CN206450764U - 电源过压尖峰脉冲检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电源过压尖峰脉冲检测电路，包括电压变化获取子电路、静态置低子电路、与所述静态置低子电路相连的低功耗控制子电路以及与所述静态置低子电路和所述低功耗控制子电路相连的比较器，所述电压变化获取子电路获取电源电压的变化，所述静态置低子电路控制当无尖峰脉冲输入时，所述电源过压尖峰脉冲检测电路的输出端输出低电平信号，所述低功耗控制子电路控制在有尖峰脉冲输入时为所述比较器提供偏置电流。本实用新型电路结构简单，且在电源过压尖峰脉冲到来时才会开启比较器的偏置电流，实现了超低静态功耗的电源过压尖峰脉冲的检测。

Description

电源过压尖峰脉冲检测电路

技术领域

本实用新型涉及集成电路领域，特别是涉及一种超低功耗的电源过压尖峰脉冲检测电路。

背景技术

随着电子设备的不断发展，电磁干扰现象越来越明显。许多精密的电子设备，会偶尔出现误码、死机、甚至烧毁的情况，大多数时候，出现上述情况都是由于电源过压尖峰脉冲干扰引起的。

为了对电源上出现的尖峰脉冲进行及时的应对，就需要一个检测尖峰脉冲的电路。尖峰脉冲检测电路通常是由电压变化获取电路和电压比较器组成。电压比较器的工作需要一个偏置电流，为了及时响应，电压比较器必须一直处于工作状态。因此会存在比较大的静态功耗，为了减少静态功耗，可以减少电压比较器的工作时间，但这样就存在不能及时响应电源过压尖峰脉冲的风险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超低功耗的电源过压尖峰脉冲检测电路。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电源过压尖峰脉冲检测电路，包括电压变化获取子电路、静态置低子电路、与所述静态置低子电路相连的低功耗控制子电路以及与所述静态置低子电路和所述低功耗控制子电路相连的比较器，所述电压变化获取子电路获取电源电压的变化，所述静态置低子电路控制当无尖峰脉冲输入时，所述电源过压尖峰脉冲检测电路的输出端输出低电平信号，所述低功耗控制子电路控制在有尖峰脉冲输入时为所述比较器提供偏置电流。

所述电压变化获取电路包括第一场效应管、与所述第一场效应管相连的第二场效应管、与所述第二场效应管相连的第三场效应管、第一电容、与所述第一电容相连的第二电容及第三电容；所述低功耗控制子电路包括第四场效应管、与所述第四场效应管相连的第四电容、与所述第四场效应管相连的第五场效应管、与所述第五场效应管相连的第六场效应管及电阻；所述静态置低子电路包括第七场效应管、与所述第七场效应管相连的第八场效应管、第九场效应管、与所述第九场效应管相连的第十场效应管及与所述第十场效应管相连的第十一场效应管。

所述第一场效应管的栅极和漏极、所述第二场效应管的源极及所述第三电容的一端共同连接所述比较器的一输入端，所述第二场效应管的栅极和漏极、所述第三场效应管的源极、所述第一电容的一端、所述第二电容的一端、所述第四场效应管的栅极及所述电阻的一端共同连接所述比较器的另一输入端。

所述第四场效应管的源极与所述电阻的另一端共同连接所述第四电容的一端，所述第四场效应管的漏极、所述第五场效应管的栅极和漏极、所述第六场效应管的栅极、所述第七场效应管的栅极及所述第八场效应管的栅极共同相连，所述第六场效应管的漏极与所述比较器的偏置电流输入端相连。

所述第七场效应管的漏极、所述第八场效应管的漏极、所述第九场效应管的栅极及所述第十场效应管的栅极共同相连，所述第九场效应管的漏极、所述第十场效应管的漏极及所述第十一场效应管的栅极共同相连，所述第十一场效应管的漏极与所述比较器的输出端相连。

所述第一场效应管的源极、所述第一电容的另一端、所述第五场效应管的源极、所述第六场效应管的源极、所述第七场效应管的源极及所述第九场效应管的源极共同连接电源端，所述第三场效应管的栅极和漏极、所述第二电容的另一端、所述第三电容的另一端、所述第四电容的另一端、所述第八场效应管的源极、所述第十场效应管的源极、所述第十一场效应管的源极及所述比较器的接地端共同接地。

所述第一场效应管、所述第二场效应管、所述第三场效应管、所述第五场效应管、所述第六场效应管、所述第七场效应管、所述第九场效应管为P型场效应管，所述第四场效应管、所述第八场效应管、所述第十场效应管、所述第十一场效应管为N型场效应管。

所述第一场效应管、所述第二场效应管及所述第三场效应管分别由一个电阻替换。

本实用新型的有益效果是：电路结构简单，且在电源过压尖峰脉冲到来时才会开启比较器的偏置电流，实现了超低静态功耗的电源过压尖峰脉冲的检测。

附图说明

图1为本实用新型电源过压尖峰脉冲检测电路的具体电路结构图；

图2为本实用新型电源过压尖峰脉冲检测电路的时序示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，本实用新型电源过压尖峰脉冲检测电路包括电压变化获取子电路、静态置低子电路、与静态置低子电路相连的低功耗控制子电路以及与静态置低子电路和低功耗控制子电路相连的比较器COM。

其中，电压变化获取子电路用于获取电源电压的变化，静态置低子电路用于控制当无尖峰脉冲输入时，输出端输出低电平信号，低功耗控制子电路用于控制在有尖峰脉冲输入时为比较器COM提供偏置电流。

在本实用新型中，电压变化获取电路包括第一场效应管M1、与第一场效应管M1相连的第二场效应管M2、与第二场效应管M2相连的第三场效应管M3、第一电容C1、与第一电容C1相连的第二电容C2及第三电容C3；低功耗控制子电路包括第四场效应管M4、与第四场效应管M4相连的第四电容C4、与第四场效应管M4相连的第五场效应管M5、与第五场效应管M5相连的第六场效应管M6及电阻R1；静态置低子电路包括第七场效应管M7、与第七场效应管M7相连的第八场效应管M8、第九场效应管M9、与第九场效应管M9相连的第十场效应管M10及与第十场效应管M10相连的第十一场效应管M11；比较器COM包括两个输入端Vip、Vin、偏置电流输入端ibias、接地端及输出端Spur_up。

本实用新型电源过压尖峰脉冲检测电路的具体电路连接关系如下：第一场效应管M1的栅极和漏极、第二场效应管M2的源极及第三电容C3的一端共同连接比较器COM的一输入端Vin，第二场效应管M2的栅极和漏极、第三场效应管M3的源极、第一电容C1的一端、第二电容C2的一端、第四场效应管M4的栅极及电阻R1的一端共同连接比较器COM的另一输入端Vip；第四场效应管M4的源极与电阻R1的另一端共同连接第四电容C4的一端，其连接点处的电压端为Ns，第四场效应管M4的漏极、第五场效应管M5的栅极和漏极、第六场效应管M6的栅极、第七场效应管M7的栅极及第八场效应管M8的栅极共同相连，第六场效应管M6的漏极与比较器COM的偏置电流输入端ibias相连；第七场效应管M7的漏极、第八场效应管M8的漏极、第九场效应管M9的栅极及第十场效应管M10的栅极共同相连，第九场效应管M9的漏极、第十场效应管M10的漏极及第十一场效应管M11的栅极共同相连，第十一场效应管M11的漏极与比较器COM的输出端Spur_up相连；第一场效应管 M1的源极、第一电容C1的另一端、第五场效应管M5的源极、第六场效应管M6的源极、第七场效应管M7的源极及第九场效应管M9的源极共同连接电源端VDD，第三场效应管 M3的栅极和漏极、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端、第八场效应管M8的源极、第十场效应管M10的源极、第十一场效应管M11的源极及比较器 COM的接地端共同接地。

其中，在本实施例中，第一场效应管M1、第二场效应管M2、第三场效应管M3、第五场效应管M5、第六场效应管M6、第七场效应管M7、第九场效应管M9为P型场效应管，第四场效应管M4、第八场效应管M8、第十场效应管M10、第十一场效应管M11为N型场效应管，在其他实施例中，上述场效应管可以为其他结构可以实现相同功能的元器件，并不限于此。

在其他实施例中，电压变化获取电路中的第一场效应管M1、第二场效应管M2及第三场效应管M3可以分别由一个电阻来代替。

本实用新型电源过压尖峰脉冲检测电路的工作原理如下：

电路静态工作时，在正常情况下是没有电源尖峰脉冲的，比较器COM的两个输入端Vip、 Vin有静态的电压，输入端Vip与电压端Ns的电压相同，第四场效应管M4关闭；比较器COM 没有偏置电流，不工作。静态置低子电路使得比较器COM的输出端Spur_up为低电平。此时只有第一场效应管M1、第二场效应管M2及第三场效应管M3会有电流流过，只要第一场效应管M1、第二场效应管M2及第三场效应管M3的宽长比W/L足够小，静态电流可以做到非常小。

电路动态工作时，通过第一电容C1和第二电容C2获取尖峰电压的一部分分量ΔV，并作用到输入端Vip上，输入端Vin的电压在第三电容C3的作用下不会马上升高，当输入端Vip的电压上升时，电压端Ns的电压不会马上跟随，这样就可以短暂的接通第四场效应管M4，并关闭静态置低子电路，当第四场效应管M4有电流流过时，可以提供比较器COM的偏置电流，如果输入端Vip的电压超过输入端Vin的电压，则比较器COM使得输出端Spur_up 为高电平。

请同时参阅图2，图2为本实用新型电源过压尖峰脉冲检测电路的时序示意图。由图中可以看出，当尖峰脉冲出现，且尖峰电压超过设定的范围Vlevel时，会使得输出端Spur_up 输出的信号为高电平信号，其中，VDD_v为静态工作时的电源电压。

在本实用新型中，尖峰电压的检测范围Vlevel的计算方法如下：

当使用场效应管搭建的电压获取子电路时，为了比例精准，第一场效应管M1、第二场效应管M2及第三场效应管M3通常是型号相同的，设定Vspur(t)为尖峰脉冲的电压，则实际电压为VDD_v+Vspur(t)。静态工作时输入端Vin与输入端Vip的电压相差VDD_v/3，尖峰脉冲分量电压ΔV＝Vspur(t)*C1/(C1+C2)，因此只要ΔV大于输入端Vin与输入端Vip的电压之差，就可以使输出端Spur_up的电压变高。

由此可得：Vspur(t)>(VDD_v/3)*[(C1+C2)/C1]；

Vlevel＝(VDD_v/3)*[(C1+C2)/C1]；

同理，假设使用电阻搭建电压获取子电路，可得出：

Vlevel＝[VDD_v*R2/(R1+R2+R3)]*[(C1+C2)/C1]；

其中，C1、C2分别代表第一电容C1与第二电容C2的电容值，R1、R2、R3分别等效于第一场效应管M1、第二场效应管M2及第三场效应管M3处的电阻值。

本实用新型电源过压尖峰脉冲检测电路通过低功耗控制子电路与静态置低子电路使得只有在过压尖峰脉冲到来的时候才会开启比较器的偏置电流，而在正常情况下，比较器不工作，实现了超低静态功耗的电源过压尖峰脉冲的检测。

综上所述，本实用新型电源过压尖峰脉冲检测电路结构简单，且在电源过压尖峰脉冲到来时才会开启比较器的偏置电流，实现了超低静态功耗的电源过压尖峰脉冲的检测。

Claims (8)

1.一种电源过压尖峰脉冲检测电路，其特征在于：所述电源过压尖峰脉冲检测电路包括电压变化获取子电路、静态置低子电路、与所述静态置低子电路相连的低功耗控制子电路以及与所述静态置低子电路和所述低功耗控制子电路相连的比较器，所述电压变化获取子电路获取电源电压的变化，所述静态置低子电路控制当无尖峰脉冲输入时，所述电源过压尖峰脉冲检测电路的输出端输出低电平信号，所述低功耗控制子电路控制在有尖峰脉冲输入时为所述比较器提供偏置电流。

2.根据权利要求1所述的电源过压尖峰脉冲检测电路，其特征在于：所述电压变化获取电路包括第一场效应管、与所述第一场效应管相连的第二场效应管、与所述第二场效应管相连的第三场效应管、第一电容、与所述第一电容相连的第二电容及第三电容；所述低功耗控制子电路包括第四场效应管、与所述第四场效应管相连的第四电容、与所述第四场效应管相连的第五场效应管、与所述第五场效应管相连的第六场效应管及电阻；所述静态置低子电路包括第七场效应管、与所述第七场效应管相连的第八场效应管、第九场效应管、与所述第九场效应管相连的第十场效应管及与所述第十场效应管相连的第十一场效应管。

3.根据权利要求2所述的电源过压尖峰脉冲检测电路，其特征在于：所述第一场效应管的栅极和漏极、所述第二场效应管的源极及所述第三电容的一端共同连接所述比较器的一输入端，所述第二场效应管的栅极和漏极、所述第三场效应管的源极、所述第一电容的一端、所述第二电容的一端、所述第四场效应管的栅极及所述电阻的一端共同连接所述比较器的另一输入端。

4.根据权利要求3所述的电源过压尖峰脉冲检测电路，其特征在于：所述第四场效应管的源极与所述电阻的另一端共同连接所述第四电容的一端，所述第四场效应管的漏极、所述第五场效应管的栅极和漏极、所述第六场效应管的栅极、所述第七场效应管的栅极及所述第八场效应管的栅极共同相连，所述第六场效应管的漏极与所述比较器的偏置电流输入端相连。

5.根据权利要求4所述的电源过压尖峰脉冲检测电路，其特征在于：所述第七场效应管的漏极、所述第八场效应管的漏极、所述第九场效应管的栅极及所述第十场效应管的栅极共同相连，所述第九场效应管的漏极、所述第十场效应管的漏极及所述第十一场效应管的栅极共同相连，所述第十一场效应管的漏极与所述比较器的输出端相连。

6.根据权利要求5所述的电源过压尖峰脉冲检测电路，其特征在于：所述第一场效应管的源极、所述第一电容的另一端、所述第五场效应管的源极、所述第六场效应管的源极、所述第七场效应管的源极及所述第九场效应管的源极共同连接电源端，所述第三场效应管的栅极和漏极、所述第二电容的另一端、所述第三电容的另一端、所述第四电容的另一端、所述第八场效应管的源极、所述第十场效应管的源极、所述第十一场效应管的源极及所述比较器的接地端共同接地。

7.根据权利要求6所述的电源过压尖峰脉冲检测电路，其特征在于：所述第一场效应管、所述第二场效应管、所述第三场效应管、所述第五场效应管、所述第六场效应管、所述第七场效应管、所述第九场效应管为P型场效应管，所述第四场效应管、所述第八场效应管、所述第十场效应管、所述第十一场效应管为N型场效应管。

8.根据权利要求2所述的电源过压尖峰脉冲检测电路，其特征在于：所述第一场效应管、所述第二场效应管及所述第三场效应管分别由一个电阻替换。