本實(shí)用新型涉及集成電路領(lǐng)域，特別是涉及一種超低功耗的電源過壓尖峰脈沖檢測電路。

背景技術(shù)：

隨著電子設(shè)備的不斷發(fā)展，電磁干擾現(xiàn)象越來越明顯。許多精密的電子設(shè)備，會偶爾出現(xiàn)誤碼、死機(jī)、甚至燒毀的情況，大多數(shù)時候，出現(xiàn)上述情況都是由于電源過壓尖峰脈沖干擾引起的。

為了對電源上出現(xiàn)的尖峰脈沖進(jìn)行及時的應(yīng)對，就需要一個檢測尖峰脈沖的電路。尖峰脈沖檢測電路通常是由電壓變化獲取電路和電壓比較器組成。電壓比較器的工作需要一個偏置電流，為了及時響應(yīng)，電壓比較器必須一直處于工作狀態(tài)。因此會存在比較大的靜態(tài)功耗，為了減少靜態(tài)功耗，可以減少電壓比較器的工作時間，但這樣就存在不能及時響應(yīng)電源過壓尖峰脈沖的風(fēng)險。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超低功耗的電源過壓尖峰脈沖檢測電路。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種電源過壓尖峰脈沖檢測電路，包括電壓變化獲取子電路、靜態(tài)置低子電路、與所述靜態(tài)置低子電路相連的低功耗控制子電路以及與所述靜態(tài)置低子電路和所述低功耗控制子電路相連的比較器，所述電壓變化獲取子電路獲取電源電壓的變化，所述靜態(tài)置低子電路控制當(dāng)無尖峰脈沖輸入時，所述電源過壓尖峰脈沖檢測電路的輸出端輸出低電平信號，所述低功耗控制子電路控制在有尖峰脈沖輸入時為所述比較器提供偏置電流。

所述電壓變化獲取電路包括第一場效應(yīng)管、與所述第一場效應(yīng)管相連的第二場效應(yīng)管、與所述第二場效應(yīng)管相連的第三場效應(yīng)管、第一電容、與所述第一電容相連的第二電容及第三電容；所述低功耗控制子電路包括第四場效應(yīng)管、與所述第四場效應(yīng)管相連的第四電容、與所述第四場效應(yīng)管相連的第五場效應(yīng)管、與所述第五場效應(yīng)管相連的第六場效應(yīng)管及電阻；所述靜態(tài)置低子電路包括第七場效應(yīng)管、與所述第七場效應(yīng)管相連的第八場效應(yīng)管、第九場效應(yīng)管、與所述第九場效應(yīng)管相連的第十場效應(yīng)管及與所述第十場效應(yīng)管相連的第十一場效應(yīng)管。

所述第一場效應(yīng)管的柵極和漏極、所述第二場效應(yīng)管的源極及所述第三電容的一端共同連接所述比較器的一輸入端，所述第二場效應(yīng)管的柵極和漏極、所述第三場效應(yīng)管的源極、所述第一電容的一端、所述第二電容的一端、所述第四場效應(yīng)管的柵極及所述電阻的一端共同連接所述比較器的另一輸入端。

所述第四場效應(yīng)管的源極與所述電阻的另一端共同連接所述第四電容的一端，所述第四場效應(yīng)管的漏極、所述第五場效應(yīng)管的柵極和漏極、所述第六場效應(yīng)管的柵極、所述第七場效應(yīng)管的柵極及所述第八場效應(yīng)管的柵極共同相連，所述第六場效應(yīng)管的漏極與所述比較器的偏置電流輸入端相連。

所述第七場效應(yīng)管的漏極、所述第八場效應(yīng)管的漏極、所述第九場效應(yīng)管的柵極及所述第十場效應(yīng)管的柵極共同相連，所述第九場效應(yīng)管的漏極、所述第十場效應(yīng)管的漏極及所述第十一場效應(yīng)管的柵極共同相連，所述第十一場效應(yīng)管的漏極與所述比較器的輸出端相連。

所述第一場效應(yīng)管的源極、所述第一電容的另一端、所述第五場效應(yīng)管的源極、所述第六場效應(yīng)管的源極、所述第七場效應(yīng)管的源極及所述第九場效應(yīng)管的源極共同連接電源端，所述第三場效應(yīng)管的柵極和漏極、所述第二電容的另一端、所述第三電容的另一端、所述第四電容的另一端、所述第八場效應(yīng)管的源極、所述第十場效應(yīng)管的源極、所述第十一場效應(yīng)管的源極及所述比較器的接地端共同接地。

所述第一場效應(yīng)管、所述第二場效應(yīng)管、所述第三場效應(yīng)管、所述第五場效應(yīng)管、所述第六場效應(yīng)管、所述第七場效應(yīng)管、所述第九場效應(yīng)管為P型場效應(yīng)管，所述第四場效應(yīng)管、所述第八場效應(yīng)管、所述第十場效應(yīng)管、所述第十一場效應(yīng)管為N型場效應(yīng)管。

所述第一場效應(yīng)管、所述第二場效應(yīng)管及所述第三場效應(yīng)管分別由一個電阻替換。

本實(shí)用新型的有益效果是：電路結(jié)構(gòu)簡單，且在電源過壓尖峰脈沖到來時才會開啟比較器的偏置電流，實(shí)現(xiàn)了超低靜態(tài)功耗的電源過壓尖峰脈沖的檢測。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型電源過壓尖峰脈沖檢測電路的具體電路結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實(shí)用新型電源過壓尖峰脈沖檢測電路的時序示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述。

如圖1所示，本實(shí)用新型電源過壓尖峰脈沖檢測電路包括電壓變化獲取子電路、靜態(tài)置低子電路、與靜態(tài)置低子電路相連的低功耗控制子電路以及與靜態(tài)置低子電路和低功耗控制子電路相連的比較器COM。

其中，電壓變化獲取子電路用于獲取電源電壓的變化，靜態(tài)置低子電路用于控制當(dāng)無尖峰脈沖輸入時，輸出端輸出低電平信號，低功耗控制子電路用于控制在有尖峰脈沖輸入時為比較器COM提供偏置電流。

在本實(shí)用新型中，電壓變化獲取電路包括第一場效應(yīng)管M1、與第一場效應(yīng)管M1相連的第二場效應(yīng)管M2、與第二場效應(yīng)管M2相連的第三場效應(yīng)管M3、第一電容C1、與第一電容 C1相連的第二電容C2及第三電容C3；低功耗控制子電路包括第四場效應(yīng)管M4、與第四場效應(yīng)管M4相連的第四電容C4、與第四場效應(yīng)管M4相連的第五場效應(yīng)管M5、與第五場效應(yīng)管M5相連的第六場效應(yīng)管M6及電阻R1；靜態(tài)置低子電路包括第七場效應(yīng)管M7、與第七場效應(yīng)管M7相連的第八場效應(yīng)管M8、第九場效應(yīng)管M9、與第九場效應(yīng)管M9相連的第十場效應(yīng)管M10及與第十場效應(yīng)管M10相連的第十一場效應(yīng)管M11；比較器COM包括兩個輸入端Vip、Vin、偏置電流輸入端ibias、接地端及輸出端Spur_up。

本實(shí)用新型電源過壓尖峰脈沖檢測電路的具體電路連接關(guān)系如下：第一場效應(yīng)管M1的柵極和漏極、第二場效應(yīng)管M2的源極及第三電容C3的一端共同連接比較器COM的一輸入端Vin，第二場效應(yīng)管M2的柵極和漏極、第三場效應(yīng)管M3的源極、第一電容C1的一端、第二電容C2的一端、第四場效應(yīng)管M4的柵極及電阻R1的一端共同連接比較器COM的另一輸入端Vip；第四場效應(yīng)管M4的源極與電阻R1的另一端共同連接第四電容C4的一端，其連接點(diǎn)處的電壓端為Ns，第四場效應(yīng)管M4的漏極、第五場效應(yīng)管M5的柵極和漏極、第六場效應(yīng)管M6的柵極、第七場效應(yīng)管M7的柵極及第八場效應(yīng)管M8的柵極共同相連，第六場效應(yīng)管M6的漏極與比較器COM的偏置電流輸入端ibias相連；第七場效應(yīng)管M7的漏極、第八場效應(yīng)管M8的漏極、第九場效應(yīng)管M9的柵極及第十場效應(yīng)管M10的柵極共同相連，第九場效應(yīng)管M9的漏極、第十場效應(yīng)管M10的漏極及第十一場效應(yīng)管M11的柵極共同相連，第十一場效應(yīng)管M11的漏極與比較器COM的輸出端Spur_up相連；第一場效應(yīng)管 M1的源極、第一電容C1的另一端、第五場效應(yīng)管M5的源極、第六場效應(yīng)管M6的源極、第七場效應(yīng)管M7的源極及第九場效應(yīng)管M9的源極共同連接電源端VDD，第三場效應(yīng)管 M3的柵極和漏極、第二電容C2的另一端、第三電容C3的另一端、第四電容C4的另一端、第八場效應(yīng)管M8的源極、第十場效應(yīng)管M10的源極、第十一場效應(yīng)管M11的源極及比較器 COM的接地端共同接地。

其中，在本實(shí)施例中，第一場效應(yīng)管M1、第二場效應(yīng)管M2、第三場效應(yīng)管M3、第五場效應(yīng)管M5、第六場效應(yīng)管M6、第七場效應(yīng)管M7、第九場效應(yīng)管M9為P型場效應(yīng)管，第四場效應(yīng)管M4、第八場效應(yīng)管M8、第十場效應(yīng)管M10、第十一場效應(yīng)管M11為N型場效應(yīng)管，在其他實(shí)施例中，上述場效應(yīng)管可以為其他結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)相同功能的元器件，并不限于此。

在其他實(shí)施例中，電壓變化獲取電路中的第一場效應(yīng)管M1、第二場效應(yīng)管M2及第三場效應(yīng)管M3可以分別由一個電阻來代替。

本實(shí)用新型電源過壓尖峰脈沖檢測電路的工作原理如下：

電路靜態(tài)工作時，在正常情況下是沒有電源尖峰脈沖的，比較器COM的兩個輸入端Vip、 Vin有靜態(tài)的電壓，輸入端Vip與電壓端Ns的電壓相同，第四場效應(yīng)管M4關(guān)閉；比較器COM 沒有偏置電流，不工作。靜態(tài)置低子電路使得比較器COM的輸出端Spur_up為低電平。此時只有第一場效應(yīng)管M1、第二場效應(yīng)管M2及第三場效應(yīng)管M3會有電流流過，只要第一場效應(yīng)管M1、第二場效應(yīng)管M2及第三場效應(yīng)管M3的寬長比W/L足夠小，靜態(tài)電流可以做到非常小。

電路動態(tài)工作時，通過第一電容C1和第二電容C2獲取尖峰電壓的一部分分量ΔV，并作用到輸入端Vip上，輸入端Vin的電壓在第三電容C3的作用下不會馬上升高，當(dāng)輸入端 Vip的電壓上升時，電壓端Ns的電壓不會馬上跟隨，這樣就可以短暫的接通第四場效應(yīng)管 M4，并關(guān)閉靜態(tài)置低子電路，當(dāng)?shù)谒膱鲂?yīng)管M4有電流流過時，可以提供比較器COM的偏置電流，如果輸入端Vip的電壓超過輸入端Vin的電壓，則比較器COM使得輸出端Spur_up 為高電平。

請同時參閱圖2，圖2為本實(shí)用新型電源過壓尖峰脈沖檢測電路的時序示意圖。由圖中可以看出，當(dāng)尖峰脈沖出現(xiàn)，且尖峰電壓超過設(shè)定的范圍Vlevel時，會使得輸出端Spur_up 輸出的信號為高電平信號，其中，VDD_v為靜態(tài)工作時的電源電壓。

在本實(shí)用新型中，尖峰電壓的檢測范圍Vlevel的計(jì)算方法如下：

當(dāng)使用場效應(yīng)管搭建的電壓獲取子電路時，為了比例精準(zhǔn)，第一場效應(yīng)管M1、第二場效應(yīng)管M2及第三場效應(yīng)管M3通常是型號相同的，設(shè)定Vspur(t)為尖峰脈沖的電壓，則實(shí)際電壓為VDD_v+Vspur(t)。靜態(tài)工作時輸入端Vin與輸入端Vip的電壓相差VDD_v/3，尖峰脈沖分量電壓ΔV＝Vspur(t)*C1/(C1+C2)，因此只要ΔV大于輸入端Vin與輸入端Vip的電壓之差，就可以使輸出端Spur_up的電壓變高。

由此可得：Vspur(t)>(VDD_v/3)*[(C1+C2)/C1]；

Vlevel＝(VDD_v/3)*[(C1+C2)/C1]；

同理，假設(shè)使用電阻搭建電壓獲取子電路，可得出：

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

其中，C1、C2分別代表第一電容C1與第二電容C2的電容值，R1、R2、R3分別等效于第一場效應(yīng)管M1、第二場效應(yīng)管M2及第三場效應(yīng)管M3處的電阻值。

本實(shí)用新型電源過壓尖峰脈沖檢測電路通過低功耗控制子電路與靜態(tài)置低子電路使得只有在過壓尖峰脈沖到來的時候才會開啟比較器的偏置電流，而在正常情況下，比較器不工作，實(shí)現(xiàn)了超低靜態(tài)功耗的電源過壓尖峰脈沖的檢測。

綜上所述，本實(shí)用新型電源過壓尖峰脈沖檢測電路結(jié)構(gòu)簡單，且在電源過壓尖峰脈沖到來時才會開啟比較器的偏置電流，實(shí)現(xiàn)了超低靜態(tài)功耗的電源過壓尖峰脈沖的檢測。