一种采用比较器的电源切换电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种采用比较器的电源切换电路，包括比较器、第一反相器、第二反相器、第一缓冲器、第二缓冲器、第一PMOS开关管PFET1、第二PMOS开关管、第三PMOS开关管、第四PMOS开关管，采用本实用新型专利技术，具有如下技术效果：1.切换阈值精准；本实用新型专利技术的切换逻辑是需要通过判定片外输入电源和备份电源的高低得到。2电源切换的可靠性；本实用新型专利技术的正反馈电路避免了电源电压在阈值点附近时造成的比较器输出的抖动引起的整个电源切换电路的抖动和不稳定。3.适用工艺范围广；由于本实用新型专利技术采用的是目主流的MOS工艺设计，因此本实用新型专利技术适用于一切MOS工艺。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及应用于电池待机的SOC和MCU类电路的电源切换电路，尤其涉及采用比较器的电源切换电路。
技术介绍
在很多需要待机模式的芯片设计中，电池寿命是必须要仔细研究和考量的指标，比如很多SOC和MCU芯片中都有RTC(real time clock)待机计时功能。为了提高电池寿命，除了其负载电路的功耗本身需要降低之外，及时有效的电源切换也是必须的。比如在开机情况下，即芯片有外部电源输入的情况下，芯片中的RTC模块电源切换到片外输入电源；在片外输入电源撤掉的情况下，RTC模块的电源再自动及时的切换到电池电源。现有的电源切换电路要么很粗糙，不能设定电源切换的阈值，要么切换阈值不固定，造成电源切换电路震荡，甚至引起待机功能模块逻辑的错乱。如目前很多公司采用的并联二极管电源切换电路参见附图1，在片外输入电源VDDIN大于备用电池BATT电压时。电源选择电路选择片外输入电源VDDIN作为RTC或者其他待机模块的电源，在VDDIN撤掉或者VDDIN小于BATT电压时，电源选择电路选择BATT电源作为RTC或者其他待机模块的电源。该架构很致命的缺陷在于不能适用于VDDIN本身就是低于BATT的应用场合，比如BATT电压正常3.0V，而芯片要求VDDIN在2.5V时仍需要正常工作。而该二极管电源选择架构在这种应用中会自动将RTC等待机模块的电源选择为BATT，从而缩短了电池寿命。另外二极管自身的压降也会增加功耗或者降低电池电压可用范围。对于二极管电源切换架构，在片外输入电源VDDIN低于备用电池BATT时，架构会自动选择BATT作为电源输入，这对于低电压的应用场合很致命。举例来讲，目前的纽扣电池电压一般为3.0V，而现在的很多SOC和MCU电路要求的低电压工作范围下探至2.0V左右。在这种应用场合中，二极管电源选择电路明显不适用。另外二极管自身的压降也会极大降低可用电池电压范围。另外一种电源切换电路为开关切换电源选择电路参见附图2，该电路解决的二极管压降问题，但是仍然没有完全解决电源切换阈值问题。比如在正常3.3V的片外输入电源VDDIN电源域中，即使在VDDIN降低到1.5V时，逻辑门组成的电源切换判断电路可能仍然会认为VDDIN有效。在开关切换电源选择电路中，电源切换的阈值不合理，该电源切换电路在片外输入电源VDDIN较低时，例如VDDIN为1.5V时，仍然会选择VDDIN作为电源输入，这会对负载逻辑造成影响，甚至导致负载逻辑值的反转和清零。另外，该电路在片外输入电源VDDIN缓慢下降过程中，由于回踢噪声的影响，会造成电源切换电路的抖动，这会对负载电路造成恶劣影响。现有的技术都不能解决电源切换的阈值固定问题。
技术实现思路
为解决上述现有技术存在的问题，本技术提出了一种采用比较器的电源切换电路，本技术提供的技术方案如下：一种采用比较器的电源切换电路，包括比较器、第一反相器、第二反相器、第一缓冲器、第二缓冲器、第一PMOS开关管、第二PMOS开关管、第三PMOS开关管、第四PMOS开关管；比较器的正端采样接片外输入电源，负端采样接备份电源，输出端连接到第一反相器、第二反相器、第一缓冲器以及第二缓冲器的输入端；所述的第一反相器的电源连接片外输入电源，所述的第二反相器的电源连接电源切换电路的输出，所述的第一缓冲器的电源连接电源切换电路的输出，所述的第二缓冲器的电源连接备份电源；第一PMOS开关管的源端和衬底连接片外输入电源，漏端连接第二PMOS开关管的源端，栅端连接第一反相器的输出；第二PMOS开关管的源端连接第一PMOS开关管的漏端，漏端和衬底连接电源切换电路的输出，栅端连接第二反相器的输出；第三PMOS开关管的源端和衬底连接电源切换电路的输出，漏端连接第四PMOS开关管的源端，栅端连接第一缓冲器的输出；第四PMOS开关管的源端连接第三PMOS开关管的漏端，漏端和衬底连接备份电源，栅端连接第二缓冲器输出端。第一反相器、第二反相器、第一缓冲器、第二缓冲器设计时需要满足其能驱动后级的第一PMOS开关管、第二PMOS开关管、第三PMOS开关管和第四PMOS开关管，其中第一反相器、第二反相器、第一缓冲器、第二缓冲器在设计内部器件尺寸时，还需要保证漏电参数符合整体芯片的设计指标。本技术的技术方案解决了采用电池待机的MCU和SOC类电路中电源切换阈值固定问题。其进一步的技术方案为：比较器采样输入电源和备份电源电压来判断电源是否切换，比较器包括片外输入电源的采样电路、偏置电流产生电路、比较器主体、备份电源的采样电路。其进一步的技术方案为：比较器还包括正反馈电路，正反馈电路具有迟滞功能。其进一步的技术方案为：片外输入电源的MOS管串联电路包括第一分压MOS管、第二分压MOS管和第三NMOS管；第一分压MOS管的源极连接片外输入电源，漏极和栅极以及第二分压MOS管的源极相连接；第二分压MOS管的栅极和漏极以及第三NMOS开关管的漏极相连接；片外输入电源的MOS管串联电路采样比例取决于第二分压MOS管与第一分压MOS管的长度之比。其进一步的技术方案为：偏置电流产生电路用于给比较器主体提供直流工作点，偏置电流产生电路包括第三分压电阻和偏置电流管，第三分压电阻的一端连接片外输入电源，第三分压电阻另一端和偏置电流管的漏极以及栅极均相连接，偏置电流管的源极接地线。其进一步的技术方案为：比较器主体包括第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、电流镜管；第一PMOS管的栅极和第二PMOS管的栅极连接，第一PMOS管的源极和第二PMOS管的源极相且均连接到片外输入电源VDDIN，漏极和第一PMOS管、第二PMOS管的栅极以及第一NMOS管的漏极均相连接，第二PMOS管的漏极和第二NMOS管的漏极相连接，第一NMOS管和第二NMOS管的源极以及电流镜管的漏极均相连接，第二NMOS管的栅极和备份电源采样电路连接；电流镜管的栅极和偏置电流产生电路连接，电流镜管的源极接地线。其进一步的技术方案为：备份电源的MOS管串联电路包括第三分压MOS管、第四分压MOS管和第四NMOS管；第三分压MOS管和第四分压MOS管都采用二极管连接方式，其中第三分压MOS管的源极连接备份电源，漏极和栅极以及第四分压MOS管的源极均相连接，第四分压MOS管的栅极和漏极以及第四NMOS管的漏极均相连接；第四NMOS管的栅极和片外输入电源相连接，源极连接地线；备份电源的MOS管串联电路采样比例取决于第四分压MOS管和第三分压MOS管长度之比；备份电源采样电路通过第四NMOS开关管由片外输入电源控制，在片外输入电源有效的情况下开启对备份电源的采样通道，在片外输入电源无效的情况下关闭对备份电源的采样通道。正反馈电路是施密特触发器，施密特触发器包括第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管和第八NMOS管；第三PMOS管和第六PMOS管的源极连接片外输入电源，第三PMOS管的漏极和第四PMOS管的源极连接，并且连接到片外输入电源VDDIN，漏极和第四PMOS管的源极以及第五PMOS管的源极均相连接；第四PMOS管的漏极和第六NMOS管的漏极以及第五PMOS管、第六PMOS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用比较器的电源切换电路，其特征在于：包括比较器、第一反相器、第二反相器、第一缓冲器、第二缓冲器、第一PMOS开关管、第二PMOS开关管、第三PMOS开关管、第四PMOS开关管；所述的比较器的正端采样连接片外输入电源，负端采样连接备份电源，输出端连接到第一反相器、第二反相器、第一缓冲器以及第二缓冲器的输入端；所述的第一反相器的电源连接片外输入电源，所述的第二反相器的电源连接电源切换电路的输出，所述的第一缓冲器的电源连接电源切换电路的输出，所述的第二缓冲器的电源连接备份电源；所述的第一PMOS开关管的源端和衬底连接片外输入电源，漏端连接第二PMOS开关管的源端，栅端连接第一反相器的输出；所述的第二PMOS开关管的源端连接第一PMOS开关管的漏端，漏端和衬底连接电源切换电路的输出，栅端接第二反相器的输出端；所述的第三PMOS开关管的源端和衬底接电源切换电路的输出，漏端连接第四PMOS开关管的源端，栅端连接第一缓冲器的输出端；所述的第四PMOS开关管的源端接第三PMOS开关管的漏端，漏端和衬底连接备份电源，栅端连接第二缓冲器的输出端。

【技术特征摘要】
1.一种采用比较器的电源切换电路，其特征在于：包括比较器、第一反相器、第二反相器、第一缓冲器、第二缓冲器、第一PMOS开关管、第二PMOS开关管、第三PMOS开关管、第四PMOS开关管；所述的比较器的正端采样连接片外输入电源，负端采样连接备份电源，输出端连接到第一反相器、第二反相器、第一缓冲器以及第二缓冲器的输入端；所述的第一反相器的电源连接片外输入电源，所述的第二反相器的电源连接电源切换电路的输出，所述的第一缓冲器的电源连接电源切换电路的输出，所述的第二缓冲器的电源连接备份电源；所述的第一PMOS开关管的源端和衬底连接片外输入电源，漏端连接第二PMOS开关管的源端，栅端连接第一反相器的输出；所述的第二PMOS开关管的源端连接第一PMOS开关管的漏端，漏端和衬底连接电源切换电路的输出，栅端接第二反相器的输出端；所述的第三PMOS开关管的源端和衬底接电源切换电路的输出，漏端连接第四PMOS开关管的源端，栅端连接第一缓冲器的输出端；所述的第四PMOS开关管的源端接第三PMOS开关管的漏端，漏端和衬底连接备份电源，栅端连接第二缓冲器的输出端。2.如权利要求1所述的一种采用比较器的电源切换电路，其特征在于：所述的比较器采样片外输入电源和备份电源电压来判断是否切换，所述的比较器包括片外输入电源的MOS管串联电路、偏置电流产生电路、比较器主体、备份电源的MOS管串联电路。3.如权利要求1所述的一种采用比较器的电源切换电路，其特征在于：所述的比较器还包括正反馈电路，所述的正反馈电路具有迟滞功能。4.如权利要求2所述的一种采用比较器的电源切换电路，其特征在于：所述的片外输入电源的MOS管串联电路包括第一分压MOS管、第二分压MOS管和第三NMOS管；所述的第一分压MOS管的源极连接片外输入电源，漏极和栅极以及第二分压MOS管的源极相连接；所述的第二分压MOS管的栅极和漏极以及第三NMOS开关管的漏极相连接；所述的片外输入电源的MOS管串联电路采样比例取决于第二分压MOS管与第一分压MOS管的长度。5.如权利要求2所述的一种采用比较器的电源切换电路，其特征在于：所述的偏置电流产生电路用于给所述的比较器主体提供直流工作点，所述的偏置电流产生电路包括第三分压电阻和偏置电流管组成；所述的第三分压电阻的一端连接片外输入电源；所述的第三分压电阻另一端和偏置电流管的漏极以及栅极均相连接；所述的偏置电流管的源极接地线。6.如权利要求2所述的一种采用比较器的电源切换电路，其特征在于：所述的比较器主体包括第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、电流镜管；所述的第一PMOS管的栅极和第二PMOS管的栅极连接，源极和第二PMOS管的源极相连接且均连接到片外输入电源，漏极和第一PMOS管、第二PMOS管的栅极以...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾金辉，周毅，孙进军，陈冬冬，
申请(专利权)人：苏州微控智芯半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32