CN201118263Y - 一种用于双电源系统的检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种用于双电源系统的检测电路，所述检测电路主要包括稳压器(201)、复位模块(202)、基准电压源(203)、比较器(204)，其中，稳压器(201)为复位模块(202)、基准电压源(203)、比较器(204)及双电源系统提供电源，复位模块(202)产生系统的复位信号，基准电压源(203)产生比较器(204)所需的基准电压，所述比较器(204)中采样电压和所述基准电压值进行比较，经比较器(204)输出双电源系统的控制信号。本实用新型所述检测电路能够准确的检测主电源断电情况，且很好的抑制电源电压的宽尖峰脉冲影响，防止由于电源尖峰脉冲造成的误操作，且电路结构简单，成本低，易于推广应用。

Description

一种用于双电源系统的检测电路

技术领域

本实用新型涉及一种检测电路，特别涉及一种电源系统的检测电路。

背景技术

双电源系统RTC是Real-Time Clock的缩写，其基本功能是通过后备锂电池保持跟踪时间和日期等信息，即使主电源供电停止，时钟振荡器仍可持续运转，即日历时钟仍然可以保持运行，避免了每次启动都要校对时间的麻烦。在嵌入式应用中，很多时候根本没有手段可以方便地设置时间，而且当电源电压降至过低或电源电压出现较宽的尖峰脉冲时，逻辑电路可能进行误操作，或将非易失性存储单元(如EEPROM、FLASH等)的数据进行误改写，造成数据丢失，而且在很多任务的处理中都需要一个时间标签进行标识，没有双电源系统，就无法识别事务发生的真实时间，所以维持双电源系统正常工作非常重要，尤其是在主电源电压断开时需要及时地切换到辅助电源供电，以保持振荡器的持续运转。

为了保持时钟振荡器持续运转，可采用主/辅电源结构或大电容配合主电源为时钟电路供电，这样，双电源系统芯片必须提供两组电源的切换电路，必要时切换到辅助电源供电模式下，而且电池供电时，禁止微处理器与双电源系统之间的通信(通常被称为写保护)，以使电池电流降至最小，同时避免数据被破坏。为防止误操作和数据的丢失，需要实时的检测电源电压值，以便在电源电压掉电时检测电路能够发出电源切换信号和对双电源系统中的数据寄存器进行写保护。

然而，现有的电压检测电路设计均比较复杂，而且抑制电源电压宽尖峰脉冲的能力较小，容易造成误操作，从而影响电路的正常工作。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题之一：现有的用于双电源系统的检测电路设计较复杂。

为避免所述现有技术存在的不足之处，本实用新型提供了一种用于双电源系统的检测电路，所述检测电路主要包括稳压器(201)、复位模块(202)、基准电压源(203)、比较器(204)，其中，稳压器(201)为复位模块(202)、基准电压源(203)、比较器(204)及双电源系统提供电源，复位模块(202)产生系统的复位信号，基准电压源(203)产生比较器(204)所需的基准电压，所述比较器(204)将采样电压和所述基准电压值进行比较，经比较器(204)输出双电源系统的控制信号。

本实用新型还解决了另一技术问题：现有技术的双电源系统检测电路抑制电源电压宽尖峰脉冲的能力较小，容易造成误操作。

为避免所述技术问题，本实用新型一种用于双电源系统的检测电路还包括一整形电路(206)，所述整形电路(206)接在所述比较器(204)的输出端，由所述比较器(204)输出的双电源系统的控制信号经整形电路(206)整形后输出。

所述整形电路(206)包括一电容C1和一施密特触发器(205)，所述电容C1接在比较器(204)的输出端与地之间，所述施密特触发器(205)的输入端与比较器(204)的输出端相连，另一端为所述整形电路的输出端。

所述施密特触发器(205)的电源由稳压器(201)提供。

该检测电路负责实时检测双电源系统的主电源电压值。

所述的比较器(204)中采样电压由主电源电压值经过电阻分压得到。

本实用新型的有益效果在于：所述一种用于双电源系统的检测电路能够准确的检测电源断电情况，而且能够很好的抑制电源电压的宽尖峰脉冲影响，防止由于电源尖峰脉冲造成的误操作，且所述检测电路能够作为一种通用的电源掉电检测电路进行应用。

通常情况下，电路的精度及稳定度与电路的复杂度成正比，本实用新型所述的一种用于双电源系统的检测电路，考虑到在满足本电路所需达到的精度及稳定度的情况下，所述各个模块均采用简单的结构，因此，本实用新型还具有电路结构简单、性能优越的特点，所需芯片面积较小，成本低，易于推广应用。

附图说明：

图1为包含本实用新型所述检测电路的双电源系统的总体框图；

图2为本实用新型所述检测电路的总体框图；

图3为本实用新型所述稳压器电路图；

图4为本实用新型所述基准电压源电路图。

具体实施方式：

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。

图1为双电源系统的总体框图，包括电压检测电路101、晶振、实时时钟应用部分和接口电路。其中，电压检测电路101为本实用新型所述的用于双电源系统的检测电路。

所述双电源系统的工作原理为，在电源正常工作时，电路由主电源进行供电，电源掉电后，检测电路101发出控制信号作为数据总线下拉信号，对数据寄存器进行保护，防止外部对数据寄存器的误操作和寄存器内部数据的丢失。所述控制信号也可以作为双电源系统的主/辅电源切换信号。

本实用新型所述的检测电路整体框图如图2所示，包括稳压器(LDO)201、复位模块(RESET)202、基准电压源(BANDGAP)203、比较器204、电容C1和施密特触发器205。其中，稳压器201将电池电压V_battery转换为输出电压值V_out，该电压分别给复位模块202、基准电压源203、比较器204和施密特触发器205提供电源。复位模块202产生晶振电路的复位信号RST，基准电压源203产生比较器204所需的基准电压，所述比较器204中采样电压和所述基准电压值进行比较，比较器204输出的信号经过由电容C1和施密特触发器205组成的整形电路206整形后得到陡变的控制信号V_control。

以下分别对各个模块详细描述。

稳压器201负责同时给复位模块202、基准电压源203、比较器204和施密特触发器205、晶振以及实时时钟的应用模块提供电源，因此，所述稳压器201必须具有较强的驱动能力。本实施例中，所述稳压器201采用图3所示的电路，包括误差放大器、电阻R3和电阻R4组成的电阻反馈网络、功率PMOS管、补偿电容C_C，图3中电阻ESR为所述补偿电容C_C的等效串联电阻。所述电路结构简单而又具有较大负载能力，且能够降低功耗、节省芯片面积。

基准电压源203选择对电源电压不敏感的带隙源电路作为电压参考源。如附图4所示，所述基准电压源由启动电路、电流源电路和电阻R2三部分组成，其中，启动电路由MOS管MS1、MS2、MS3组成；电流源电路由MOS管M1、M2、M3、M4、M5和电阻R1组成。所述启动电路保证电流源电路正常工作，得到的参考电流经过电阻R2得到本实用新型所需的基准电压。

电流源电路为比较器204提供较稳定的偏置电流I_bias。在理想情况下，所述电流应与电源电压无关，即得到的偏置电流I_bias不随电源电压V_CC的变化而变化。如图4中虚线框内的电流源电路，设定M1的宽长比为M2的K倍；M3的宽长比与M4的宽长比相同，即： $K={\left(\frac{W}{L}\right)}_{M1}={\left(\frac{W}{L}\right)}_{M2};$ ${\left(\frac{W}{L}\right)}_{M3}={\left(\frac{W}{L}\right)}_{M4}.$ 则得到如公式(1)所示的关系式：

V_GS1＝V_GS2+I_M2R₁           (1)

其中V_GS1为M1管的栅源电压，V_GS2为M2管的栅源电压，I_M2为M2管的漏源电流。由于M1、M2均处于饱和状态，且 ${\left(\frac{W}{L}\right)}_{M3}={\left(\frac{W}{L}\right)}_{M4},$ 则M1、M2漏源电流I_M1和I_M2相等，即I_M1＝I_M2，因此由公式(1)得到：

$\sqrt{\frac{{2I}_{M1}}{{\mathrm{\μ}}_n{C}_{\mathrm{ox}}{(W/L)}_N}}+V_{T1}=\sqrt{\frac{{2I}_{M2}}{{\mathrm{\μ}}_n{C}_{\mathrm{ox}}K{(W/L)}_N}}+V_{T2}+I_{M2}R1---\left(2\right)$

其中，μ_n为电子迁移率，C_ox为栅氧化层电容，V_T1为M1管阈值电压，V_T2为M2管阈值电压。

假设V_T1＝V_T2，由公式(2)得到：

$I_{M2}=\frac{2}{{\mathrm{\μ}}_n{C}_{\mathrm{ox}}{(W/L)}_N}\frac{1}{R_1^2}{(1-\frac{1}{K})}^2---\left(3\right)$

如公式(3)所示，M2管的漏源电流I_M2与电源电压V_CC无关，又M3管的漏源电流I_M3＝I_M2，由I_M3镜像即可得到偏置电流I_bias，经过电阻R2从而得到基准电压。

比较器204负责将参考电压和采样电压进行比较。本实施例中采用一个差分输入单端输出的高增益比较器，能够快速检测掉电过程，从而快速地响应。当采样电压大于等于参考电压时，输出逻辑高电平；反之，当采样电压小于参考电压时，输出逻辑低电平。

其中，采样电压由主电源电压V_CC经电阻分压得到，本实施例中，选择采用两个大阻值的电阻(大于100KΩ)将主电源电压V_CC分压得到，且所述两个大电阻选用了温度系数小、寄生效应小、占用芯片面积小、精度高的高阻多晶作为版图设计的电阻类型，因此所述结构能够有效的降低功耗。本实用新型中采样电压并不局限于本实施例中两个电阻分压的方式，本领域技术人员可根据所需采样电压大小选择电阻个数及阻值。

电容C1和施密特触发器205对比较器204输出的信号整形。由于电源存在尖锋脉冲，当尖锋脉冲宽度较大时，会引起检测电路误判，为防止这种现象发生，本实用新型在比较器后接一电容C1，及一施密特触发器，所述电容对于宽的尖峰脉冲能够完全吸收，有效的抑制了电源宽尖峰脉冲的影响；所述施密特触发器可以对输入波形整形，获得比较理想的矩形脉冲波形，从而能够快速的检测掉电过程。该整形电路结构为本实用新型的一个显著技术特点。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1、一种用于双电源系统的检测电路，其特征在于，所述检测电路主要包括稳压器(201)、复位模块(202)、基准电压源(203)、比较器(204)，其中，稳压器(201)为复位模块(202)、基准电压源(203)、比较器(204)及双电源系统提供电源，复位模块(202)产生系统的复位信号，基准电压源(203)产生比较器(204)所需的基准电压，所述比较器(204)将采样电压和所述基准电压值进行比较，经比较器(204)输出双电源系统的控制信号。

2、根据权利要求1所述的一种用于双电源系统的检测电路，其特征在于，该检测电路还包括一整形电路(206)，所述整形电路(206)接在所述比较器(204)的输出端，由所述比较器(204)输出的双电源系统的控制信号经整形电路(206)整形后输出。

3、根据权利要求2所述的一种用于双电源系统的检测电路，其特征在于，所述整形电路(206)包括一电容C1和一施密特触发器(205)，所述电容C1接在比较器(204)的输出端与地之间，所述施密特触发器(205)的输入端与比较器(204)的输出端相连，另一端为所述整形电路的输出端。

4、根据权利要求3所述的一种用于双电源系统的检测电路，其特征在于，所述施密特触发器(205)的电源由稳压器(201)提供。

5、根据权利要求1至4中任一所述的一种用于双电源系统的检测电路，其特征在于，该检测电路负责实时检测双电源系统的主电源电压值。

6、根据权利要求1所述的一种用于双电源系统的检测电路，其特征在于，所述的比较器(204)中采样电压由主电源电压值经过电阻分压得到。

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