCU内部集成了电源隔离开关，电荷泵升压模块及电压检测控制模块，在外部电源发生瞬态下冲干扰时，能及时断开电源隔离开关，隔离外部电池电源，保证MCU不受其影响，正常工作；在低电源电压应用时，启动电荷泵升压模块供电，拓展了MCU低压应用范围，简而言之，本发明增强了MCU抗电源电压下冲干扰的能力，同时，拓展了MCU低压应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是本发明MCU电源管理电路的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。需要说明的是，本文所述“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。

本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。

本发明总的思路是：在MCU内部集成电源隔离开关、电压检测控制模块以及电荷泵升压模块。一方面，电压检测控制模块检测外部电源的电压和稳压电容的电压，在外部电源的电压不低于稳压电容的电压时接通电源隔离开关，MCU通过电源隔离开关接入外部电源持续给MCU供电，在外部电源的电压低于稳压电容的电压时断开电源隔离开关，MCU切换到利用稳压电容暂时供电，保证MCU不受其影响，正常工作；另一方面，在稳压电容的电压低于MCU的内部参考电压时启用电荷泵升压模块供电，拓展MCU低压应用范围。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例一

参考图1，本发明的MCU电源管理电路，集成于所述MCU内部。该MCU电源管理电路包括电源隔离开关、电压检测控制模块以及电荷泵升压模块。

电源隔离开关，如图1中S代表电源隔离开关，其导通时所述MCU通过所述电源隔离开关接入外部电源给自己供电，其断开时所述MCU利用稳压电容的电压Vcc给自己供电。电源隔离开关可以采用但不限于各种可控的电子开关，比如MOS管，三极管等。所述电源隔离开关连接于所述MCU的外部电源供电引脚和外接稳压电容的引脚之间。

可以理解的是，外部电源可以是单个电池，还可以是串联和/或并联的电池组，也可以是其他供电模块或系统。本实施例中以串联的电池组为例，BP表示电池组，Vbp为电池组的电压。

电压检测控制模块，用于检测外部电源的电压Vbp和所述稳压电容的电压Vcc，在所述外部电源的电压Vbp低于所述稳压电容的电压Vcc时断开电源隔离开关，以及在所述稳压电容的电压Vcc低于所述MCU的内部参考电压Vref时启用电荷泵升压供电。

所述电荷泵升压模块，与所述MCU的外部电源供电引脚连接以获取外部电源，并用于在被启用后对所述外部电源的电压Vbp进行升压处理得到所述MCU内部所需的工作电压。电荷泵升压模块可以采用但不限于各种升压模块。

本实施例中，所述电压检测控制模块包括第一比较电路和第二比较电路。

所述第一比较电路，用于获取所述外部电源的电压Vbp，并比较获取的所述外部电源的电压Vbp与所述稳压电容的电压Vcc，当所述外部电源的电压Vbp低于所述稳压电容的电压Vcc时控制所述电源隔离开关断开，否则控制所述电源隔离开关导通。

具体的，所述第一比较电路包括第一比较器COMP1，所述第一比较器COMP1的同相输入端用于获取所述外部电源的电压Vbp，比如第一比较器COMP1的同相输入端可以直接连接所述MCU的外部电源供电引脚以用于获取所述外部电源的电压Vbp。所述第一比较器COMP1的反相输入端用于获取所述稳压电容的电压Vcc，比如第一比较器COMP1的反相输入端可以直接连接所述MCU的外接稳压电容C的引脚以用于获取所述稳压电容的电压Vcc。所述第一比较器COMP1的输出端连接所述电源隔离开关的控制端。

所述第二比较电路，用于获取所述稳压电容的电压Vcc，比较所述稳压电容的电压Vcc与所述内部参考电压Vref，在所述稳压电容的电压Vcc低于所述MCU的内部参考电压Vref时启用电荷泵升压供电，否则禁用所述电荷泵升压模块。

具体的，所述第二比较电路包括第二比较器COMP2，所述第二比较器COMP2的反相输入端用于获取所述稳压电容的电压Vcc，比如所述第二比较器COMP2的反相输入端可以直接连接所述MCU的外接稳压电容C的引脚以用于获取所述稳压电容的电压Vcc。所述第二比较器COMP2的同相输入端用于获取所述内部参考电压Vref，比如第二比较器COMP2的同相输入端可以直接连接所述MCU的产生所述内部参考电压Vref的电路模块以用于获取所述内部参考电压Vref。所述第二比较器COMP2的输出端连接所述电荷泵升压模块。

实施例二

基于同一发明构思，本实施例公开了一种MCU，包括如实施例一的MCU电源管理电路，参考图1，所述MCU包括连接所述外部电源的外部电源供电引脚、接地脚和连接所述稳压电容的引脚。所述外部电源供电引脚和接地脚分别用于连接电池的正极和负极，所述外接稳压电容C的引脚和接地脚之间用于连接稳压电容C。

实施例三

基于同一发明构思，本实施例公开了一种便携式设备，包括外部电源(比如电池)、其他负载(比如电机驱动芯片、LED驱动芯片等)、稳压电容C和如实施例二所述的MCU。电池的正极连接所述MCU的外部电源供电引脚，所述电池的负极连接所述MCU的接地脚，所述稳压电容C连接在所述MCU的外接稳压电容C的引脚和接地脚之间。

综上所述，本发明的MCU电源管理电路、MCU以及便携式设备，具有以下有益效果：相比于直接给MCU供电的传统方式，本发明在MCU内部集成了电源隔离开关，电荷泵升压模块及电压检测控制模块，在外部电源发生瞬态下冲干扰时，能及时断开电源隔离开关，隔离外部电池电源，保证MCU不受其影响，正常工作；在低电源电压应用时，启动电荷泵升压模块供电，拓展了MCU低压应用范围，简而言之，本发明增强了MCU抗电源电压下冲干扰的能力，同时，拓展了MCU低压应用范围。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种MCU电源管理电路，集成于所述MCU内部，其特征在于，所述MCU电源管理电路包括电源隔离开关、电压检测控制模块以及电荷泵升压模块，其中：

电源隔离开关，其导通时所述MCU通过所述电源隔离开关接入外部电源实现供电，其断开时所述MCU利用外部的稳压电容实现供电；

电压检测控制模块，用于检测所述外部电源的电压和所述稳压电容的电压，在所述外部电源的电压低于所述稳压电容的电压时断开电源隔离开关，以及在所述稳压电容的电压低于所述MCU的内部参考电压时启用所述电荷泵升压模块；

所述电荷泵升压模块，用于在被启用后对所述外部电源的电压进行升压处理得到所述MCU内部所需的工作电压。

2.根据权利要求1所述的MCU电源管理电路，其特征在于，所述电压检测控制模块包括第一比较电路和第二比较电路；

所述第一比较电路，用于获取并比较所述外部电源的电压和所述稳压电容的电压，当所述外部电源的电压低于所述稳压电容的电压时控制所述电源隔离开关断开，否则控制所述电源隔离开关导通；

所述第二比较电路，用于获取所述稳压电容的电压，并比较所述稳压电容的电压与所述内部参考电压，在所述稳压电容的电压低于所述内部参考电压时启用所述电荷泵升压模块，否则禁用所述电荷泵升压模块。

3.根据权利要求2所述的MCU电源管理电路，其特征在于，所述第一比较电路包括第一比较器，所述第一比较器的同相输入端用于获取所述外部电源的电压，所述第一比较器的反相输入端用于获取所述稳压电容的电压，所述第一比较器的输出端连接所述电源隔离开关的控制端。

4.根据权利要求3所述的MCU电源管理电路，其特征在于，所述第一比较器的同相输入端连接所述MCU的外部电源供电引脚，以用于获取所述外部电源的电压；所述第一比较器的反相输入端连接所述MCU的外接稳压电容的引脚，以用于获取所述稳压电容的电压。

5.根据权利要求2所述的MCU电源管理电路，其特征在于，所述第二比较电路包括第二比较器，所述第二比较器的反相输入端用于获取所述稳压电容的电压，所述第二比较器的同相输入端用于获取所述内部参考电压，所述第二比较器的输出端连接所述电荷泵升压模块。

6.根据权利要求5所述的MCU电源管理电路，其特征在于，所述第二比较器的反相输入端连接所述MCU的外接稳压电容的引脚，以用于获取所述稳压电容的电压；所述第二比较器的同相输入端连接所述MCU的产生所述内部参考电压的电路模块，以用于获取所述内部参考电压。

7.根据权利要求1所述的MCU电源管理电路，其特征在于，所述电源隔离开关连接于所述MCU的外部电源供电引脚和外接稳压电容的引脚之间。

8.一种MCU，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的MCU电源管理电路，所述MCU包括连接所述外部电源的外部电源供电引脚、接地脚和连接所述稳压电容的引脚。

9.一种便携式设备，其特征在于，包括电池、负载、稳压电容和如权利要求8所述的MCU，所述电池的正极连接所述MCU的外部电源供电引脚，所述电池的负极连接所述MCU的接地脚，所述稳压电容连接在所述MCU的外接稳压电容的引脚和接地脚之间。

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