零或超低dc電流消耗的電源開啟和欠壓檢測器的製造方法
2024-02-24 06:37:15 1
零或超低dc電流消耗的電源開啟和欠壓檢測器的製造方法
【專利摘要】本發明描述了一種電源開啟和欠壓檢測器的實施例。在一個實施例中，用於電源的電源開啟和欠壓檢測器包括電源開啟檢測模塊、欠壓檢測模塊和邏輯模塊。電源開啟檢測模塊連接到電源並配置為響應於電源的電壓增加來產生電源開啟信號。欠壓檢測模塊連接到電源並配置為響應於電源的電壓充電和隨後的電源電壓降低來產生欠壓信號。邏輯模塊配置為響應於電源開啟信號和欠壓信號來產生控制信號。所述電源開啟檢測模塊還配置為被所述控制信號激活或去激活。還描述了其它實施例。
【專利說明】零或超低DC電流消耗的電源開啟和欠壓檢測器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電源開啟和欠壓(brown-out)檢測器。
【背景技術】
[0002]半導體電路通常具有內置電源開啟檢測器，所述檢測器檢測是否存在半導體電路的電源，以及是否超過特定電源開啟閾值電壓。當電源的電壓對於半導體電路的其餘部分而言太低而無法令其正常工作時，電源開啟檢測器電路可以產生系統復位，當電源的電壓對於半導體電路的其餘部分而言足夠高而可以使其正常工作時，電源開啟檢測器電路可以釋放復位。對於所有半導體電路，尤其對於數字電路而言，電源開啟檢測器是必不可少的。例如，在電源開啟檢測器不產生復位的情況下，數字電路的觸發器(flip-flops)在不確定的狀態下(可能是「I」或「0」)被加電。在由電源開啟檢測器產生復位的情況下，可以將數字電路加電到預定義的初始狀態，從而可以正確地開始操作。
[0003]除了電源開啟檢測器之外，半導體電路通常還包括欠壓檢測器，該檢測器檢測半導體電路的電源是否在欠壓閾值電壓以下。術語「欠壓」來自電燈泡的性能，當電壓降低時燈泡輸出較少光。當電源的電壓處於半導體電路的工作電壓電平以下時，欠壓檢測器可以對半導體電路進行復位，電壓的不足可能是由不足功率調節、開啟或關閉系統組件等引起的。
[0004]半導體電路的電源開啟檢測器和欠壓檢測器通常總是有效的，即使當半導體電路處在低功率消耗模式(例如，待機或空閒模式)下。電源開啟檢測器和欠壓檢測器消耗的電流直接對半導體電路的整個待機電流有所貢獻。因此，對於功率管理而言，最小化電源開啟檢測器和欠壓檢測器的電流消耗十分重要。對於電池供電的行動裝置而言，降低電源開啟檢測器和欠壓檢測器的待機功率消耗尤為重要。
【發明內容】
[0005]描述了一種電源開啟和欠壓檢測器的實施例。在一個實施例中，一種用於電源的電源開啟和欠壓檢測器包括電源開啟檢測模塊、欠壓檢測模塊和邏輯模塊。電源開啟檢測模塊連接到電源，配置為響應於電源的電壓增加來產生電源開啟信號。欠壓檢測模塊連接到電源，配置為響應於電源的電壓充電和隨後的電源電壓降低來產生欠壓信號。邏輯模塊配置為響應於電源開啟信號和欠壓信號來產生控制信號。電源開啟檢測模塊配置為被該控制信號激活或去激活。還描述了其它實施例。
[0006]在一個實施例中，一種用於電源的電源開啟和欠壓檢測器包括電源開啟檢測模塊、欠壓檢測模塊和RS鎖存器。電源開啟檢測模塊包括:第一電晶體，連接到電源；第一電阻器和第二電阻器，連接到所述第一電晶體，配置為產生輸出分壓；以及施密特觸發器，配置為響應於所述輸出分壓和電源開啟電壓閾值來產生電源開啟信號。欠壓檢測模塊包括:串聯在電源和具有固定電壓的電壓端子之間的連接成二極體的電晶體和電容器；串聯在電源和電壓端子之間的多個電晶體，配置為產生反轉輸出電壓；以及電壓比較器，配置為響應於所述反轉輸出電壓和欠壓電壓閾值來產生欠壓信號。電壓比較器包括連接到電源的第二電晶體以及連接到所述第二電晶體和電壓端子的電阻器式分壓器。RS鎖存器配置為響應於電源開啟信號和欠壓信號來產生控制信號。第一電晶體配置為由該控制信號來導通或截止第一電晶體。
[0007]在一個實施例中，一種用於電源的電源開啟和欠壓檢測器包括電源開啟檢測模塊、欠壓檢測模塊和RS鎖存器。電源開啟檢測模塊包括:第一電晶體，連接到電源；第一電阻器和第二電阻器，連接到所述第一電晶體，配置為產生輸出分壓；以及施密特觸發器，配置為響應於所述輸出分壓和電源開啟電壓閾值來產生電源開啟信號。欠壓檢測模塊包括:串聯在電源和具有固定電壓的電壓端子之間的連接成二極體的電晶體和電容器；串聯在電源和電壓端子之間的多個電晶體，配置為產生反轉輸出電壓；以及電壓比較器，配置為響應於所述反轉輸出電壓和欠壓電壓閾值來產生欠壓信號。電壓比較器包括連接到電源的第二電晶體、連接到所述第二電晶體和電壓端子的電阻器式分壓器、以及由第三電晶體和第三電阻器形成的放電路徑。RS鎖存器配置為響應於電源開啟信號和欠壓信號來產生控制信號。第一電晶體配置為由該控制信號來導通或截止第一電晶體。
[0008]通過結合附圖的以下詳細描述，將更清楚本發明的實施例的其他方面和優點，所述其他方面和優點通過本發明的原理的示例進行了描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是根據本發明的實施例的半導體器件的示意框圖；
[0010]圖2描述了圖1所示的電源開啟和欠壓檢測器的實施例；
[0011]圖3描述了圖2所示的電源開啟和欠壓檢測器的實施例；
[0012]圖4描述了圖2所示的電源開啟和欠壓檢測器的另一實施例。
[0013]貫穿本描述，相似的附圖標號可以用於表示相似的元件。
【具體實施方式】
[0014]將容易理解，可以在多種多樣的不同配置中排列和設計文中一般所述的和在附圖中示出的實施例的組件。因此，在附圖中所示的多種實施例的以下詳細描述不是為了限制本公開的範圍，而僅是多種實施例的代表。儘管在附圖中呈現了實施例的多個方面，但是除非明確說明，否則附圖並不是必須地按比例繪製的。
[0015]所述實施例應在各方面理解為僅是說明性的，而不是限制性的。因此，本發明的範圍是由所附權利要求表示的，而不是通過這些細節描述表示的。在權利要求的等價物的意義和範圍內的所有改變都應包含在本發明的範圍內。
[0016]貫穿本說明書，對特徵、優點或相似語言的引述並不表示通過本發明應實現的所有特徵和優點應該或確實在任何單個實施例中。相反地，涉及特徵和優點的語言應理解為意味著結合實施例所述的特定特徵、優點或特點包括在至少一個實施例中。因此，貫穿本說明書，對特徵和優點的描述及相似的語言可以且非必要地指代相同的實施例。
[0017]此外，本發明的所述特徵、優點及特點可以以任何合適的方式結合在一個或多個實施例中。本領域技術人員將理解，根據文中的描述，可以在不具有特定實施例的一個或多個具體特徵或優點的情況下來實施本發明。在其它情況下，在沒有出現在本發明所有實施例中的特定實施例中，可以識別附加特徵和優點。
[0018]貫穿本說明書，對「一個實施例」、「一種實施例」或相似語言的引述意味著結合所表明的實施例所述的特定特徵、結構、或特點包括在至少一個實施例中。因此，貫穿本說明書，詞組「在一個實施例中」、「在一種實施例中」及相似語言可以且非必要地指代相同實施例。
[0019]可以將基於電阻器電容器(RC)的電路用作電源開啟檢測器，例如，在1998年12月EDN雜誌中Howard Johnson名為「Power-ON-Reset」所述的RC電路。儘管基於RC的電源開啟檢測器消耗近似於零的靜電流，但是基於RC的電源開啟檢測器不能檢測欠壓，且不能產生針對緩慢上升電源的復位。此外，由於通常電阻器和電容器對於電源改變的響應較慢，基於RC的電源開啟檢測器可能會響應於電源電壓的尖峰電壓而錯誤地產生復位。其它傳統的電源開啟檢測器，例如，由Chen所述的基於反饋的電源開啟檢測器(U.S.Pat.App.Pub.N0.2008 / 0150593)，缺少欠壓檢測能力，或者產生相當大的靜電流消耗。
[0020]圖1是根據本發明的實施例的半導體器件100的示意性框圖。半導體器件可以是半導體電路，例如數字電路。在圖1所述的實施例中，半導體器件包括電源開啟和欠壓檢測器102、電源110、和主電路112。半導體器件可以實現在基板中，例如，半導體晶片或印刷電路板(PCB)。在一個實施例中，半導體器件封裝在半導體晶片中並包括在計算設備中，例如智慧型電話、平板計算機、膝上型筆記本等。
[0021]在圖1所述的實施例中，電源開啟和欠壓檢測器102包括電源開啟檢測模塊104、欠壓檢測模塊106、和邏輯模塊108。電源開啟檢測模塊104執行電源110的電源開啟檢測，以便產生電源開啟信號。欠壓檢測模塊106執行電源的欠壓檢測，以便產生欠壓信號。在一個實施例中，電源開啟信號和欠壓信號是數位訊號，例如二進位信號。邏輯模塊108在電源開啟信號和欠壓信號上執行至少一個邏輯操作，以便產生控制信號，控制信號可以用於控制半導體器件100的主電路112。例如，由邏輯模塊108產生的控制信號可以用於對主電路進行復位，或指示電源的電力足夠運行主電路。
[0022]半導體器件100的電源110為電源開啟和欠壓檢測器102以及主電路112提供電力。電源可以是任何合適的形式。在一個實施例中，電源包括電池電源，例如鋰電池和/或任何其它類型的電池。儘管在圖1中將電源示出作為半導體器件的元件，在其它實施例中，電源也可以位於半導體器件的外部。在一個實施例中，電源包括延伸到半導體器件中的電壓軌或線。
[0023]半導體器件100的主電路112包括執行半導體器件的一個或多個功能的電路組件。例如，主電路可以包括執行計時功能(例如，產生當前時間值、存儲當前時間值及其它參數、以及與外部實體通信)的計時電路組件。
[0024]在一個實施例中，電源開啟檢測模塊104連接到電源110，且配置為響應於電源的電壓增加來產生電源開啟信號。電源開啟檢測模塊104配置為被來自邏輯模塊108的反饋(即，控制信號)激活或去激活。由於響應於來自邏輯模塊108的反饋去激活電源開啟檢測模塊104，減小了電源開啟檢測模塊104的電流消耗。在本實施例中，欠壓檢測模塊106還與電源相連，且配置為響應於電源的電壓充電和隨後的電源電壓降低來產生欠壓信號。由於欠壓檢測模塊106可以使用通過電源的電壓充電以便欠壓信號的產生，降低了欠壓檢測模塊106的電流消耗。[0025]圖2描述了圖1所示電源開啟和欠壓檢測器102的實施例。在圖2所述的實施例中，電源開啟和欠壓檢測器202包括電源開啟檢測模塊204、欠壓檢測模塊206、和邏輯模塊208。電源開啟檢測模塊204和欠壓檢測模塊206與電源110(圖1所示)相連，電源110具有電源電壓「Vdd」。
[0026]電源開啟檢測模塊204包括開關220、分壓器222、和觸發器電路224。開關220連接到電源電壓Vdd，配置為控制向分壓器222提供的電力。分壓器222連接到開關220，配置為產生輸出分壓。例如，分壓器222可以產生電源電壓Vdd的50%的輸出分壓。在一個實施例中，分壓器222包括連接到開關220和觸發器電路224的第一電阻器，以及連接到觸發器電路224和具有固定電壓的電壓端子(例如，地)的第二電阻器。在一個實施例中，分壓器222還配置為如果接通開關220，則產生輸出分壓。觸發器電路224可以是施密特觸發器，配置為響應於輸出分壓來產生電源開啟信號。在一個實施例中，觸發器電路224還配置為響應於輸出分壓和電源開啟電壓閾值來產生電源開啟信號。在本實施例中，如果輸出分壓高於電源開啟電壓閾值，則觸發器電路224產生邏輯高電平的電源開啟信號。
[0027]欠壓檢測模塊206包括充電器電路230、反轉器電路232、和電壓比較器234。充電器電路230 (也稱為斜坡下降檢測電路)連接到電源電壓Vdd，配置為由電源110進行充電。在一個實施例中，充電器電路230包括串聯在電源110和具有固定電壓的電壓端子(例如，地)之間的連接成二極體的電晶體和電容器。反轉器電路232連接到充電器電路230，配置為產生反轉的輸出電壓。在一個實施例中，反轉器電路232包括串聯在電源和具有固定電壓的電壓端子(例如，地)之間的多個電晶體。在一個實施例中，至少一個電晶體是連接成二極體的電晶體。電壓比較器234配置為響應於反轉的輸出電壓來產生欠壓信號。在一個實施例中，電壓比較器234包括連接到電源的電晶體，以及連接到電晶體和具有固定電壓的電壓端子(例如，地)的電阻器式分壓器。在一個實施例中，電壓比較器234還包括由另一電晶體和電阻器構成的放電路徑。
[0028]邏輯模塊208配置為響應於電源開啟信號和欠壓信號來產生控制信號，控制信號可以用於控制主電路112 (如圖1所示)。在一個實施例中，邏輯模塊208包括RS鎖存器或JK觸發器。在圖2所述的實施例中，將邏輯模塊208的控制信號饋送給電源開啟檢測模塊204，以便控制開關220的接通/斷開。在一個實施例中，開關220包括電晶體，向該電晶體的柵極端子輸入控制信號。
[0029]在電源開啟和欠壓檢測器202的操作示例中，當電源110開始操作時，來自邏輯模塊208的控制信號為邏輯低。開關220由來自邏輯模塊208的控制信號接通，並向產生輸出分壓的分壓器222提供電力，該輸出分壓是電源電壓Vdd的一個百分比。當輸出分壓高於觸發器電路224的觸發電壓時，觸發器電路224產生邏輯高電平的電源開啟信號。邏輯模塊208響應於邏輯高電平的電源開啟信號來產生針對主電路112的復位。由於響應於來自邏輯模塊208的反饋來去激活電源開啟檢測模塊204的開關220，減小了電源開啟檢測模塊204的電流消耗。在電源110開始操作之後，電源電壓Vdd處在穩定電壓電平。充電器電路230可以包括串聯在電源和地之間的連接成二極體的電晶體和電容器，由電源電壓Vdd將充電器電路230充電到充電電壓。在到達穩定電壓電平之後，隨後降低電源電壓Vdd。響應於電源電壓Vdd的降低，反轉器電路232產生反轉的輸出電壓，所述反轉的輸出電壓開啟電壓比較器234以便產生邏輯高的欠壓信號。邏輯模塊208響應於邏輯高的欠壓信號來產生對主電路112的復位。由於欠壓檢測模塊206可以對充電器電路230使用電源的電壓充電，以便欠壓信號的產生，所以降低了欠壓檢測模塊206的電流消耗。
[0030]圖3描述了圖2所示的電源開啟和欠壓檢測器202的實施例。在圖3所述的實施例中，電源開啟和欠壓檢測器302包括:電源開啟檢測模塊304，配置為通過檢測電源110 (如圖1中所示)的電源電壓「Vdd」來產生電源開啟信號；欠壓檢測模塊306，配置為通過將電源電壓Vdd與預定電壓閾值進行比較來產生欠壓信號；以及RS鎖存器308，配置為產生電源開啟復位(POR)信號，電源開啟復位信號可以用於復位主電路112(如圖1所示)。在一些實施例中，可以用JK觸發器來代替RS鎖存器308。
[0031]電源開啟檢測模塊304包括:PM0S電晶體320 ;包括電阻器326、328的電阻器式分壓器322 ;以及用於消噪的施密特觸發器324。在電源開啟檢測模塊304的操作示例中，RS鎖存器308的POR信號具有零初始電壓。由於將POR信號饋送到PMOS電晶體320，具有零電壓的POR信號導通PMOS電晶體320。在PMOS電晶體320導通之後，在電阻器326、328之間的節點「Np」處，產生了具有電壓「VPOT」的電阻器式分壓器322的輸出信號。節點Np處的電壓Vpot是電源電壓Vdd的百分比。具體地，電阻器式分壓器322的輸出電壓Vpot和電源電壓Vdd之間的百分比關係由電阻器326、328的電阻器值來確定。當電源電壓Vdd較低時，電源開啟信號和欠壓信號都是邏輯低(零)，RS鎖存器的POR信號保持之前狀態，S卩，零。隨著電源電壓Vdd增大，在電阻器326、328之間節點Np處的輸出電壓Vpot也增加。一旦電壓Vpor到達施密特觸發器324的觸發點，施密特觸發器324在RS鎖存器的「S」輸入處產生邏輯高(即，邏輯正)電平信號，這將POR信號設置為邏輯高。PMOS電晶體320由邏輯高的POR信號截止，導致在電阻器326、328之間節點Np處的電壓Vpot降低。當電壓Vpot降低到施密特觸發器324的觸發點以下時，施密特觸發器324在RS鎖存器的「S」輸入處產生邏輯低(即，邏輯負)電平的信號。由於電源開啟信號和欠壓信號都為邏輯低，所以RS鎖存器保持之前狀態，即，邏輯高。
[0032]欠壓檢測模塊306包括充電器電路330、反轉器電路332和電壓比較器334。充電器電路330 (也稱為斜坡下降檢測電路)包括連接成二極體的NMOS電晶體340和電容器342。在一些實施例中，充電器電路330包括二極體，而不是連接成二極體的NMOS電晶體340。相較於連接成二極體的電晶體，二極體具有較低的組件成本。反轉器電路332包括電晶體344、346、348、350、352，並使用電源電壓Vdd作為輸入。電壓比較器334包括反轉器354、364、電晶體356、和包括電阻器360、362在內的電阻器式分壓器358。
[0033]在欠壓檢測模塊306的操作示例中，當電源110的電源電壓Vdd到達穩定狀態時，將電容器342充電到電壓「Vdd MP」，電壓Vdd 等於穩定的電源電壓Vdd減去Vdi_，Vdiode是經過連接成二極體的NMOS電晶體340兩端的電壓降。電壓Vdd eap用作由電晶體344-352構成的反轉器電路332的本地(local)電源。在將充電器電路330充電到電壓Vdd eap之後，電源電壓Vdd可能波動。噹噹前的電源電壓Vdd高於電壓Vdd 時，反轉器電路332在反轉器電路332和電壓比較器334之間的節點「Nf」處產生低輸出，用於下降沿檢測。一旦當前的電源電壓Vdd下降到比電壓Vdd 低閾值電壓時，反轉器電路332在節點Nf處產生高輸出，表明電源電壓Vdd已降到預定電平以下。具體地，節點Nf處的信號導通電壓比較器334的電晶體356，導致在電阻器式分壓器358的電阻器360、362之間的節點「N。」處的電壓「Vb。」增大。節點N。處的電壓Vb。能夠用於確定是否達到欠壓跳變(trip)電壓。[0034]反轉器電路332包括電晶體344-352，具有零或超低洩漏電流。在電源電壓Vdd降至足以導通電晶體344的電平的電壓沿處，存在通過電晶體344-352的洩漏電流，該電流對電容器342放電。由於電壓Vdd 記憶了電源電壓Vdd的之前電壓，該洩漏電流能夠無意中降低之前記憶的電壓Vdd的電壓電平。為了最小化洩漏電流對於電容器342的影響，電容器342具有相對較大的電容值，且電晶體340、344具有較長溝道長度、較低閾值電壓和較低洩漏。例如，具有3pF電容值的電容器342可以支持10微秒(ii S)到IOOii S電源斜坡下降斜率(ramping down slope),而在某些較慢斜坡下降情況下,具有45pF電容值的電容器342對於10秒斜坡下降斜率效果較好。在一個實施例中，長溝道電晶體定義為如下特徵的電晶體:寬度與長度(W / L)比遠小於1，且一旦漏極源極電壓Vds大於該電晶體的閾值電壓Vth，電流就不再依賴於該電晶體的漏極源極電壓「Vds」。電晶體346、348具有較小的W /L比，可以對於洩漏路徑產生較大阻值。在一些實施例中，附加電晶體與電晶體346、348級聯，以便產生甚至更大的阻值。將電晶體350、352連接成二極體以便降低洩漏電流。相較於半導體器件100的洩漏電流，電源開啟和欠壓檢測器302的洩漏電流消耗相當小。例如，電源開啟和欠壓檢測器302的洩漏電流可以是皮安(pA)量級，而半導體器件100的洩漏電流是納安(nA)量級。
[0035]在一個實施例中，電源開啟和欠壓檢測器302的電源開啟閾值(復位跳變(resettrip))電壓和欠壓閾值(復位跳變)電壓與溫度有關。例如，當電源開啟和欠壓檢測器302的操作溫度增大時，電源開啟復位跳變電壓降低，直到滿足溫度閾值。在滿足溫度閾值之後，電源開啟復位跳變電壓固定。在另一實施例中，當電源開啟和欠壓檢測器302的操作溫度增大時，欠壓復位跳變電壓降低。
[0036]圖4描述了圖2所述的電源開啟和欠壓檢測器202的實施例，電源開啟和欠壓檢測器202與功率下降時間無關地檢測電源欠壓。在圖4所示的實施例中，電源開啟和欠壓檢測器402包括:電源開啟檢測模塊404，與電源開啟檢測模塊304的功能相同或相似；欠壓檢測模塊406，與欠壓檢測模塊306的功能相同或相似；以及RS鎖存器308。相較於圖3所述的電源開啟和欠壓檢測器302，圖4所述的電源開啟和欠壓檢測器402與電源無關地消耗超低的直流(DC)。
[0037]電源開啟檢測模塊404包括:PM0S電晶體420 ;包括電阻器426、428的電阻器式分壓器422 ；以及觸發器電路414。觸發器電路414包括電阻器418、電晶體424和施密特觸發器324。在電源開啟檢測模塊404的操作示例中，RS鎖存器308的POR信號具有零初始電壓。由於將POR信號饋送給PMOS電晶體420，具有零電壓的POR信號導通PMOS電晶體420。在PMOS電晶體420導通之後，在電阻器426、428之間的節點「Nltl」處產生電阻器式分壓器422的輸出信號，該輸出信號的電壓「VPOT」是電源電壓Vdd的百分比。當電源電壓Vdd較低時，電源開啟信號和欠壓信號都是邏輯低，RS鎖存器的POR信號保持之前狀態，即，零。隨著電源電壓Vdd增大，電阻器426、428之間的節點Nltl處的輸出電壓Vpot增大，電晶體424導通。一旦電阻器418和電晶體424之間的節點「N12」處的電壓「VM」達到施密特觸發器324的跳變點，施密特觸發器324在RS鎖存器的「S」輸入處產生邏輯高的信號，將POR信號設置為邏輯高。邏輯高的POR信號截止PMOS電晶體420，導致節點N12處的電壓Vm降低。當電壓Vm降低到施密特觸發器324的跳變點以下時，施密特觸發器324在節點N11處的RS鎖存器的「S」輸入處產生邏輯低(即，邏輯負)電平的信號。由於電源開啟信號和欠壓信號都為邏輯低，RS鎖存器保持之前狀態，即，邏輯高。
[0038]欠壓檢測模塊406包括充電器電路430、反轉器電路432和電壓比較器434。充電器電路430 (也稱為斜坡下降檢測電路)包括連接成二極體的NMOS電晶體440和電容器442。反轉器電路432包括電晶體444、446、448、450以及反轉器452、454。電壓比較器434包括電晶體456、458、460、462、464、466 ；電流源468、470 ；電阻器472、474 ;去毛刺濾波器476，包括電阻器480、482的電阻器式分壓器478 ;以及施密特觸發器484、486。在圖4所示的實施例中，電流源468、470連接到電流偏置電路488，電流偏置電路488位於欠壓檢測模塊406的內部。然而,在一些實施例中，電流偏置電路488可以位於欠壓檢測模塊406的外部，或甚至位於電源開啟和欠壓檢測器402的外部。
[0039]在欠壓檢測模塊406的操作示例中，連接成二極體的電晶體456、458具有由電流源468、470提供的電流偏置。連接成二極體的電晶體456、458的電壓從Vdd下降到Vdd_2*Vdi(Kte，其中Vditxte是連接成二級管的電晶體456、458之一兩端的電壓降。電流源的功能在於控制電流消耗，這可以使欠壓檢測模塊406適用於寬電源範圍。由電流源提供的電流偏置可以在相對低的電壓下工作，並且可以限制啟動穩定時間。欠壓跳變點定義為「2*Vdimle+Vth」，其中Vth是電晶體462的閾值電壓。當電源110的電源電壓Vth下降時，在節點N1處(在電晶體462的柵極端子處)的電壓相應地下降。通常，當電源電壓Vth較高時，由於電晶體462導通，在節點N2處(電流源470、去毛刺濾波器和電晶體462的交叉點)的電壓被急劇拉到地。由於在節點N2處的電壓被拉到地，電晶體464截止，導致節點乂處(施密特觸發器486的輸出端子)的電壓一直處於高。當電源電壓Vdd降到電晶體462的跳變點以下時，電晶體462截止，在節點N2處的電壓變為高。此外，節點N7處(施密特觸發器484的輸出端子)的電壓變為低。節點N7處的低電壓導通電晶體464，電晶體464和分阻器478與電阻器474、電晶體4 66和施密特觸發器468 —起作用以便確定是否到達欠壓跳變電壓。
[0040]電晶體460和阻尼電阻器472在節點N1處形成附加放電路徑，該附加放電路徑在IOu s或更少時間的快速功率下降情況下，對節點N1處的電壓放電。從充電器電路430和反轉器電路432產生電晶體460的柵極控制信號，其中充電器電路430包括電晶體440和電容器442。在充電器電路430中，將電容器442充電到電壓「Vdd eap」，Vdt^ap等於Vdd減去Vdimle,其中Vditjde是連接成二極體的NMOS電晶體440兩端的電壓降。電晶體444和446是長溝道器件，在躍遷(transition)期間對電壓Vdd—eap放電,並減小動態電流。電晶體450由反轉器452、454之間的反饋節點乂處的電壓控制，以便消除由電晶體448引起的洩漏電流。電壓Vdd—用作由電晶體444-450形成的反轉器電路432的本地電源。當電源電壓Vdd高於電壓Vdd eap時，反轉器電路432在反轉器454的輸出端子處的節點「N6」處產生低電平輸出。一旦電源電壓Vdd下降到比電壓Vdd eap低針對快速斜坡率(fast ramp rate)設置的閾值電壓時，反轉器電路432在節點N6處產生高電平輸出，通過電晶體460對在節點N1處的電壓進行放電，以便即使移除電流偏置468且電源電壓Vdd降到零，仍然能夠保持該狀態。
[0041]儘管所描述或描寫的本發明的特定實施例包括文中所描述的或描寫的若干組件，但是本發明的其他實施例可以包括更少或更多的組件來實施更少或更多的特徵。
[0042]此外，儘管已經描述或描寫了本發明的特定實施例，但是本發明不僅限於所描述的和描寫的部件的特定形式或排列。本發明的範圍是由所附權利要求及其等同物來定義的。
【權利要求】
1.一種用於電源的電源開啟和欠壓檢測器，包括: 電源開啟檢測模塊，連接到電源並配置為響應於電源的電壓增加來產生電源開啟信號; 欠壓檢測模塊，連接到電源並配置為響應於電源的電壓充電和隨後的電源電壓降低來產生欠壓信號；以及 邏輯模塊，配置為響應於電源開啟信號和欠壓信號來產生控制信號，其中所述電源開啟檢測模塊還配置為被所述控制信號激活或去激活。
2.根據權利要求1所述的電源開啟和欠壓檢測器，其中，所述電源開啟檢測模塊包括: 開關，連接到電源， 分壓器，連接到開關並配置為產生輸出分壓，以及 觸發器電路，配置為響應於所述輸出分壓來產生電源開啟信號；其中所述欠壓檢測模塊包括: 充電器電路，連接到電源並配置為被電源充電到充電電壓， 反轉器電路，連接到充電器電路並配置為響應於所述充電電壓來產生反轉的輸出電壓，以及 電壓比較器，配置為響應於所述反轉的輸出電壓產生欠壓信號，以及 其中所述開關配置為通過所述控制信號來接通或斷開。
3.根據權利要求2所述的電源開啟和欠壓檢測器，其中所述分壓器還配置為如果接通開關，則產生所述輸出分壓。
4.根據權利要求2所述的電源開啟和欠壓檢測器，其中所述分壓器包括第一電阻器和第二電阻器，其中所述第一電阻器連接到開關和觸發器電路，其中所述第二電阻器連接到觸發器電路和具有固定電壓的電壓端子。
5.根據權利要求2所述的電源開啟和欠壓檢測器，其中所述開關包括電晶體，其中將所述控制信號輸入到所述電晶體的柵極端子。
6.根據權利要求2所述的電源開啟和欠壓檢測器，其中所述觸發器電路還配置為響應於所述輸出分壓和電源開啟電壓閾值來產生電源開啟信號，所述觸發器電路還配置為如果所述輸出分壓高於電源開啟電壓閾值，則產生邏輯高電平的電源開啟信號。
7.根據權利要求2所述的電源開啟和欠壓檢測器，其中所述觸發器電路包括施密特觸發器。
8.根據權利要求2所述的電源開啟和欠壓檢測器，其中所述邏輯模塊包括RS鎖存器或JK觸發器。
9.根據權利要求2所述的電源開啟和欠壓檢測器，其中所述充電器電路包括串聯在電源和具有固定電壓的電壓端子之間的電容器和連接成二極體的電晶體。
10.根據權利要求9所述的電源開啟和欠壓檢測器，其中所述反轉器電路包括串聯在所述電源和所述電壓端子之間的多個電晶體。
11.根據權利要求10所述的電源開啟和欠壓檢測器，其中所述多個電晶體和所述連接成二極體的電晶體中的至少一個是長溝道器件。
12.根據權利要求10所述的電源開啟和欠壓檢測器，其中多個電晶體中的至少一個是連接成二極體的電晶體。
13.根據權利要求2所述的電源開啟和欠壓檢測器，其中所述電壓比較器包括連接到所述電源的第一電晶體，以及連接到所述第一電晶體和具有固定電壓的電壓端子的電阻器式分壓器。
14.根據權利要求13所述的電源開啟和欠壓檢測器，其中所述電壓比較器還包括由第二電晶體和電阻器構成的放電路徑。
15.一種用於電源的電源開啟和欠壓檢測器，包括: 電源開啟檢測模塊，包括: 第一電晶體，連接到電源； 第一電阻器和第二電阻器，連接到所述第一電晶體並配置為產生輸出分壓，和 施密特觸發器，配置為響應於所述輸出分壓和電源開啟電壓閾值來產生電源開啟信號; 欠壓檢測模塊，包括: 串聯在所述電源和具有固定電壓的電壓端子之間的電容器和連接成二極體的電晶體； 串聯在所述電源和所述電壓端子之間的多個電晶體，配置為產生反轉的輸出電壓，和電壓比較器，配置為響應於反轉的輸出電壓和欠壓電壓閾值來產生欠壓信號，其中所述電壓比較器包括連接到所述電源的第二電晶體以及連接到所述第二電晶體和所述電壓端子的電阻器式分壓器；以及 RS鎖存器,配置為響應於電源開啟信號和欠壓信號來產生控制信號，其中所述第一電晶體配置為由所述控制信號來導通或截止所述第一電晶體。
16.根據權利要求15所述的電源開啟和欠壓檢測器，其中所述多個電晶體中的至少一個和連接成二極體的電晶體是長溝道器件。
17.根據權利要求15所述的電源開啟和欠壓檢測器，其中所述多個電晶體中的至少一個是連接成二極體的電晶體。
18.一種用於電源的電源開啟和欠壓檢測器，包括: 電源開啟檢測模塊，包括: 第一電晶體，連接到電源； 第一電阻器和第二電阻器，連接到所述第一電晶體並配置為產生輸出分壓，和 施密特觸發器，配置為響應於所述輸出分壓和電源開啟電壓閾值來產生電源開啟信號; 欠壓檢測模塊，包括: 串聯在所述電源和具有固定電壓的電壓端子之間的電容器和連接成二極體的電晶體； 串聯在所述電源和所述電壓端子之間的多個電晶體，配置為產生反轉的輸出電壓，和電壓比較器，配置為響應於反轉的輸出電壓和欠壓電壓閾值來產生欠壓信號，其中所述電壓比較器包括連接到所述電源的第二電晶體、連接到所述第二電晶體和所述電壓端子的電阻器式分壓器以及由第三電晶體和第三電阻器構成的放電路徑；以及 RS鎖存器,配置為響應於電源開啟信號和欠壓信號來產生控制信號，其中所述第一電晶體配置為由所述控制信號來導通或截止所述第一電晶體。
19.根據權利要求18所述的電源開啟和欠壓檢測器，其中所述多個電晶體中的至少兩個是長溝道器件。
20.根據權利要求18所述的電源開啟和欠壓檢測器，其中所述多個電晶體中的至少一個是連接成二極體的電晶體。`
【文檔編號】H03K17/22GK103684374SQ201310407414
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月9日 優先權日:2012年9月14日
【發明者】張俊謀, 慶健 申請人:Nxp股份有限公司