CN116778994A - 一种无源瞬间掉电保持电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无源瞬间掉电保持电路及其控制方法，该电路包括感应线圈、整流电路、低压差线性稳压器、数字电路、电平转换电路LS1、第一反相器、第二反相器以及掉电保持电路，由数字电路产生一控制信号，电平转换电路LS1连接在数字电路与第一反相器之间，用于不同工作电压域下在两者之间实现高电平与低电平之间的转换，掉电保持电路用于在应答器反馈调制信号的过程中掉电时继续输出供电电压在预设值以上一段时间，以保证应答器反调制信号的正常运行，掉电保持电路还用于在偏置电压幅度瞬间降低的期间向偏置电压幅值快速补偿恢复。应用本发明在不能提供电源给应答器时使得电路能够正常工作，保证信号能够正常通信，从而提高信号通信的质量。

Description

一种无源瞬间掉电保持电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种无源瞬间掉电保持电路以及应用该电路的控制方法。

背景技术

在射频无线通信技术中，常常涉及到调制，反调制等信号处理过程。首先，信号经过基站(无线信号收发信号的装置)调制后发送给应答器，应答器收到信号后，信号被反调制作为应答信号发送给基站，而信号反调制过程中，基站没有能量提供给应答器从而影响应答器反调制信号的进行，最终会迫使无法正常通信。其次，在每一次基站调制信号时，应答器电路中的储能电容被充满电过程中，使得应答器电路中的电源电压瞬间被拉低，从而影响电路的正常工作，也最终影响信号正常通信。

发明内容

为了解决上述遇到的问题，本发明提供的一种无源瞬间掉电保持电路及其方法，该装置和方法在不能提供电源给应答器时使得电路能够正常工作，保证信号能够正常通信，从而提高信号通信的质量。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种无源瞬间掉电保持电路，包括感应线圈、整流电路、低压差线性稳压器、数字电路、电平转换电路LS1以及掉电保持电路，所述感应线圈用于接收基站所发送的基站调制信号，并基于所述基站调制信号产生出电流感应信号，将所述电流感应信号发送至所述整流电路，所述整流电路用于将所述电流感应信号整流为直流感应信号，所述直流感应信号经过所述低压差线性稳压器转换为电源供电信号并输出至所述数字电路，由所述数字电路产生一控制信号，所述电平转换电路LS1的输出端依次连接有第一反相器、第二反相器，所述电平转换电路LS1连接在所述数字电路与所述第一反相器之间，用于不同工作电压域下在两者之间实现高电平与低电平之间的转换，所述第一反相器的输出端与所述第二反相器的输入端连接，所述第二反相器的输出端与所述掉电保持电路连接，所述掉电保持电路用于在应答器反馈调制信号的过程中掉电时继续输出供电电压在预设值以上一段时间，以保证应答器反调制信号的正常运行，所述掉电保持电路还用于在偏置电压幅度瞬间降低的期间向偏置电压幅值快速补偿恢复。

进一步的方案是，所述掉电保持电路包括二极管D1、二极管D2、储能电容器C1、储能电容器C2、施密特触发器、电平转换电路LS2、PMOS管以及储能电容C3，所述第二反相器的输出端与所述二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极分别与所述储能电容器C1的第一端、施密特触发器的信号输入端连接，所述二极管D2的阳极与所述整流电路的输出端连接，所述二极管D2的阴极分别与所述储能电容器C2的第一端、施密特触发器的电源输入端、电平转换电路LS2的第一电源输入端连接，所述施密特触发器的输出端与所述电平转换电路LS2的信号输入端连接，所述电平转换电路LS2的输出端与所述PMOS管的栅极连接，所述PMOS管的源极与所述整流电路的输出端连接，所述PMOS管的漏极与所述储能电容C3连接。

更进一步的方案是，所述整流电路输出电压Vfid信号，所述电压Vfid信号分别连接至所述低压差线性稳压器的输入端、电平转换电路LS1的第二电源输入端、第一反相器的电源输入端、第二反相器的电源输入端、二极管D2的阳极、电平转换电路LS2的第二电源输入端、PMOS管的源极，所述低压差线性稳压器输出电压Vdd信号，所述电压Vdd信号分别连接至所述电平转换电路LS1的第一电源输入端、所述数字电路的电源输入端，所述数字电路输出使能控制信号EN，所述使能控制信号EN连接至所述电平转换电路LS1的第一信号输入端，所述第二反相器的输出端输出信号Vout1，所述信号Vout1连接至所述二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极输出信号Vc1，所述信号Vc1分别连接所述储能电容C1的阳极、施密特触发器的第一信号输入端，所述施密特触发器的第二端输出信号Vst_out，所述信号Vst_out连接至所述电平转换电路LS2的第一信号输入端，所述电平转换电路LS2的第二端输出Vout2信号，所述信号Vout2连接PMOS管的栅极。

更进一步的方案是，所述二极管D2的阴极输出Vfid_low信号，所述Vfid_low信号分别连接至所述储能电容C2的阳极、施密特触发器的电源输入端，电平转换电路LS2的第一电源输入端。

一种无源瞬间掉电保持电路的控制方法，应用于上述的一种无源瞬间掉电保持电路进行控制，包括：

基站与应答器之间进行通信，在应答器反馈调制信号的过程中基站没有能量供应给应答器时，此时没有电压Vfid信号和电压Vdd信号为模拟电路和数字电路提供供电电压，数字电路不工作，EN使能控制信号处于无效状态，输出为低电平0；

当EN使能控制信号被动被置为低电平0时，二极管D1不导通，二极管D2的阳极连接整流电路的输出，即连接电压Vfid，而此时电压Vfid信号是为低电平0或者幅值为1V以下电平，而二极管D2的阴极连接储能电容C2的阳极，根据二级管导通特性，二极管D2不导通，此时储能电容C2开始放电，供电给施密特触发器和电平转换电路LS2；

此时二极管D1的阴极电压Vc1为高电平1，二极管D1的阴极连接施密特触发器，施密特触发器输出的信号Vst_out也为高电平1，施密特触发器接电平转换电路LS2，电平转换电路LS2输出Vout2信号为低电平0；

与此同时储能电容C3处于充满电状态，其阳极为高电平，储能电容C3的阳极与PMOS管的漏极相连，即PMOS管的漏极为高电平1，根据PMOS管栅极电压低于漏极端电压时的导通特性，PMOS管导通，从而控制储能电容C3开始放电，维持整个掉电保持电路在预定时间内正常工作。

根据本发明所提供的一种无源瞬间掉电保持电路的控制方法，在掉电保持电路正常工作的情况下，整流器电路输出的电压Vfid信号作为电源电压供电给掉电保持电路，数字电路产生EN使能控制信号为高电平，使储能电容C1的阳极电压Vc1充电至高电平，同时储能电容C2的阳极的Vfid_low信号也被充电至高电平，此时电压Vc1经施密特触发器输出Vst_out电位，再经过电平转换电路LS2反向端输出Vout2信号使PMOS管开关闭合导通，在PMOS管开关闭合的瞬间，整流电路输出电压Vfid对储能电容C3进行充电，因此电压Vfid的电压会被突然拉低至1V以下，在掉电保持电路的作用下使得电压Vc1的电平不变，Vout2信号保持低电平，PMOS管连续导通，储能电容C3连续充电，电压Vfid上电，直至储能电容C3充满电。

根据本发明所提供的一种无源瞬间掉电保持电路的控制方法，当EN使能控制信号被动被置为低电平0时，即电压Vfid为低电平0或者幅值为1V以下电平时，电平转换电路LS1输出低电平0，两级反向器输出的信号Vout1也为低电平0，信号Vout1与连接二极管D1的阳极，此时二极管D1的阴极与储能电容C1的阳极连接，由于储能电容C1被充满电还没有放电，其电压Vc1的幅值与EN使能控制信号为高电平1情况的高电平状态的Vfid相比略低一个二极管D1导通阈值Vd1的电压，根据二极管导通特性，即当阳极电压大于阴极电压超过一个二极管D1导通阈值Vd1后，二级管D1才导通，否则二极管D1不导通，此时二极管D1不导通；

与此同时，二极管D2的阳极连接整流电路的输出，即连接电压Vfid，此时的Vfid为低电平0或者幅值为1V以下电平，二极管D2的阴极连接储能电容C2的阳极，此时储能电容C2为满电不放电状态，其电压Vfid_low的幅值与EN使能控制信号为高电平1的电压Vfid相比略低一个二极管D2导通阈值Vd2的电压，根据二级管导通特性，二极管D2不导通，此时储能电容C2开始放电，供电给施密特触发器和电平转换电路LS2；

此时二极管D1阴极电压Vc1为高电平1，施密特触发器输出信号Vst_out也为高电平1，电平转换电路LS2输出信号Vout2为低电平0，与此同时储能电容C3处于充满电状态。

根据本发明所提供的一种无源瞬间掉电保持电路的控制方法，当EN使能控制信号为低电平0时，经过电平转换电路LS1后输出为低电平0，经过两个反相器后输出信号Vout1为低电平0，信号Vout1接二极管D1的信号输入端，根据二极管开关特性，二级管D1不导通，而二极管输出端连接储能电容C1的阳极，此时储能电容C1是满电状态，故储能电容C1阳极为高电平1，因此二极管D1输出信号Vc1为高电平1，信号Vc1经过施密特触发器输出信号Vst_out为1，信号Vst_out经过电平转换电路LS2反向输出信号Vout2为低电平0，信号Vout2连接PMOS管的栅极，根据PMOS管的开关特性，PMOS管导通，此时储能电容C3放电。

根据本发明所提供的一种无源瞬间掉电保持电路的控制方法，当EN使能控制信号为高电平1时，经过电平转换电路LS1后输出为高电平1，经过两个反相器后输出信号Vout1为高电平1，信号Vout1接二级管D1输出信号Vc1为高电平1，信号Vc1经过施密特触发器输出信号Vst_out为1，信号Vst_out经过电平转换电路LS2反向输出信号Vout2为低电平0，信号Vout2连接PMOS管的栅极，根据PMOS管的开关特性，PMOS管导通，此时Vfid电压给储能电容C3充电。

根据本发明所提供的一种无源瞬间掉电保持电路的控制方法，所述EN使能控制信号为低电平0包括以下：

数字电路主动使EN使能控制信号置为低电平0状态；

EN使能控制信号被动被置为低电平0；当EN为1时，PMOS管导通，通过电压Vfid给储能电容C3充电，在储能电容C3充电过程中，使得电压Vfid被拉低致低幅值电压状态，由于电压Vfid因电压幅值较低，低压差线性稳压器无法将电压Vfid转换成电压Vdd，从而数字电路无电源供应，导致EN使能控制信号被动变为低电平0状态；

基站在没有发送信号的情况下，感应线圈不能感应出电流，整流电路无电压Vfid输出，低压差线性稳压器无电压Vdd输出，从而数字电路无电源供应，导致EN使能控制信号变为低电平0状态。

由此可见，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明电路结构简单有效，电路鲁棒性好，稳定性高，电路面积小，有效解决了现有掉电保护电路有复杂的电压检测和控制电路而导致自身功耗较大的问题，能够降低芯片功耗和成本，增强市场的竞争力；

(2)本发明属于无源电路，其供电电源能量是通过感应线圈获得，因此解决了市面上使用电池做备份电源，寿命受限，成本高的问题；

(3)本发明因电路具有实现瞬间掉电后而能够有效实时保持关键电压的功能而提高芯片的抗干扰性和可靠性；

(4)本发明因独特的电路设计结构在电源瞬间掉电过程中不仅可以有效实时地保持关键电路正常工作的电压，而且使外部储能电容，能高效快速地充满电状态。从而解决了市面上一般保持电路掉电后需要较长时间保持关键电路正常工作的电压而引起数据无线通信中断，解决了需要较长时间使外部储能电容，能高效地充满电状态；

(5)本发明当发送信号的基站无能量供应时，即感应线圈不能提供电源给应答器电路时，也能保持电路正常工作保持数据无线通信的正常运行。

(6)本发明充分考虑掉电特点，使得储能电容C1，C2中的电压因二极管D1和D2反向不导通特性而继续保持高电平，使得施密特触发器ST和电平转换电路LS2能继续正常工作，从而使得PMOS管导通无需掉电检测电路控制，自动完成双电源的切换，且其切换满足高速要求；在正常供电时，片选信号可受外部信号控制存储器性能不受任何影响:采用高速门电路，在掉电状态下也即在电压低于正常工作电压阈值状态下，自身功耗极低:掉电状态时，通过片选信号的控制，使存储器具有很低的静态功耗。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明一种无源瞬间掉电保持电路实施例的原理图。

图2是本发明一种无源瞬间掉电保持电路实施例的电路原理图。

图3是本发明一种无源瞬间掉电保持电路实施例中二极管的等效电路原理图。

图4是本发明一种无源瞬间掉电保持电路实施例的仿真波形图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种无源瞬间掉电保持电路实施例

参见图1至图4，本发明所涉及的一种无源瞬间掉电保持电路，包括：感应线圈10(L1)、整流电路20、低压差线性稳压器30(LDO)、数字电路40、电平转换电路LS1(50)以及掉电保持电路60，感应线圈L1用于接收基站所发送的基站调制信号，并基于基站调制信号产生出电流感应信号，将电流感应信号发送至整流电路20，整流电路20用于将电流感应信号整流为直流感应信号，直流感应信号经过低压差线性稳压器LDO转换为电源供电信号并输出至数字电路40，由数字电路40产生一控制信号，电平转换电路LS1的输出端依次连接有反相器INV1、反相器INV2，电平转换电路LS1连接在数字电路40与反相器INV1之间，用于不同工作电压域下在两者之间实现高电平与低电平之间的转换，反相器INV1的输出端与反相器INV2的输入端连接，反相器INV2的输出端与掉电保持电路60连接，掉电保持电路60用于在应答器反馈调制信号的过程中掉电时继续输出供电电压在预设值以上一段时间，以保证应答器反调制信号的正常运行，掉电保持电路60还用于在偏置电压幅度瞬间降低的期间向偏置电压幅值快速补偿恢复。

在本实施例中，掉电保持电路60包括二极管D1、二极管D2、储能电容器C1、储能电容器C2、施密特触发器ST、电平转换电路LS2、PMOS管PM1以及储能电容C3，反相器INV2的输出端与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极分别与储能电容器C1的第一端、施密特触发器ST的信号输入端连接，二极管D2的阳极与整流电路20的输出端连接，二极管D2的阴极分别与储能电容器C2的第一端、施密特触发器ST的电源输入端、电平转换电路LS2的第一电源输入端连接，施密特触发器ST的输出端与电平转换电路LS2的信号输入端连接，电平转换电路LS2的输出端与PMOS管PM1的栅极连接，PMOS管PM1的源极与整流电路20的输出端连接，PMOS管PM1的漏极与储能电容C3连接。

在本实施例中，如图4所示，Vfid是经过整流器Z1后的输出电压，Vc1是储能电容C1阳极端的电压，Vfid_low是储能电容C2阳极端的电压，Vst_out是施密特触发器ST输出端的电压，Vout2是电平转换电路LS2输出电压。

整流电路20输出电压Vfid信号，电压Vfid信号分别连接至低压差线性稳压器LDO的输入端、电平转换电路LS1的第二电源输入端、反相器INV1的电源输入端、反相器INV2的电源输入端、二极管D2的阳极、电平转换电路LS2的第一电源输入端、PMOS管PM1的源极，低压差线性稳压器LDO输出电压Vdd信号，电压Vdd信号分别连接至电平转换电路LS1的第一电源输入端、数字电路40的电源输入端，数字电路40输出使能控制信号EN，使能控制信号EN连接至电平转换电路LS1的第一信号输入端，反相器INV2的输出端输出信号Vout1，信号Vout1连接至二极管D1的阳极，二极管D1的阴极输出信号Vc1，信号Vc1分别连接储能电容C1的阳极、施密特触发器ST的第一信号输入端，施密特触发器ST的第二端输出信号Vst_out，信号Vst_out连接至电平转换电路LS2的第一信号输入端，电平转换电路LS2的第二端输出Vout2信号，信号Vout2连接PMOS管PM1的栅极。二极管D2的阴极输出Vfid_low信号，Vfid_low信号分别连接至储能电容C2的阳极、施密特触发器ST的电源输入端，电平转换电路LS2的第二电源输入端。

进一步的，感应线圈L1主要功能是把基站发送的能量通过电磁感应，感应出相应的电流，作为能量供给相关的电路。

进一步的，整流电路20包括整流器Z1：主要功能是把感应线圈L1感应出的电流变成所需的Vfid电压信号，给低压差线性稳压器LDO、数字电路40、电平转换电路LS1、LS2以及掉电保持电路60供电。

进一步的，低压差线性稳压器LDO：主要功能是将较高的输入电压Vfid转换为稳定的输出电压Vdd供给数字电路40用。

进一步的，数字电路40：主要功能是负责信号的解码，加密，信号的解调与反调制，逻辑控制信号的产生等，本实施例涉及到的EN使能控制信号是由数字电路40产生的。

进一步的，电平转换电路LS1：主要功能是在不同工作电压域的电路模块之间能够实现高电平与低电平之间的转换，本实施例中电平转换电路LS1的作用是在较高电压Vfid与较低电压Vdd，以及Vfid和比Vfid电压低一点Vfid_low之间的电压转换。

进一步的，掉电保持电路60：主要功能有两个，第一，应答器反馈调制信号的过程中，由于基站没有能量供应给应答器，从而导致没有Vfid和Vdd作为模拟电路和数字电路40供电电压电源，数字电路40不工作，EN处于无效状态，输出为0，从而导致被EN使能控制的电路无法正常工作，然而此时掉电保持电路60发挥着重要的作用就是没有电压电源供电的情况下，能保证应答器反调制信号的正常运行；第二，掉电保持电路60中的储能电容在充电期间，特别是储能电容C3充电期间，会使得电源Vfid电压幅度瞬间掉下来，从而容易使得需要Vfid供电的电路可能出现电压低而不能正常工作的状态，然而本实施例中的掉电保持电路60在Vfid电压幅度瞬间掉下来期间能快速的让Vfid电压幅值恢复，保证储能电容充满电以及相关电路能正常工作。

具体的，感应线圈L1接整流器Z1的输入，整流器Z1输出Vfid电压，Vfid电压信号连接电平转换电路LS1的第二电源输入端、电平转换电路LS2的第二电源输入端、二极管D2的阳极输入端，二极管D2的阴极输出端输出Vfid_low信号，Vfid_low信号连接储能电容C2的阳极，储能电容C2的阳极连接施密特触发器ST电源输入端，同时Vfid_low信号连接电平转换电路LS2的第一电源输入端，储能电容C2的阴极连接地GND。

其中，Vfid电压信号同时也连接反相器INV1，INV2的电源输入端，以及连接PMOS管PM1的源极端，Vfid电压连接低压差线性稳压器LDO的输入端，低压差线性稳压器LDO的输出端输出电压Vdd信号，电压Vdd信号连接电平转换电路LS1的第一信号输入端，同时电压Vdd信号作为数字电路40的电源输入，数字电路40输出使能控制信号EN，EN连接电平转换电路LS1的信号输入端，电平转换电路LS1的信号输出端连接反相器INV1的信号输入端，反相器INV1的输出端连接反相器INV2的信号输入端，反相器INV2的输出端输出信号Vout1，信号Vout1连接二极管D1的阳极输入端，二极管D1的阴极输出端输出信号Vc1，信号Vc1连接储能电容C1的阳极，储能电容C1的阴极端连接地GND，信号Vc1同时也连接施密特触发器ST信号输入端，施密特触发器ST的输出端输出信号Vst_out，信号Vst_out连接电平转换电路LS2的信号输入端，电平转换电路LS2反向输出端输出信号Vout2，信号Vout2连接PMOS管PM1的栅极，本实施例的电子元器件共接一个地GND。

优选的，本实施例的二极管可以是晶体二极管，也可以是PMOS管PM1源端与栅端连接而形成的二极管，如图3所示，但不限于此。

一种无源瞬间掉电保持电路的控制方法实施例

一种无源瞬间掉电保持电路的控制方法，应用于上述实施例的一种无源瞬间掉电保持电路进行控制，包括：

基站与应答器之间进行通信，在应答器反馈调制信号的过程中基站没有能量供应给应答器时，此时没有电压Vfid信号和电压Vdd信号为模拟电路和数字电路40提供供电电压，数字电路40不工作，EN使能控制信号处于无效状态，输出为低电平0；

当EN使能控制信号被动被置为低电平0时，二极管D1不导通，二极管D2的阳极连接整流电路20的输出，即连接电压Vfid，而此时电压Vfid信号是为低电平0或者幅值为1V以下电平，而二极管D2的阴极连接储能电容C2的阳极，根据二级管导通特性，二极管D2不导通，此时储能电容C2开始放电，供电给施密特触发器ST和电平转换电路LS2；

此时二极管D1的阴极电压Vc1为高电平1，二极管D1的阴极连接施密特触发器ST，施密特触发器ST输出的信号Vst_out也为高电平1，施密特触发器ST接电平转换电路LS2，电平转换电路LS2输出Vout2信号为低电平0；

与此同时储能电容C3处于充满电状态，其阳极为高电平，储能电容C3的阳极与PMOS管PM1的漏极相连，即PMOS管PM1的漏极为高电平1，根据PMOS管PM1栅极电压低于漏极端电压时的导通特性，PMOS管PM1导通，从而控制储能电容C3开始放电，维持整个掉电保持电路60在预定时间内正常工作。

在掉电保持电路60正常工作的情况下，整流器电路输出的电压Vfid信号作为电源电压供电给掉电保持电路60，数字电路40产生EN使能控制信号为高电平，使储能电容C1的阳极电压Vc1充电至高电平，同时储能电容C2的阳极的Vfid_low信号也被充电至高电平，此时电压Vc1经施密特触发器ST转到vfid_low电位，再经过电平转换电路LS2反向端输出Vout2信号使PMOS管PM1开关闭合导通，在PMOS管PM1开关闭合的瞬间，整流电路20输出电压Vfid对储能电容C3进行充电，因此电压Vfid的电压会被突然拉低至1V以下，在掉电保持电路60的作用下使得电压Vc1的电平不变，Vout2信号保持低电平，PMOS管PM1连续导通，储能电容C3连续充电，电压Vfid上电，直至储能电容C3充满电。

当EN使能控制信号被动被置为低电平0时，即电压Vfid为低电平0或者幅值为1V以下电平时，电平转换电路LS1输出低电平0，两级反向器输出的信号Vout1也为低电平0，信号Vout1与连接二极管D1的阳极，此时二极管D1的阴极与储能电容C1的阳极连接，由于储能电容C1被充满电还没有放电，其电压Vc1的幅值与EN使能控制信号为高电平1情况的高电平状态的Vfid相比略低一个二极管D1导通阈值Vd1的电压，根据二极管导通特性，即当阳极电压大于阴极电压超过一个二极管D1导通阈值Vd1后，二级管D1才导通，否则二极管D1不导通，此时二极管D1不导通；

与此同时，二极管D2的阳极连接整流电路20的输出，即连接电压Vfid，此时的Vfid为低电平0或者幅值为1V以下电平，二极管D2的阴极连接储能电容C2的阳极，此时储能电容C2为满电不放电状态，其电压Vfid_low的幅值与EN使能控制信号为高电平1的电压Vfid相比略低一个二极管D2导通阈值Vd2的电压，根据二级管导通特性，二极管D2不导通，此时储能电容C2开始放电，供电给施密特触发器ST和电平转换电路LS2；此时二极管D1阴极电压Vc1为高电平1，施密特触发器ST输出信号Vst_out也为高电平1，电平转换电路LS2输出信号Vout2为低电平0，与此同时储能电容C3处于充满电状态。

当EN使能控制信号为低电平0时，经过电平转换电路LS1后输出为低电平0，经过两个反相器后输出信号Vout1为低电平0，信号Vout1接二极管D1信号输入端，根据二极管开关特性，二级管D1不导通，而二极管输出端连接储能电容C1的阳极，此时储能电容C1是满电状态，故储能电容C1阳极为高电平1，因此二极管D1输出信号Vc1为高电平1，信号Vc1经过施密特触发器ST输出信号Vst_out为1，信号Vst_out经过电平转换电路LS2反向输出信号Vout2为低电平0，信号Vout2连接PMOS管PM1的栅极，根据PMOS管PM1的开关特性，PMOS管PM1导通，此时储能电容C3放电。

当EN使能控制信号为高电平1时，经过电平转换电路LS1后输出为高电平1，经过两个反相器后输出信号Vout1为高电平1，信号Vout1接二级管D1输出信号Vc1为高电平1，信号Vc1经过施密特触发器ST输出信号Vst_out为1，信号Vst_out经过电平转换电路LS2反向输出信号Vout2为低电平0，信号Vout2连接PMOS管PM1的栅极，根据PMOS管PM1的开关特性，PMOS管PM1导通，此时Vfid电压给储能电容C3充电。

在本实施例中，EN使能控制信号为低电平0包括以下：

数字电路40主动使EN使能控制信号置为低电平0状态；

EN使能控制信号被动被置为低电平0；当EN为1时，PMOS管PM1导通，通过电压Vfid给储能电容C3充电，在储能电容C3充电过程中，使得电压Vfid被拉低致低幅值电压状态，由于电压Vfid因电压幅值较低，低压差线性稳压器LDO无法将电压Vfid转换成电压Vdd，从而数字电路40无电源供应，导致EN使能控制信号被动变为低电平0状态；

基站在没有发送信号的情况下，感应线圈L1不能感应出电流，整流电路20无电压Vfid输出，低压差线性稳压器LDO无电压Vdd输出，从而数字电路40无电源供应，导致EN使能控制信号变为低电平0状态。

具体的，在基站调制信号过程中，感应线圈L1感应出电流，电流经过整流器Z1转换成电压Vfid，电压Vfid作为电源供给后面相关电路用，电压Vfid经过低压差线性稳压器LDO转换成电压Vdd，电压Vdd给数字电路40作为电源供电，同时也作为电平转换电路LS1的电源输入，数字电路40产生EN使能控制信号，一般地，当EN信号为1(高电平)时，其相关的电路才能正常工作；当EN信号为0(低电平)时，其相关的电路不能正常工作。

即当EN为1时，经过电平转换电路LS1后输出为1，而后依次经过反相器INV1、INV2的输出信号Vout1为1，信号Vout1接二级管输出信号Vc1为1，信号Vc1经过施密特触发器ST输出Vst_out为1，信号Vst_out经过电平转换电路LS2输出信号Vout2为0，信号Vout2连接PMOS管PM1的栅极，根据PMOS管PM1开关特性，PMOS管PM1导通，此时Vfid电压给储能电容C3充电。

当EN为0时，经过电平转换电路LS1后输出为0，而后依次经过反相器INV1、INV2的输出信号Vout1为0，信号Vout1接二级管输出信号Vc1为1，信号Vc1经过施密特触发器ST输出信号Vst_out为1，信号Vst_out经过电平转换电路LS2输出Vout2为0，信号Vout2连接PMOS管PM1的栅极，根据PMOS管PM1开关特性，PMOS管PM1导通，此时储能电容C3放电。

当基站发送信号时，通过感应线圈L1感应出电流，电流经过整流器Z1进行整流，输出5V左右的电压Vfid，电压Vfid经过低压差线性稳压器LDO转换成1.8V左右的电压Vdd作为输出，电压Vdd作为数字电路40供电电源，给数字电路40供电用，数字电路40会产生一个使能控制信号EN，当EN为高电平1时，电平转换电路LS1、反向器INV1、反向器INV2以及掉电保持电路60得以正常工作，储能电容C1、C2、C3可以被充电。

在本实施例中，EN为低电平0分为三种情况，第一种情况是数字电路40主动使EN信号置为低电平0，一段时间内(以本实施例为例，大约100毫秒，但不限于此时间值)，因有本实施例中的掉电保持电路60而与EN相关的电路可以正常工作，一段时间以外，因掉电保持电路60中储能电容放电消耗完毕，从而最终导致与EN相关的电路停止工作以降低功耗；第二种情况是EN信号被动被置为低电平0，进一步解释说明数字电路40被动使EN信号为0的情况：当EN为1时，PMOS管PM1导通，Vfid电压给储能电容C3充电，储能电容C3充电过程中，使得Vfid电压(此时为5V，但不限于5V)被拉低致低幅值电压状态(此时仿真结果为1V以下，但不限于1V的值)，Vfid电压因电压幅值较低，LDO不能把Vfid转换成Vdd，从而数字电路40没有电源供应，导致EN信号被动变为低电平0状态，一段时间内(以本实施例为例，大约100毫秒，但不限于此时间值)，因有本实施例中的掉电保持电路60而与EN相关的电路可以正常工作，一段时间以外，因掉电保持电路60中储能电容放电消耗完毕，从而最终导致与EN相关的电路停止工作影响数据正常通信；第三种情况是因基站没有能量供应，EN被动置为0情况：基站在没有发送信号情况下，感应线圈L1不能感应出电流，进一步的整流器Z1没有电压Vfid输出，LDO也没有Vdd输出，从而数字电路40没有电源供应，导致EN信号变为低电平0状态，在没有本实施例的掉电保持电路60情况下，会使得与EN相关的电路停止工作，在有本实施例的掉电保持电路60情况下，一段时间内(本电路测的100毫秒以内，但不限于此时间内)相关电路因储能电容器中的放电能量供应可以正常工作，如果时间比较长，最终储能电容器的电量也会放电完毕，最终迫使相关的电路停止工作。

当EN被动被置为低电平0时，也即电压Vfid为低电平0或者幅值为1V以下电平时，进一步地详细说明在有掉电保持电路60情况下，一段时间内(本实施例测的100毫秒以内，但不限于此时间内)与EN相关的电路能正常工作。当EN被动被置为低电平0时，也即电压Vfid为低电平0或者幅值为1V以下电平时，连接电平转换电路LS1的输入，电平转换电路LS1输出低电平0，然后连接两级反向器后的输出信号Vout1也为低电平0，信号Vout1连接二极管D1的阳极输入端口，此时二极管D1的阴极端与储能电容C1阳极相连，由于储存电容C1被储满电还没有放电，其电压Vc1的幅值与EN为高电平1的情况的高电平状态的Vfid相比略低一个二极管D1导通阈值Vd1的电压，其幅值约(4.3V-4.6V)，根据二极管导通特性，即当二极管阳极电压大于阴极电压超过一个二极管导通阈值Vd1后，二级管才导通，否则不导通的特性，此时二极管D1不导通，

与此同时，二极管D2的阳极连接整流器Z1的输出，即连接电压Vfid，而此时的电压Vfid是为低电平0或者幅值为1V以下电平，而二极管D2的阴极连接储能电容C2的阳极，此时的储能电容C2也是满电而没有放电状态，其电压Vfid_low的幅值与EN为高电平1情况的高电平状态的Vfid相比略低一个D2导通阈值Vd2的电压，其幅值约(4.3V-4.6V)，也即二极管D2的阴极端电压幅值约(4.3V-4.6V)，根据二级管导通特性，二极管D2不导通，此时储能电容C2开始放电，供电给施密特触发器ST和电平转换电路LS2。

二极管D1的阴极电压Vc1为高电平1，连接施密特触发器ST后输出Vst_out也为高电平1，紧接着连接电平转换电路LS2输出Vout2为低电平0，与此同时，储能电容C3充满电状态，阳极为高电平，而储能电容C3的阳极与PMOS管PM1漏极端相连，即PMOS管PM1漏极端为高电平1，根据PMOS管PM1栅极电压低于漏极端电压时导通特性，PMOS管PM1导通，从而储能电容C3开始放电，维持整个掉电保持电路60在一段时间内正常工作。

综上可得，本实施例电路结构简单有效，电路鲁棒性好，稳定性高，电路面积小，有效解决了现有掉电保护电路有复杂的电压检测和控制电路而导致自身功耗较大的问题，能够降低芯片功耗和成本，增强市场的竞争力；本实施例属于无源电路，其供电电源能量是通过感应线圈L1获得，因此解决了市面上使用电池做备份电源，寿命受限，成本高的问题；本实施例因电路具有实现瞬间掉电后而能够有效实时保持关键电压的功能而提高芯片的抗干扰性和可靠性；本实施例因独特的电路设计结构在电源瞬间掉电过程中不仅可以有效实时地保持关键电路正常工作的电压，而且使外部储能电容，能高效快速地充满电状态。从而解决了市面上一般保持电路掉电后需要较长时间保持关键电路正常工作的电压而引起数据无线通信中断，解决了需要较长时间使外部储能电容，能高效地充满电状态；本实施例当发送信号的基站无能量供应时，即感应线圈L1不能提供电源给应答器电路时，也能保持电路正常工作保持数据无线通信的正常运行。本实施例充分考虑掉电特点，使得储能电容C1，C2中的电压因二极管D1和D2反向不导通特性而继续保持高电平，使得施密特触发器ST和电平转换电路LS2能继续正常工作，从而使得PMOS管PM1导通无需掉电检测电路控制，自动完成双电源的切换，且其切换满足高速要求；在正常供电时，片选信号可受外部信号控制存储器性能不受任何影响:采用高速门电路，在掉电状态下也即在电压低于正常工作电压阈值状态下，自身功耗极低:掉电状态时，通过片选信号的控制，使存储器具有很低的静态功耗。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种无源瞬间掉电保持电路，其特征在于，包括：

感应线圈、整流电路、低压差线性稳压器、数字电路、电平转换电路LS1以及掉电保持电路，所述感应线圈用于接收基站所发送的基站调制信号，并基于所述基站调制信号产生出电流感应信号，将所述电流感应信号发送至所述整流电路，所述整流电路用于将所述电流感应信号整流为直流感应信号，所述直流感应信号经过所述低压差线性稳压器转换为电源供电信号并输出至所述数字电路，由所述数字电路产生一控制信号，所述电平转换电路LS1的输出端依次连接有第一反相器、第二反相器，所述电平转换电路LS1连接在所述数字电路与所述第一反相器之间，用于不同工作电压域下在两者之间实现高电平与低电平之间的转换，所述第一反相器的输出端与所述第二反相器的输入端连接，所述第二反相器的输出端与所述掉电保持电路连接，所述掉电保持电路用于在应答器反馈调制信号的过程中掉电时继续输出供电电压在预设值以上一段时间，以保证应答器反调制信号的正常运行，所述掉电保持电路还用于在偏置电压幅度瞬间降低的期间向偏置电压幅值快速补偿恢复。

2.根据权利要求1所述的无源瞬间掉电保持电路，其特征在于：

所述掉电保持电路包括二极管D1、二极管D2、储能电容器C1、储能电容器C2、施密特触发器、电平转换电路LS2、PMOS管以及储能电容C3，所述第二反相器的输出端与所述二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极分别与所述储能电容器C1的第一端、施密特触发器的信号输入端连接，所述二极管D2的阳极与所述整流电路的输出端连接，所述二极管D2的阴极分别与所述储能电容器C2的第一端、施密特触发器的电源输入端、电平转换电路LS2的第一电源输入端连接，所述施密特触发器的输出端与所述电平转换电路LS2的信号输入端连接，所述电平转换电路LS2的输出端与所述PMOS管的栅极连接，所述PMOS管的源极与所述整流电路的输出端连接，所述PMOS管的漏极与所述储能电容C3连接。

3.根据权利要求2所述的无源瞬间掉电保持电路，其特征在于：

所述整流电路输出电压Vfid信号，所述电压Vfid信号分别连接至所述低压差线性稳压器的输入端、电平转换电路LS1的第二电源输入端、第一反相器的电源输入端、第二反相器的电源输入端、二极管D2的阳极、电平转换电路LS2的第二电源输入端、PMOS管的源极，所述低压差线性稳压器输出电压Vdd信号，所述电压Vdd信号分别连接至所述电平转换电路LS1的第一电源输入端、所述数字电路的电源输入端，所述数字电路输出使能控制信号EN，所述使能控制信号EN连接至所述电平转换电路LS1的第一信号输入端，所述第二反相器的输出端输出信号Vout1，所述信号Vout1连接至所述二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极输出信号Vc1，所述信号Vc1分别连接所述储能电容C1的阳极、施密特触发器的第一信号输入端，所述施密特触发器的第二端输出信号Vst_out，所述信号Vst_out连接至所述电平转换电路LS2的第一信号输入端，所述电平转换电路LS2的第二端输出Vout2信号，所述信号Vout2连接PMOS管的栅极。

4.根据权利要求3所述的无源瞬间掉电保持电路，其特征在于：

所述二极管D2的阴极输出Vfid_low信号，所述Vfid_low信号分别连接至所述储能电容C2的阳极、施密特触发器的电源输入端，电平转换电路LS2的第一电源输入端。

5.一种无源瞬间掉电保持电路的控制方法，其特征在于，该方法应用于如权利要求1至4任一项所述的一种无源瞬间掉电保持电路进行控制，其包括以下步骤：

基站与应答器之间进行通信，在应答器反馈调制信号的过程中基站没有能量供应给应答器时，此时没有电压Vfid信号和电压Vdd信号为模拟电路和数字电路提供供电电压，数字电路不工作，EN使能控制信号处于无效状态，输出为低电平0；

当EN使能控制信号被动被置为低电平0时，二极管D1不导通，二极管D2的阳极连接整流电路的输出，即连接电压Vfid，而此时电压Vfid信号是为低电平0或者幅值为1V以下电平，而二极管D2的阴极连接储能电容C2的阳极，根据二级管导通特性，二极管D2不导通，此时储能电容C2开始放电，供电给施密特触发器和电平转换电路LS2；

此时二极管D1的阴极电压Vc1为高电平1，二极管D1的阴极连接施密特触发器，施密特触发器输出的信号Vst_out也为高电平1，施密特触发器接电平转换电路LS2，电平转换电路LS2输出Vout2信号为低电平0；

与此同时储能电容C3处于充满电状态，其阳极为高电平，储能电容C3的阳极与PMOS管的漏极相连，即PMOS管的漏极为高电平1，根据PMOS管栅极电压低于漏极端电压时的导通特性，PMOS管导通，从而控制储能电容C3开始放电，维持整个掉电保持电路在预定时间内正常工作。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

在掉电保持电路正常工作的情况下，整流器电路输出的电压Vfid信号作为电源电压供电给掉电保持电路，数字电路产生EN使能控制信号为高电平，使储能电容C1的阳极电压Vc1充电至高电平，同时储能电容C2的阳极的Vfid_low信号也被充电至高电平，此时电压Vc1经施密特触发器输出Vst_out电位，再经过电平转换电路LS2反向端输出Vout2信号使PMOS管开关闭合导通，在PMOS管开关闭合的瞬间，整流电路输出电压Vfid对储能电容C3进行充电，因此电压Vfid的电压会被突然拉低至1V以下，在掉电保持电路的作用下使得电压Vc1的电平不变，Vout2信号保持低电平，PMOS管连续导通，储能电容C3连续充电，电压Vfid上电，直至储能电容C3充满电。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

当EN使能控制信号被动被置为低电平0时，即电压Vfid为低电平0或者幅值为1V以下电平时，电平转换电路LS1输出低电平0，两级反向器输出的信号Vout1也为低电平0，信号Vout1与连接二极管D1的阳极，此时二极管D1的阴极与储能电容C1的阳极连接，由于储能电容C1被充满电还没有放电，其电压Vc1的幅值与EN使能控制信号为高电平1情况的高电平状态的Vfid相比略低一个二极管D1导通阈值Vd1的电压，根据二极管导通特性，即当阳极电压大于阴极电压超过一个二极管D1导通阈值Vd1后，二级管D1才导通，否则二极管D1不导通，此时二极管D1不导通；

与此同时，二极管D2的阳极连接整流电路的输出，即连接电压Vfid，此时的Vfid为低电平0或者幅值为1V以下电平，二极管D2的阴极连接储能电容C2的阳极，此时储能电容C2为满电不放电状态，其电压Vfid_low的幅值与EN使能控制信号为高电平1的电压Vfid相比略低一个二极管D2导通阈值Vd2的电压，根据二级管导通特性，二极管D2不导通，此时储能电容C2开始放电，供电给施密特触发器和电平转换电路LS2；

此时二极管D1阴极电压Vc1为高电平1，施密特触发器输出信号Vst_out也为高电平1，电平转换电路LS2输出信号Vout2为低电平0，与此同时储能电容C3处于充满电状态。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

当EN使能控制信号为低电平0时，经过电平转换电路LS1后输出为低电平0，经过两个反相器后输出信号Vout1为低电平0，信号Vout1接二极管D1的信号输入端，根据二极管开关特性，二级管D1不导通，而二极管输出端连接储能电容C1的阳极，此时储能电容C1是满电状态，故储能电容C1阳极为高电平1，因此二极管D1输出信号Vc1为高电平1，信号Vc1经过施密特触发器输出信号Vst_out为1，信号Vst_out经过电平转换电路LS2反向输出信号Vout2为低电平0，信号Vout2连接PMOS管的栅极，根据PMOS管的开关特性，PMOS管导通，此时储能电容C3放电。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

当EN使能控制信号为高电平1时，经过电平转换电路LS1后输出为高电平1，经过两个反相器后输出信号Vout1为高电平1，信号Vout1接二级管D1输出信号Vc1为高电平1，信号Vc1经过施密特触发器输出信号Vst_out为1，信号Vst_out经过电平转换电路LS2反向输出信号Vout2为低电平0，信号Vout2连接PMOS管的栅极，根据PMOS管的开关特性，PMOS管导通，此时Vfid电压给储能电容C3充电。

10.根据权利要求5至9任一项所述的方法，其特征在于：

所述EN使能控制信号为低电平0包括以下：

数字电路主动使EN使能控制信号置为低电平0状态；

EN使能控制信号被动被置为低电平0；当EN为1时，PMOS管导通，通过电压Vfid给储能电容C3充电，在储能电容C3充电过程中，使得电压Vfid被拉低致低幅值电压状态，由于电压Vfid因电压幅值较低，低压差线性稳压器无法将电压Vfid转换成电压Vdd，从而数字电路无电源供应，导致EN使能控制信号被动变为低电平0状态；

基站在没有发送信号的情况下，感应线圈不能感应出电流，整流电路无电

压Vfid输出，低压差线性稳压器无电压Vdd输出，从而数字电路无电源供应，

导致EN使能控制信号变为低电平0状态。