專利名稱：欠壓檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路領(lǐng)域，特別是涉及一種欠壓檢測(cè)電路。
背景技術(shù)：
帶隙電壓基準(zhǔn)源(以下簡(jiǎn)稱基準(zhǔn)源)是幾乎所有電子系統(tǒng)都要用到的一個(gè)部件，其能夠提供不隨溫度、電源電壓和工藝的變化而變化的基準(zhǔn)電壓。然而，基準(zhǔn)源只有在高于一定的電源電壓下才能夠正常工作，才能輸出正確的基準(zhǔn)電壓；當(dāng)?shù)陀谝?guī)定的電源電壓時(shí)，其輸出的基準(zhǔn)電壓會(huì)隨著電源電壓的降低而降低，最后甚至?xí)Ｖ构ぷ?。因?yàn)榛鶞?zhǔn)電壓決定了電子系統(tǒng)內(nèi)部穩(wěn)壓電源的輸出和諸多檢測(cè)、判斷機(jī)制的工作狀態(tài)，因此，過低的基準(zhǔn)電壓會(huì)使整個(gè)電子系統(tǒng)處于不確定狀態(tài)、降低產(chǎn)品的可靠性。因此必須有一個(gè)欠壓檢測(cè)機(jī)制來判斷電源電壓是否能夠使基準(zhǔn)源處于正常的工作狀態(tài)，當(dāng)電源電壓過低時(shí)，鎖定除基準(zhǔn)源外的所有電路，當(dāng)電源電壓足夠高時(shí)，解除鎖定，提供一個(gè)準(zhǔn)確的基準(zhǔn)電壓。目前常用的欠壓檢測(cè)方法是用電阻分壓來對(duì)電源電壓進(jìn)行采樣，然后用各種形式的比較器來判斷電源電壓是否達(dá)到閾值電壓。由于閾值電壓通常決定于晶體管或二極管的導(dǎo)通電壓，因此會(huì)隨著溫度和工藝的變化產(chǎn)生較大的偏差，很難確?？煽啃浴４送?，美國(guó)專利US6842321提出了一種對(duì)溫度和工藝變化不敏感的欠壓檢測(cè)電路。但是該種電路無法在普通CMOS工藝上應(yīng)用，而且該電路設(shè)定的電源電壓閾值點(diǎn)和保證基準(zhǔn)源正常工作所需的電源電壓閾值點(diǎn)并沒有直接的聯(lián)系。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種高可靠性、低功耗的欠壓檢測(cè)電路。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種欠壓檢測(cè)電路，其應(yīng)用于能提供基準(zhǔn)電壓的電路，用于基于所述能提供基準(zhǔn)電壓的電路包含的晶體管是否處于飽和區(qū)，來輸出所述基準(zhǔn)電壓是否有效的指示信號(hào)。優(yōu)選地，當(dāng)所述能提供基準(zhǔn)電壓的電路連接有啟動(dòng)電路時(shí)，所述欠壓檢測(cè)電路連接所述啟動(dòng)電路輸出端，用于當(dāng)所述啟動(dòng)電路啟動(dòng)所述能提供基準(zhǔn)電壓的電路的啟動(dòng)作業(yè)完成后，基于所述能提供基準(zhǔn)電壓的電路包含的晶體管是否處于飽和區(qū)來輸出所述基準(zhǔn)電壓是否有效的指示信號(hào)。優(yōu)選地，所述欠壓檢測(cè)電路為具有正反饋的電路。優(yōu)選地，所述能提供基準(zhǔn)電壓的電路包括帶隙電壓基準(zhǔn)源。如上所述，本發(fā)明的欠壓檢測(cè)電路，具有以下有益效果能直接判斷能提供基準(zhǔn)電壓的電路所提供的基準(zhǔn)電壓是否有效；而且，本發(fā)明不受溫度和工藝變化的影響，具有較高的可靠性；再有，本發(fā)明可以用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝加以實(shí)現(xiàn)，可以整合在各種基準(zhǔn)源架構(gòu)中，并且只需極低的功耗，因而具有廣泛的應(yīng)用性。


圖1顯示為本發(fā)明的欠壓檢測(cè)電路的一種優(yōu)選電路示意圖。元件標(biāo)號(hào)說明1帶隙電壓基準(zhǔn)源2啟動(dòng)電路3欠壓檢測(cè)電路
具體實(shí)施例方式以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式
加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。請(qǐng)參閱圖1。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。本發(fā)明提供的欠壓檢測(cè)電路應(yīng)用于能提供基準(zhǔn)電壓的電路，其基于所述能提供基準(zhǔn)電壓的電路包含的晶體管是否處于飽和區(qū)，來輸出所述基準(zhǔn)電壓是否有效的指示信號(hào)。優(yōu)選地，所述能提供基準(zhǔn)電壓的電路包括帶隙電壓基準(zhǔn)源，其用于提供基準(zhǔn)電壓VBG。例如，如圖1所示，欠壓檢測(cè)電路3基于帶隙電壓基準(zhǔn)源1包含的晶體管M1、M4等是否處于飽和區(qū)，來輸出基準(zhǔn)電壓VBG是否有效的指示信號(hào)UVL0。其中，所述欠壓檢測(cè)電路 3 包括 PMOS 管118、] 9、]\110、]\111、]\112、]\113、]\114、]\116、匪OS1=Μ15、Μ17、Μ18、Μ19、Μ20、ΡΝΡ 管 Q3、反相器 INVl 及電容 Cl ；其中，所述帶隙電壓基準(zhǔn)源1包括PMOS管Ml、Μ2、M7、NMOS管M3、M4、PNP管Ql、Q2、電阻R1、R2、R3、R4及電容C2 ；其中，PNP管Ql和Q2是標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝中的縱向PNP管，比例關(guān)系為1 8。在該帶隙電壓基準(zhǔn)源1中，由于流過PMOS管Ml、M2和M7的基準(zhǔn)電流不隨電源電壓、溫度和工藝的變化而變化，故該基準(zhǔn)電流在電阻R4上所產(chǎn)生的電壓也不隨電源電壓、溫度和工藝的變化而變化，由此，所述帶隙電壓基準(zhǔn)源1輸出基準(zhǔn)電壓VBG。優(yōu)選地，當(dāng)所述能提供基準(zhǔn)電壓的電路連接有啟動(dòng)電路時(shí)，所述欠壓檢測(cè)電路連接所述啟動(dòng)電路輸出端，當(dāng)所述啟動(dòng)電路啟動(dòng)所述能提供基準(zhǔn)電壓的電路的啟動(dòng)作業(yè)完成后，再基于所述能提供基準(zhǔn)電壓的電路包含的晶體管是否處于飽和區(qū)來輸出所述基準(zhǔn)電壓是否有效的指示信號(hào)。例如，如圖1所示，所述帶隙電壓基準(zhǔn)源1連接有啟動(dòng)電路2，該啟動(dòng)電路2包括NMOS管M5與M6、以及電阻R1，用來在電源上電時(shí)確保帶隙電壓基準(zhǔn)源1能夠正常啟動(dòng)并進(jìn)入正確的穩(wěn)態(tài)。在電源上電的過程中，初始時(shí)由于沒有電流從帶隙電壓基準(zhǔn)源1流過，故，所述帶隙電壓基準(zhǔn)源1輸出的基準(zhǔn)電壓VBG為零，NMOS管M6處于截止區(qū)，上拉電阻Rl使NMOS管M5的柵端4上的電壓與電源電壓一致；當(dāng)電源電壓大于NMOS管M5的閾值電壓時(shí)，NMOS管M5導(dǎo)通，使PMOS管Ml和M2的柵端電壓被拉低，因而有電流灌入帶隙電壓基準(zhǔn)源1，使基準(zhǔn)電壓VBG上升；當(dāng)基準(zhǔn)電壓VBG高于匪OS管M6的閾值電壓時(shí)，NMOS管M6導(dǎo)通，將匪OS管M5的柵端4上的電壓拉低，從而使NMOS管M5回到截止區(qū)。自此，該啟動(dòng)電路2的啟動(dòng)作業(yè)完成。啟動(dòng)電路2的元器件、帶隙電壓基準(zhǔn)源1的元器件與欠壓檢測(cè)電路3的元器件之間的連接關(guān)系如下欠壓檢測(cè)電路3的PMOS管M14、NM0S管M15的柵端連接至上述啟動(dòng)電路2的匪OS管M5的柵端4 ；PMOS管M12的柵端和帶隙電壓基準(zhǔn)源1中NMOS管M3、M4的柵端相連；PMOS管M14、NM0S管M15的公共端5和電容Cl的一端相連，并且作為具有遲滯功能的反相器INVl的輸入端，反相器INVl輸出指示信號(hào)UVL0，反相器INVl輸出端同時(shí)連接到作為開關(guān)管的PMOS管M16及NMOS管M20的柵端；NMOS管M17 M19是具有一定比例關(guān)系的電流鏡，在本實(shí)施例中，該比例關(guān)系為1 2 1，PNP管Q3的尺寸與PNP管Ql —致，均為縱向VPNP管，PMOS管M8 Mll提供具有一定比例關(guān)系的基準(zhǔn)電流(即電流ID8 IDl 1)，在本實(shí)施例中，ID8 ID9 IDll = 6 1 1，其中，電流IDlO可以設(shè)置成和PMOS管Ml的電流一致。圖1所示的電路的工作過程如下在電源上電的過程中，當(dāng)帶隙電壓基準(zhǔn)源1的啟動(dòng)還沒有完成時(shí)，NMOS管M5的柵端4上的電壓與電源電壓一致，使PMOS管M14截止、NMOS管M15導(dǎo)通，從而使端口 5上的電壓為零，反相器INVl輸出的指示信號(hào)UVLO為高電平，表示電源電壓處于欠壓狀態(tài)；此時(shí)匪OS管M20導(dǎo)通、PMOS管M16截止。當(dāng)帶隙電壓基準(zhǔn)源1的啟動(dòng)已經(jīng)完成時(shí)，NMOS管M5的柵端4上的電壓被拉低，使NMOS管M15截止、PMOS管M14導(dǎo)通。此時(shí)如果電源電壓還沒有上升到足夠高，則所述帶隙電壓基準(zhǔn)源1中的部分MOS管，如PMOS管Ml、NMOS管M4，還沒有進(jìn)入飽和區(qū)。當(dāng)PMOS管Mi的源端和漏端的電壓差VSDi小于PMOS管的閾值電壓IVTPI時(shí)，也就是電源電壓到PMOS管M12的柵端的電壓差小于PMOS管的閾值電壓IVTPI時(shí)，PMOS管M12處于截止區(qū)。由于PMOS管M16截止，PMOS管MlO提供的電流源會(huì)把PMOS管M13的柵端拉高到與電源電壓一致，使PMOS管M13截止。因此此時(shí)沒有電流源給電容Cl充電，而NMOS管M18和M19提供的電流源把端口 5上的電壓始終拉低為零，反相器INVl輸出的指示信號(hào)UVLO保持高電位，表示電源電壓仍處于欠壓狀態(tài)，表明此時(shí)帶隙電壓基準(zhǔn)源1輸出的基準(zhǔn)電壓無效。隨著電源電壓的繼續(xù)上升，當(dāng)PMOS管Ml的源端和漏端的電壓差VSDl大于PMOS管的閾值電壓IVTPI時(shí)，可以確保PMOS管MI進(jìn)入飽和區(qū)，因?yàn)閷?duì)于絕大部分的設(shè)計(jì)而言，PMOS管Ml的過驅(qū)動(dòng)電壓(V0V1 =VSGl-1VTP I)總是遠(yuǎn)低于PMOS管的閾值電壓|VTP|。此時(shí)，電源電壓到PMOS管M12的柵端的電壓差大于PMOS管的閾值電壓| VTP |，如果PMOS管M8的過驅(qū)動(dòng)電壓(V0V8 = VSG8-|VTP|)足夠低，可以等效為PMOS管M12源端和柵端的電壓差VSG12大于PMOS管的閾值電壓|VTP|，使PMOS管M12導(dǎo)通，PMOS管M8提供的電流源通過PMOS管M12和M14流入端口 5。由于在本實(shí)施例中，PMOS管M8提供的電流是匪OS管M18和M19提供的電流之和的2倍，因此表現(xiàn)為恒定電流流入端口 5，對(duì)電容Cl進(jìn)行充電。當(dāng)端口 5上的電壓超過反相器INVl的翻轉(zhuǎn)閾值時(shí)，反相器INVl輸出的指示信號(hào)UVLO變成低電位，表示電源電壓已經(jīng)處于非欠壓狀態(tài)，表明此時(shí)輸出的基準(zhǔn)電壓有效。與此同時(shí)，NMOS管M20截止、PMOS管M16導(dǎo)通，使PMOS管MlO提供的電流源通過PMOS管M16流入PNP管Q3的發(fā)射極。由于PNP管Ql和Q3的尺寸和流過的電流均相同，PNP管Ql和Q3的發(fā)射極電壓也相同，因此PMOS管M13的柵端電壓比NMOS管M3和PMOS管M12的柵端電壓低(相差VGS3)，確保了 PMOS管Ml3的導(dǎo)通，使PMOS管M9提供的電流通過PMOS管Ml3流入端口 5。因此，當(dāng)反相器INVl的輸出的指示信號(hào)UVLO由高到低翻轉(zhuǎn)的同時(shí)，流入端口 5的電流進(jìn)一步變大，流出端口 5的電流進(jìn)一步變小，從而使端口 5上的電壓迅速超越反相器INVl的翻轉(zhuǎn)閾值，通過一個(gè)正反饋的遲滯機(jī)制來防止電路在電源電壓的閾值點(diǎn)附近振蕩，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在電源電壓進(jìn)入非欠壓狀態(tài)以后，端口 5上的電壓會(huì)被充滿至電源電壓，同時(shí)存在一個(gè)NMOS管M18提供的恒定漏電流。實(shí)際應(yīng)用中可以把該電流調(diào)至極低值，從而實(shí)現(xiàn)低功耗。同樣，在電源下電的過程中，當(dāng)PMOS管Ml的源端和漏端的電壓差VSDl小于PMOS管的閾值電壓IVTPI (即表明PMOS管Mi即將離開飽和區(qū))時(shí)，也就是電源電壓到PMOS管M12的柵端的電壓差小于PMOS管的閾值電壓IVTPI時(shí)，PMOS管Mi2截止，使流入端口 5的電流僅有PMOS管M9提供的電流源。由于在圖1所示的范例中，NMOS管M18提供的電流是PMOS管M9提供的電流的2倍，因此表現(xiàn)為恒定電流流出端口 5，對(duì)電容Cl進(jìn)行放電。當(dāng)端口 5上的電壓低于反相器INVl的翻轉(zhuǎn)閾值時(shí)，反相器INVl輸出的指示信號(hào)UVLO變成高電位，表示電源電壓進(jìn)入了欠壓狀態(tài)，此時(shí)輸出的基準(zhǔn)電壓無效。與此同時(shí)，NMOS管M20導(dǎo)通、PMOS管M16截止，PMOS管MlO提供的電流源將PMOS管M13的柵端電壓拉高到與電源電壓一致，使PMOS管M13截止，從而使PMOS管M9提供的電流停止流入端口 5。因此，當(dāng)反相器INVl的輸出的指示信號(hào)UVLO由低到高翻轉(zhuǎn)的同時(shí)，流入端口 5的電流全部截止，流出端口5的電流進(jìn)一步變大，從而使端口 5上的電壓迅速下降到反相器INVl的翻轉(zhuǎn)閾值以下，同樣以一個(gè)正反饋的遲滯機(jī)制防止了電路在電源電壓的閾值點(diǎn)附近的振蕩，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在電源電壓進(jìn)入欠壓狀態(tài)以后，端口 5上的電壓會(huì)被放光至零，此后沒有漏電流。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述啟動(dòng)電路、帶隙電壓基準(zhǔn)源、欠壓檢測(cè)電路均只是一種優(yōu)選電路，事實(shí)上，任何基于晶體管的飽和區(qū)來提供不隨電源電壓、溫度和工藝的變化而變化的基準(zhǔn)電壓的電路，本發(fā)明的欠壓檢測(cè)電路均能基于電路包含的晶體管是否處于飽和區(qū)來確定該電路提供的基準(zhǔn)電壓是否有效；而且，本領(lǐng)域的技術(shù)人員結(jié)合本實(shí)施例的描述應(yīng)該已經(jīng)理解，基于具體的能提供基準(zhǔn)電壓的電路來采用相應(yīng)合適的欠壓檢測(cè)電路，故在此不再舉例予以詳述。從以上的工作過程可以看出，本發(fā)明的欠壓檢測(cè)電路充分利用了帶隙電壓基準(zhǔn)源自身的啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電流等特性來檢測(cè)它的工作狀態(tài)，因而更加高效、準(zhǔn)確、可靠；而且，本發(fā)明可以用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝加以實(shí)現(xiàn)，可以整合在各種基準(zhǔn)源架構(gòu)中，并且只需極低的功耗，因而具有廣泛的應(yīng)用性。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種欠壓檢測(cè)電路，應(yīng)用于能提供基準(zhǔn)電壓的電路，其特征在于，所述欠壓檢測(cè)電路基于所述能提供基準(zhǔn)電壓的電路包含的晶體管是否處于飽和區(qū)，來輸出所述基準(zhǔn)電壓是否有效的指示信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠壓檢測(cè)電路，其特征在于當(dāng)所述能提供基準(zhǔn)電壓的電路連接有啟動(dòng)電路時(shí)，所述欠壓檢測(cè)電路連接所述啟動(dòng)電路輸出端，用于當(dāng)所述啟動(dòng)電路啟動(dòng)所述能提供基準(zhǔn)電壓的電路的啟動(dòng)作業(yè)完成后，基于所述能提供基準(zhǔn)電壓的電路包含的晶體管是否處于飽和區(qū)來輸出所述基準(zhǔn)電壓是否有效的指示信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的欠壓檢測(cè)電路，其特征在于所述欠壓檢測(cè)電路為具有正反饋的電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的欠壓檢測(cè)電路，其特征在于所述晶體管包括NMOS管、PMOS管中的一種或兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的欠壓檢測(cè)電路，其特征在于所述能提供基準(zhǔn)電壓的電路包括帶隙電壓基準(zhǔn)源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種欠壓檢測(cè)電路。該欠壓檢測(cè)電路應(yīng)用于能提供基準(zhǔn)電壓的電路，用于基于所述能提供基準(zhǔn)電壓的電路包含的晶體管是否處于飽和區(qū)，來輸出所述基準(zhǔn)電壓是否有效的指示信號(hào)。本發(fā)明不受溫度和工藝變化的影響，具有較高的可靠性，而且可以用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝加以實(shí)現(xiàn)，可以整合在各種基準(zhǔn)源架構(gòu)中，并且只需極低的功耗，具有廣泛的應(yīng)用性。
文檔編號(hào)G01R19/165GK102565516SQ20121000813
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者程晉 申請(qǐng)人:上海山景集成電路技術(shù)有限公司