CN201222222Y

CN201222222Y - 电源监控芯片

Info

Publication number: CN201222222Y
Application number: CNU2008200509295U
Authority: CN
Inventors: 唐振中
Original assignee: ZHUHAI ZHONGHUI MICROELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: ZHUHAI ZHONGHUI MICROELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2018-07-18

Abstract

一种电源监控芯片，在实现复位处理和掉电保护功能的基础上，增强抗干扰能力。其中：芯片工作电源用于提供直流电源，并为比较器提供基准电压信号；迟滞比较器A输入上电和掉电检测信号及基准电压信号，输出上电和掉电通知信号给复位信号生成模块及芯片的掉电通知信号端；迟滞比较器B输入手动复位检测信号及基准电压信号，输出手动复位控制信号给复位信号生成模块；复位信号生成模块接收MCU反馈的喂狗信号、迟滞比较器A输出的上电和掉电通知信号、及手动复位控制信号，经过分析判断，而生成复位信号；时钟产生电路为复位信号生成模块提供时钟信号。本实用新型通过采用迟滞比较器A和B，可以有效增强了电源监控芯片的抗干扰能力。

Description

电源监控芯片

技术领域

本实用新型涉及电源监控技术领域，尤其涉及通过监测电源状态而产生复位信号的电源监控芯片。

背景技术

为了保证微处理器系统稳定、可靠地运行，需提供专用的电源监控电路对微处理器系统的电源进行监控，从而在必要时执行复位处理和掉电保护等操作。复位是将电路中保持的时序器件初始化，从而使电路的状态初始化，在系统上电或者死机时对系统中微处理器进行复位操作；掉电保护是在系统掉电的时候，保证微处理器运行中数据的正确和可靠存储。

在电路系统设计时，一般在系统内设置专用的电源监控芯片，结合外围电路来实现对系统电源的监控，从而输出复位控制信号，对系统的MCU(MicroController Unit)进行复位，或输出掉电通知信号，使得在实际掉电前MCU将数据保存好。电源监控芯片关系到整个系统的稳定运行及可靠性，目前数字信号处理系统中常用的电源监控芯片有ADM706、ADM708、MAX706、TC1232，TPS3813系列等。

然而，现有的电源监控芯片虽然为系统电路设计带来了方便，但在数据存储的可靠性及整个系统的稳定性方面还存在较大的缺陷。下面以芯片MAX706在电能表中的应用为例进行说明，当MAX706在门限电压上下波动时，其输出端皆输出复位信号。因此，当电源掉电的时候MAX706发出复位信号破坏MCU的数据储存操作，还有当电源干扰信号很大时，容易引起电能表反复复位，造成电能表中重要数据的破坏，严重影响了MCU系统的可靠正常运行。上述MAX706应用上的缺陷在其它现有电源监控芯片中同样存在。此外，现有的电源监控芯片的功耗较大，通常在200uA以上。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电源监控芯片，在实现复位处理和掉电保护功能的基础上，增强抗干扰能力，同时可以降低功耗。

上述目的由以下技术方案实现：

一种电源监控芯片，通过监控系统电源的状态及系统MCU反馈的喂狗信号的状态，实现对MCU的复位及掉电通知操作，其特征在于，包括：芯片工作电源、迟滞比较器A、迟滞比较器B、复位信号生成模块、时钟产生电路；芯片工作电源为芯片内各有源器件提供直流电源，并提供比较器使用的基准电压信号；迟滞比较器A的第一输入端用于接入上电和掉电检测信号，第二输入端接基准电压信号，输出端输出上电和掉电通知信号给复位信号生成模块及芯片的掉电通知信号端；迟滞比较器B的第一输入端用于接入手动复位检测信号，第二输入端接基准电压信号，输出端输出手动复位控制信号给复位信号生成模块；复位信号生成模块接收MCU反馈的喂狗信号、迟滞比较器A输出的上电和掉电通知信号、及手动复位控制信号，经过分析判断，而生成复位信号；时钟产生电路为复位信号生成模块提供时钟信号。

本实用新型提供的电源监控芯片在上述构成的基础上，进一步包括迟滞比较器C，且所述迟滞比较器A、迟滞比较器B、时钟产生电路及复位信号生成模块中的至少一个具有使能控制端，迟滞比较器C的第一输入端用于接入低功耗模式选择电压信号，第二输入端接基准电压信号，输出端连接迟滞比较器A、迟滞比较器B、时钟产生电路及复位信号生成模块的使能控制端。

本实用新型可以实现上电、掉电、看门狗及手动复位功能，较现有技术的有益效果在于，比较器A和B采用迟滞比较器，从而增强了抗干扰能力。进而提供迟滞比较器C，可以利用迟滞比较器C的输出控制比较器A、比较器B、复位信号生成模块及时钟产生电路中的所有器件或部分器件的工作，在比较器C的输出信号为低时，被控制的器件则不工作，有效降低了芯片的功耗。另外，所述复位信号生成模块中针对喂狗信号及上电和掉电通知信号的检测电路还可以采用去干扰的信号检测电路，从而消除尖端脉冲干扰，使得整个芯片的性能及稳定性更加优越。

附图说明

图1为本实用新型提供的电源监控芯片的基础设计框图；

图2为本实用新型在图1构成的基础上增加了低耗模式后的框图；

图3给出一种复位信号生成模块的具体实施方式；

图4给出另一种复位信号生成模块的具体实施方式；

图5为本实用新型提供的毛刺干扰波形图；

图6为本实用新型提供的看门狗信号检测电路及上电和掉电检测电路的状态转换图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供的抗干扰低功耗电源监控芯片包括芯片电源VDD、迟滞比较器A、迟滞比较器B、复位信号生成模块、时钟产生电路。其中，芯片工作电源VDD为芯片内各有源器件提供直流电源，并提供各比较器使用的基准电压信号。迟滞比较器A的第一输入端用于接入上电和掉电检测信号PFI，第二输入端接基准电压信号，输出端输出上电和掉电通知信号给复位信号生成模块及芯片的掉电通知信号PFO端。迟滞比较器B的第一输入端用于接入手动复位检测信号MR，第二输入端接基准电压信号，输出端输出手动复位控制信号给复位信号生成模块。复位信号生成模块接收MCU反馈的喂狗信号、迟滞比较器A输出的上电和掉电通知信号、及所述手动复位控制信号，经过分析判断，需要时则生成复位信号，然后由芯片的RESET端输出给MCU。时钟产生电路为复位信号生成模块提供时钟信号。

如图2所示，为了使得上述电源监控芯片进而具有低功耗模式，该芯片还提供迟滞比较器C，且所述迟滞比较器A、迟滞比较器B、时钟产生电路及复位信号生成模块均具有使能控制端(实际中，上述器件中有一个是可控的即可适当降低功耗)，迟滞比较器C的第一输入端用于接入低功耗模式选择电压信号，第二输入端接基准电压信号，输出端连接迟滞比较器A、迟滞比较器B、时钟产生电路及复位信号生成模块的使能控制端。本实施例中，比较器C可以为普通的(无使能控制)迟滞比较器，也可以为可控迟滞比较器，如果采用可控迟滞比较器，其使能控制端接电源端电压信号VDD，没有使能控制作用。时钟产生电路在迟滞比较器C的输出为高电平时为所有数字部分提供时钟输入，在迟滞比较器C的输出为低电平时可控时钟产生电路不工作，从而降低功耗。在迟滞比较器C的输出为低电平时，可控迟滞比较器B及可控迟滞比较器A不工作，从而降低功耗。

如图3所示，复位信号生成模块包括看门狗信号检测电路、上电和掉电信号检测电路、状态控制电路、延时电路、复位信号产生电路、与门及二选一选择器。上电和掉电信号检测电路的输入端接收迟滞比较器A输出的上电和掉电通知信号，输出端为状态控制电路提供信号；看门狗信号检测电路的输入端接收MCU反馈的喂狗信号，输出端为状态控制电路提供信号；状态控制电路输出信号给复位信号产生电路及延时电路，复位信号产生电路及延时电路反馈信号给状态控制电路；与门的两输入端分别接复位信号产生电路的输出端及迟滞比较器B的输出端；二选一选择器的两输入端分别连接与门的输出端及迟滞比较器B的输出端，二选一选择器的使能控制端即为复位信号生成模块的使能控制端，二选一选择器的输出端为该芯片的复位信号输出端。

对于本领域普通技术人员而言，所述复位信号生成模块还可以由其它任何现有的方式来实施。例如，也可以采用图4所示的方式实现，图4所示的复位信号生成模块包括看门狗信号检测电路、上电和掉电信号检测电路、状态控制电路、上电延时电路、看门狗延时电路、复位信号产生电路及二选一选择器。上电和掉电信号检测电路的输入端接收迟滞比较器A输出的上电和掉电通知信号，输出端为状态控制电路提供信号；看门狗信号检测电路的输入端接收MCU反馈的喂狗信号，输出端为状态控制电路提供信号；状态控制电路输出信号给上电延时电路及看门狗延时电路，上电延时电路及看门狗延时电路反馈信号给状态控制电路；状态控制电路输出信号给复位信号产生电路，复位信号产生电路生成复位信号并反馈信号给状态控制电路；二选一选择器的两输入端分别连接复位信号产生电路的输出端及迟滞比较器B的输出端，二选一选择器的使能控制端即为该复位信号生成模块的使能控制端，二选一选择器的输出端为该芯片的复位信号输出端。

下面通过表1介绍本实用新型电源监控芯片的引脚信号及功能。

管脚	信号名称	功能
管脚	信号名称	功能	1	WDI	喂狗信号，在芯片正常工作时喂狗信号需要在1.6s内翻转，否则RESET输出信号将输出200ms的复位脉冲。
2	PFI	上电及掉电检测信号，第一路电压监控；当PFI信号低于1.25V时PFO为低，否则PFO信号为高。当PFI从低到高变化，延迟1.6秒后输出200ms复位信号	1	WDI	喂狗信号，在芯片正常工作时喂狗信号需要在1.6s内翻转，否则RESET输出信号将输出200ms的复位脉冲。
2	PFI		3	MR	手动复位检测信号；MR输入信号低于1.25V时，强制RESET输出信号为低。
4	STB	低功耗模式选择电压信号，当STB高于1.25v时产生门控时钟信号，控制2选1开关选择与门的输出信号至RESET引脚。	3	MR	手动复位检测信号；MR输入信号低于1.25V时，强制RESET输出信号为低。
4	STB	低功耗模式选择电压信号，当STB高于1.25v时产生门控时钟信号，控制2选1开关选择与门的输出信号至RESET引脚。	5	GND	电源地
6	PFO	掉电通知信号	5	GND	电源地
6	PFO	掉电通知信号	7	RESET	复位信号，低电平有效
8	VDD	芯片工作电源	7	RESET	复位信号，低电平有效

为了进一步提高抗干扰性能，本实施例提供电源监控芯片还采用了去干扰的看门狗信号检测电路和去干扰的上电和掉电信号检测电路，用以消除如图5所示的尖端脉冲干扰。去干扰的看门狗信号信号检测电路及去干扰的上电和掉电信号检测电路内部设置均设置有一个状态转换电路，控制检测电路(看门狗信号检测电路及上电和掉电信号检测电路)的输出只在输入信号连续的三个周期内为1才输出1，只有输入信号连续的三个周期为0才输出为0，否则不改变检测信号的输出。

状态转换电路的状态转换流程图如图6所示，初始状态(状态A)输出检测信号为0，如果输入为1则状态转换为B状态，B状态的输出检测信号为0，如果状态A时输入信号为0，则状态保持为A，输出检测信号为0.

状态B时，如果输入为1则状态转换为C状态输出检测信号0，如果输入为0则转换为A状态，输出检测信号为0.

状态C时，如果输入为1则状态转换为D状态输出检测信号1，如果输入为0则转换为A状态，输出检测信号为0.

状态D时，如果输入为1则状态保持为D状态输出检测信号1，如果输入为0则转换为E状态，输出检测信号为1.

状态E时，如果输入为1则状态则转换为D状态输出检测信号1，如果输入为0则转换为F状态，输出检测信号为0.

状态F时，如果输入为1则状态则转换为D状态输出检测信号1，如果输入为0则转换为A状态，输出检测信号为0.

由此可知，检测信号的输出变化至少需要3个时钟周期，而转换电路的输入时钟为100uS，所以检测电路能处理300uS内的所有毛刺干扰信号。

下面描述图3所示的电源监控芯片的工作原理：

迟滞比较器C产生的低功耗选择信号，输入给时钟产生电路、迟滞比较器A、迟滞比较器B及二选一选择器的使能控制端，而时钟产生电路提供本芯片中复位信号生成模块的时钟输入，复位信号生成模块和迟滞比较器A和迟滞比较器B的工作，通过这样的控制逻辑，当迟滞比较器C输出端的选择信号为低时，屏蔽上述器件的工作，极大的降低本电路的功耗。去干扰的看门狗信号检测电路，输入端连接系统的MCU，输出连接状态控制电路，检测看门狗信号，处理之后把喂狗信号发给状态控制电路；去干扰的上电和掉电信号检测电路检测上电、掉电信号，处理之后把上电、掉电信号发给状态控制电路；延时电路，通过状态控制电路的启动与控制信号，产生计时信号，并反馈信号给状态控制电路；状态控制电路通过喂狗信号、上电及掉电检测信号、延时电路的计时信号及复位控制电路的完成信号，联合控制延时电路的启动与终止、复位信号产生电路的启动与终止；复位信号产生电路在状态控制电路的控制下产生复位信号。

本实用新型有看门狗的作用，实时检测喂狗信号是否正常，在系统运行异常的情况下给出复位信号；在系统正常上电时，延时输出上电复位信号，并且可以提供掉电通知信号，掉电通知信号与实际掉电之间保证一定的时间间隔，从而确保掉电时存储数据的时间，掉电过程中不输出复位信号。此外，本实用新型还提供了手动复位功能，在手动复位检测信号MR低于基准电压值时，维持强制复位信号，以使系统稳定运行。同时，本实用新型还提供了节能模式，当低功耗模式选择电压信号STB低于基准电压值时，便关闭时钟产生电路、迟滞比较器A、迟滞比较器B及二选一选择器的工作，从而降低功耗。

Claims

1.一种电源监控芯片，通过监控系统电源的状态及系统MCU反馈的喂狗信号的状态，实现对MCU的复位及掉电通知操作，其特征在于，包括：芯片工作电源、迟滞比较器A、迟滞比较器B、复位信号生成模块、时钟产生电路；芯片工作电源为芯片内各有源器件提供直流电源，并提供比较器使用的基准电压信号；迟滞比较器A的第一输入端用于接入上电和掉电检测信号，第二输入端接基准电压信号，输出端输出上电和掉电通知信号给复位信号生成模块及芯片的掉电通知信号端；迟滞比较器B的第一输入端用于接入手动复位检测信号，第二输入端接基准电压信号，输出端输出手动复位控制信号给复位信号生成模块；复位信号生成模块接收MCU反馈的喂狗信号、迟滞比较器A输出的上电和掉电通知信号、及手动复位控制信号，经过分析判断，而生成复位信号；时钟产生电路为复位信号生成模块提供时钟信号。

2.根据权利要求1所述的电源监控芯片，其特征在于，该芯片内还包括迟滞比较器C，且所述迟滞比较器A、迟滞比较器B、时钟产生电路及复位信号生成模块中的至少一个具有使能控制端，迟滞比较器C的第一输入端用于接入低功耗模式选择电压信号，第二输入端接基准电压信号，输出端连接迟滞比较器A、迟滞比较器B、时钟产生电路及复位信号生成模块的使能控制端。

3.根据权利要求2所述的电源监控芯片，其特征在于，所述迟滞比较器C为可控迟滞比较器，其使能控制端接芯片电源端电压信号。

4.根据权利要求2所述的电源监控芯片，其特征在于，所述复位信号生成模块包括看门狗信号检测电路、上电和掉电信号检测电路、状态控制电路、延时电路、复位信号产生电路、与门及二选一选择器；上电和掉电信号检测电路的输入端接收迟滞比较器A输出的上电和掉电通知信号，输出端为状态控制电路提供信号；看门狗信号检测电路的输入端接收MCU反馈的喂狗信号，输出端为状态控制电路提供信号；状态控制电路输出信号给复位信号产生电路及延时电路，复位信号产生电路及延时电路反馈信号给状态控制电路；与门的两输入端分别接复位信号产生电路的输出端及迟滞比较器B的输出端；二选一选择器的两输入端分别连接与门的输出端及迟滞比较器B的输出端，二选一选择器的使能控制端即为复位信号生成模块的使能控制端，输出端为该芯片的复位信号输出端。

5.根据权利要求2所述的电源监控芯片，其特征在于，所述复位信号生成模块包括看门狗信号检测电路、上电和掉电信号检测电路、状态控制电路、上电延时电路、看门狗延时电路、复位信号产生电路及二选一选择器；上电和掉电信号检测电路的输入端接收迟滞比较器A输出的上电和掉电通知信号，输出端为状态控制电路提供信号；看门狗信号检测电路的输入端接收MCU反馈的喂狗信号，输出端为状态控制电路提供信号；状态控制电路输出信号给上电延时电路及看门狗延时电路，上电延时电路及看门狗延时电路反馈信号给状态控制电路；状态控制电路输出信号给复位信号产生电路，复位信号产生电路生成复位信号并反馈信号给状态控制电路；二选一选择器的两输入端分别连接复位信号产生电路的输出端及迟滞比较器B的输出端，二选一选择器的使能控制端即为该复位信号生成模块的使能控制端，输出端为该芯片的复位信号输出端。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的电源监控芯片，其特征在于，所述看门狗信号检测电路采用了去干扰的看门狗信号检测电路，该看门狗信号检测电路内部设置有一个状态转换电路，该状态转换电路控制看门狗信号检测电路的输出只在输入信号连续的三个周期内为1才输出1，只有输入信号连续的三个周期为0才输出为0，否则不改变看门狗信号检测电路的输出。

7.根据权利要求1至5任意一项所述的电源监控芯片，其特征在于，所述上电信号检测电路采用了去干扰的上电和掉电信号检测电路，上电和掉电信号检测电路的内部设置有一个状态转换电路，该状态转换电路控制上电和掉电信号检测电路的输出只在输入信号连续的三个周期内为1才输出1，只有输入信号连续的三个周期为0才输出为0，否则不改变上电和掉电信号检测电路的输出。