专利名称：多电源电压的检测电路及检测方法
技术领域：
本发明涉及电子线路领域，尤其涉及一种多电源电压的检测电路及检测方法。
背景技术：
电子系统的供电电源电压会经常出现电压供给不足问题，尤其是使用电池供电的时候，当电池电量不足时，电池电压会按照某种曲线下降，当电压过低时，系统则可能工作异常。基于此，电子系统通常都有电源电压检测电路，以防止电压过低。图I是根据相关技术的电源电压的检测电路的示意图，如图I所示，该电源电压检测电路由基准电压电路101、电阻分压电路102、施密特触发比较器103以及锁存器104组成，VDD经过电阻Rl和电阻R2分压得到电压VIN，与施密特触发比较器103的正输入端相 连接，施密特触发比较器103的负输入端与基准电压VREF相连接。其工作原理是当VIN低于VREF时，施密特触发比较器103输出高电平，输出节点MRK为高电平；而当VIN高于VREF时，施密特触发比较器103输出低电平，输出节点MRK为低电平。VDD的变化通过电阻Rl和电阻R2分压造成VIN电压值线性变化，而基准电压不随VDD变化，这样就可以根据输出节点MRK的电平变化实现电压检测功能。可见，在相关技术中，检测单个电源电压的多个电压范围时，需要使用多个比较器。例如，检测4个供电电源电压，则需要4个比较器来实现。由于每个比较器均需要耗电，在多电源电压的检测电路中，使用多个比较器对多个电源电压进行检测，无疑会造成整个电路的功耗特别大。而在电路系统中，耗电的大小是很重要的一个性能指标，是所有开发设计人员都必须要考虑的。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种多电源电压的检测方案，以至少解决上述相关技术中多电源电压的检测电路功耗大的问题。为了实现上述目的，提供了一种多电源电压的检测电路。根据本发明的多电源电压的检测电路包括一个电源电压分压器、一个状态机、两个比较器以及阈值选择器，其中，电源电压分压器，与阈值选择器连接，用于将电源电压Vcc划分为N个状态SK，通过电阻分压获取与Sk对应的边界电压Vk和VK+1，其中，K = 1，
2，......，n ;阈值选择器，与电源电压分压器和状态机连接，用于根据状态机输出的当前状
态Sk从电源电压分压器中获取对应的电压Vk作为Vh发给两个比较器的中的第一比较器，获取对应的电压VK+1作为\发给两个比较器的中的第二比较器，其中，VH大于第一比较器，用于比较来自基准电压电路的参考电压Vref与Vh的大�。坏诙冉掀鳎糜诒冉蟅Mf与Vl的大�。蛔刺糜谠谡竦雌鱋SC的每个时钟周期到来时根据第一比较器和第二比较器的输出结果判断阈值选择器输出的Vh和\是否与当前状态Sk匹配，若匹配，则关闭状态机的OSC ;否则，开启0SC，以提供状态机的时钟用于输出Sk的下一个状态Sk+1或Sk_lt)优选地,第一比较器还用于在Vref大于Vh时,输出高电平,在Vref小于VH时,输出低电平；第二比较器还用于在\大于VMf时,输出高电平,在\小于Vraf时,输出低电平。优选地，状态机还用于在第一比较器输出低电平且第二比较器输出低电平的情况下，判定阈值选择器输出的Vh和\与当前状态Sk匹配。优选地，状态机还用于在第一比较器输出低电平且第二比较器输出高电平的情况下，输出Sk的下一个状态sk+1 ；以及在第一比较器输出高电平且第二比较器输出低电平的情况下，输出Sk的下一个状态sk_lt)优选地,第一比较器还用于在Vh大于VMf时，输出高电平，在Vh小于VMf时，输出低电平；第二比较器还用于在\大于时,输出高电平,在\小于Vraf时,输出低电平。
优选地，状态机还用于在第一比较器输出高电平且第二比较器输出低电平的情况下，判定阈值选择器输出的Vh和\与当前状态Sk匹配。优选地，状态机还用于在第一比较器输出低电平且第二比较器输出低电平的情况下，输出Sk的下一个状态sk+1 ；以及在第一比较器输出高电平且第二比较器输出高电平的情况下，输出Sk的下一个状态sk_lt)优选地，阈值选择器由多刀单制开关组成。为了实现上述目的，还提供了一种多电源电压的检测方法。根据本发明的一种多电源电压的检测方法，包括以下步骤设置电源电压分压器，电源电压分压器与阈值选择器连接，将电源电压\c划分为N个状态SK，并通过电阻分压获
取与应的边界电压VK和VK+1，其中，K= 1,2,......，n ;设置阈值选择器，阈值选择
器与电源电压分压器和状态机连接，根据状态机输出的当前状态Sk从电源电压分压器中获取对应的电压\作为Vh发给两个比较器的中的第一比较器，获取对应的电压VK+1作为\发给两个比较器的中的第二比较器，其中，Vh大于设置第一比较器，用于比较来自基准电压电路的参考电压与Vh的大�。簧柚玫诙冉掀鳎糜诒冉蟅Mf与\的大�。簧柚米刺刺糜谠谡竦雌鱋SC的每个时钟周期到来时根据第一比较器和第二比较器的输出结果判断阈值选择器输出的Vh和\是否与当前状态Sk匹配，若匹配，则关闭状态机的OSC ;否则，开启0SC，以提供状态机的时钟用于输出Sk的下一个状态Sk+1或Sk_lt)优选地，第一比较器的高输入端和第二比较器的低输入端与VMf连接时，设置状态机包括状态机在第一比较器输出低电平且第二比较器输出低电平的情况下，判定阈值选择器输出的Vh和\与当前状态Sk匹配；第一比较器的低输入端和第二比较器的低输入端与Vref连接时，设置状态机包括状态机在第一比较器输出高电平且第二比较器输出低电平的情况下，判定阈值选择器输出的Vh和\与当前状态Sk匹配。通过本发明，采用两个比较器检测多电源电压的方式，解决了相关技术中多电源电压的检测电路功耗大的问题，减少了比较器的数量，提高了系统的性能。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I是根据相关技术的电源电压的检测电路的示意图；图2是根据本发明实施例的多电源电压的检测电路的示意图；图3是根据本发明实施例的多电源电压的检测方法的流程图4是根据本发明优选实施例的多电源电压的检测电路的示意图；图5是根据本发明优选实施例的比较器的示意图；图6是根据本发明优选实施例的多电源电压的检测方法的流程图；以及图7是根据本发明优选实施例的状态机的示意图。
具体实施例方式下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。根据本发明实施例，提供了一种多电源电压的检测电路。图3是根据本发明实施例的多电源电压的检测电路的示意图，如图3所示，该检测电路可以包括一个电源电压分压器202、一个状态机204、两个比较器206以及阈值选择器208，下面对各�？榻兴得�。 电源电压分压器202，与阈值选择器208连接，用于将电源电压V。。划分为N个状态Sk，通过电阻分压获取与Sk对应的边界电压Vk和VK+1，其中，K = 1,2,......，n ;阈值选择器208，与电源电压分压器202和状态机204连接，用于根据状态机204输出的当前状态Sk从电源电压分压器202中获取对应的电压Vk作为Vh发给两个比较器206的中的第一比较器2061，获取对应的电压VK+1作为\发给两个比较器206的中的第二比较器2062，其中，Vh大于Vl;第一比较器2061，用于比较来自基准电压电路的参考电压V,ef与Vh的大�。坏诙冉掀�2062，用于比较Vref与Vl的大�。蛔刺�204，用于在振荡器OSC的每个时钟周期到来时根据第一比较器2061和第二比较器的输出结果判断阈值选择器输出的Vh和\是否与当前状态Sk匹配，若匹配，则关闭状态机的OSC ;否则，开启0SC，以提供状态机204的时钟用于输出Sk的下一个状态Sk+1sK Sji-I。通过上述检测电路，采用两个比较器206检测多电源电压的方式，解决了相关技术中多电源电压的检测电路功耗大的问题，减少了比较器的数量，提高了系统的性能。例如，Vcc划分为V1、V2......Vn，则阈值选择器308输出的Vh和八可以取Vi =
Vcc氺Ratioi, (i = 1,2,......，n),其中，Ratioi表示Vcc电阻分压器的比率。在实施过程中，
电源电压分压器202可以根据基准电压电路的参考电压Vref将电源电压Vrc划分为N个状态SK。优选地,第一比较器2061还用于在VMf大于Vh时,输出高电平,在Vraf小于Vh时，输出低电平；第二比较器2062还用于在\大于Vref时，输出高电平，在\小于Vref时，输出低电平。优选地,状态机204还用于在第一比较器2061输出低电平且第二比较器2062输出低电平的情况下，判定阈值选择器208输出的Vh和\与当前状态Sk匹配。需要说明的是，状态机204的下一个OSC时钟沿触发状态的改变，在实施过程中，OSC的周期大于比较器的延时保证setup时间。优选地,状态机204还用于在第一比较器2061输出低电平且第二比较器2062输出高电平的情况下，输出Sk的下一个状态Sk+1 ;以及在第一比较2061器输出高电平且第二比较器2062输出低电平的情况下,输出Sk的下一个状态Sk_i。
优选地,第一比较器2061还用于在Vh大于Vraf时，输出高电平，在Vh小于VMf时，输出低电平；第二比较器2062还用于在\大于Vref时，输出高电平，在\小于Vref时，输出低电平。优选地,状态机204还用于在第一比较器2061输出高电平且第二比较器2062输出低电平的情况下，判定阈值选择器208输出的Vh和\与当前状态Sk匹配。优选地,状态机204还用于在第一比较器2061输出低电平且第二比较器2062输出低电平的情况下，输出Sk的下一个状态Sk+1 ;以及在第一比较器2061输出高电平且第二比较器2062输出高电平的情况下,输出Sk的下一个状态Sk_i。优选地，阈值选择器208由多刀单制开关组成。该方法实现简单、可操作性强。对应于上述检测电路，本发明实施例还提供了一种多电源电压的检测方法。图3是根据本发明实施例的多电源电压的检测方法的流程图，如图3所示，该方法包括以下步骤
步骤S302，设置电源电压分压器202，电源电压分压器202与阈值选择器208连接，将电源电压\c划分为N个状态Sk,并通过电阻分压获取与Sk对应的边界电压Vk和VK+1，其中，K= 1,2,......, n ；步骤S304，设置阈值选择器208，阈值选择器208与电源电压分压器202和状态机204连接，根据状态机204输出的当前状态Sk从电源电压分压器中获取对应的电压Vk作为Vh发给两个比较器206的中的第一比较器2061，获取对应的电压VK+1作为\发给两个比较器206的中的第二比较器2062，其中，Vh大于步骤S306，设置第一比较器2061，用于比较来自基准电压电路的参考电压Vref与Vh的大�。簧柚玫诙冉掀鳎糜诒冉蟅ref与\的大�。徊街鑃308，设置状态机204，状态机204用于在振荡器OSC的每个时钟周期到来时根据第一比较器2061和第二比较器2062的输出结果判断阈值选择器208输出的\是否与当前状态Sk匹配，若匹配，则关闭状态机204的OSC ;否则，开启0SC，以提供状态机204的时钟用于输出Sk的下一个状态Sk+1或Sk_lt)通过上述步骤，采用两个比较器206检测多电源电压的方式，解决了相关技术中多电源电压的检测电路功耗大的问题，减少了比较器的数量，提高了系统的性能。优选地，第一比较器2061的高输入端和第二比较器2062的低输入端与VMf连接时，在步骤S408中，状态机204在第一比较器2061输出低电平且第二比较器输出低电平的情况下，判定阈值选择器208输出的V1^P \与当前状态Sk匹配；第一比较器2061的低输入端和第二比较器2062的低输入端与VMf连接时，在步骤S408中，状态机204在第一比较器2061输出高电平且第二比较器2062输出低电平的情况下，判定阈值选择器208输出的Vh和 '与当前状态Sk匹配。下面将结合实例对本发明实施例的实现过程进行详细描述。实施例一本实例提供了一种使用两个比较器实现多电源电压的检测方法，通过减少比较器的数量以降低功耗。其中，每个比较器仅消耗150nA，且可检测所有电压范围。在本实施例中，多电源电压的检测电路包括VCC电阻分压器、比较器、比较器的阈值选择器、振荡器(OSC)和状态机。
图4是根据本发明优选实施例的电源电压的划分范围的示意图，如图4(a)所示，Vrc被分成N个范围，例如，SI、S2. . . Sn。使用两个比较器的比较范围边界V1^P Vj S卩，两个比较器的高、低阈值)来检测VCC是否在该范围之内，如果不在该范围之内，则启动振荡器(例如，在禁用时没有功耗的低频振荡器)来提供状态机的时钟。图5是根据本发明优选实施例的比较器的示意图，如图5所示，假设当前状态是Sn,如果比较器显不Vcc低于Sn的范围,那么下一个状态就是Sn+1 ;如果Ncc高于Sn,则下一状态为Sn-I ;如果￥。。为Sn,则停止0SC。特殊地,如果下一状态超出范围,则维持当前状态。最终的稳态Vref在V1^P '之间，这意味着两个比较器的输出是固定的，可以为比较器选择最节省功耗的状态以节省功耗。其中，V1^P八为两个比较器的高、低阈值(门槛值)，VMf 为比较器的另一输入。当Vcc快速上升或下降时，状态改变使得VMf总在Vh和\之间。在任何V。。都会有一个最终的稳态，在稳态时振荡器将关闭。优选地，为了确定下一个状态不会超出范围，在实施过程中，可以增加第一个范围SO和最后一个范围Sn+1，设置SO的下一个状态仅可以是SO或SI，Sn+1的下一状态仅可以为Sn+1或Sn。这样可以增加系统的稳定性和容错能力。实施例二本实施例提供了一种多电源电压的检测方法，可以包括如下步骤步骤1，如图4(a)所示，将所有需要鉴别的电源电压范围划分为S0、S1......Sn个
范围(即，状态机的状态范围)，其中，Vi是范围Si和Si-I的分界线(i = 1，2，...，n)。步骤2，根据步骤I中的Vi和基准电压电路输出的基准电压Vref决定R0( S卩，分压电阻的比率)到Rn+1的取值。如图4(b)所示，最终当VCC = Vi时，电阻分压使得VRi
=Vref (i = 1,2,......，n)，同时定义VRO = VCC，VRn+1 = 0，用于边界状态的保护，如果
VCC在Si范围时，即VCC介于Vi和Vi+1之间，那么Vref就会介于经过电阻分压的VRi和VRi+1之间，这样就把判别VCC的范围问题转化到VRi和VRi+1与Vref的比较问题，可见，这与相关技术中的检测电路“每个VRi对应一个比较器，然后由这些比较器输出通过一定逻辑判断电压范围”有很大不同。步骤3，阈值选择器可以根据当前状态Sk，选择VH、VL给比较器。例如，VH = VRk,VL = VRk+1。例如，如果Vref高于VH(即VRk)，表明VCC所在范围Sj需满足j < K，状态机首先让j = k-1，再继续查找正确的VCC所在范围。图6是根据本发明优选实施例的电源电压的状态的示意图，如图6所示，当第一比较器输出低电平L、第二比较器输出低电平L时，状态机的当前状态Sk为稳定，此时，关闭状态机的OSC时钟；当第一比较器输出高电平H、第二比较器输出低电平L时，状态机在时钟沿到来时输出当前状态Sk的下一个状态Sk-I ;当第一比较器输出低电平L、第二比较器输出高电平H时，状态机在时钟沿到来时输出当前状态Sk的下一个状态Sk+1。步骤4，当0SC_EN为高时，如图6所示，S卩比较器输出不是(L，L)，开始OSC和状态机，状态机在每个时钟沿根据当前状态和比较器输出决定下一个状态，由于最终稳定状态是比较器输出(L，L)，所以，可以设计比较器让它输出为低时最小功耗。图7是根据本发明优选实施例的多电源电压的检测方法的流程图，如图7所示，该方法可以包括以下步骤
步骤S702，当前状态为Sk ；步骤S704，根据比较器的输出判断图5中0SC_EN是否为高电平，若为高电平，则进入步骤S706 ;若为低电平，则保持当前状态。步骤S706，开启OSC和状态机；步骤S708,判断状态是否处于边界范围,例如，k = 0或k = n ;若为边界范围，贝Ij保持当前状态，否则，进入步骤S710 ；步骤S710，判断Vref是否高于Vh ;若是，则进入状态Sk-I ;否则，进入状态Sk+1。综上所述，通过上述实施例，采用仅使用两个比较器即可检测多电源电压的方式，减少了主动比较器的数量，降低了整个电路系统的功耗。显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各�？榛蚋鞑街杩梢杂猛ㄓ� 的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路�？椋蛘呓侵械亩喔瞿？榛虿街柚谱鞒傻ジ黾傻缏纺？槔词迪�。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种多电源电压的检测电路,其特征在于,包括一个电源电压分压器、一个状态机、两个比较器以及阈值选择器，其中， 所述电源电压分压器，与所述阈值选择器连接，用于将电源电压Vrc划分为N个状态Sk，通过电阻分压获取与应的边界电压Vk和乂!^，其中，K = 1,2,......，n ; 所述阈值选择器，与所述电源电压分压器和所述状态机连接，用于根据所述状态机输出的当前状态Sk从所述电源电压分压器中获取对应的电压Vk作为Vh发给所述两个比较器的中的第一比较器，获取对应的电压V作为'发给所述两个比较器的中的第二比较器，其中，Vh大于Vl ； 所述第一比较器，用于比较来自基准电压电路的参考电压与Vh的大小；所述第二比较器，用于比较与'的大�。� 所述状态机，用于在振荡器OSC的每个时钟周期到来时根据所述第一比较器和所述第二比较器的输出结果判断所述阈值选择器输出的Vh和\是否与当前状态Sk匹配，若匹配，则关闭所述状态机的OSC ;否则，开启所述0SC，以提供所述状态机的时钟用于输出Sk的下一个状态Sk+1或Sk_lt)
2.根据权利要求I所述的检测电路，其特征在于，所述第一比较器还用于在VMf大于Vh时，输出高电平，在小于Vh时,输出低电平；所述第二比较器还用于在\大于时,输出高电平，在'小于VMf时，输出低电平。
3.根据权利要求2所述的检测电路，其特征在于，所述状态机还用于在所述第一比较器输出低电平且所述第二比较器输出低电平的情况下，判定所述阈值选择器输出的％和\与当前状态Sk匹配。
4.根据权利要求2所述的检测电路，其特征在于，所述状态机还用于在所述第一比较器输出低电平且所述第二比较器输出高电平的情况下，输出Sk的下一个状态Sk+1 ;以及在所述第一比较器输出高电平且所述第二比较器输出低电平的情况下，输出Sk的下一个状态Sk-i。
5.根据权利要求I所述的检测电路，其特征在于，所述第一比较器还用于在Vh大于Vref时，输出高电平，在Vh小于Vraf时,输出低电平；所述第二比较器还用于在\大于时,输出高电平，在'小于VMf时，输出低电平。
6.根据权利要求5所述的检测电路，其特征在于，所述状态机还用于在所述第一比较器输出高电平且所述第二比较器输出低电平的情况下，判定所述阈值选择器输出的％和\与当前状态Sk匹配。
7.根据权利要求5所述的检测电路，其特征在于，所述状态机还用于在所述第一比较器输出低电平且所述第二比较器输出低电平的情况下，输出Sk的下一个状态Sk+1 ;以及在所述第一比较器输出高电平且所述第二比较器输出高电平的情况下，输出Sk的下一个状态Sk-i。
8.根据权利要求I至7所述的检测电路，其特征在于，所述阈值选择器由多刀单制开关组成。
9.一种多电源电压的检测方法，其特征在于，包括以下步骤 设置电源电压分压器，所述电源电压分压器与所述阈值选择器连接，将电源电压Vcc划分为N个状态Sk，并通过电阻分压获取与应的边界电压￥1 和VK+1，其中，K=I,.2，......，n ; 设置阈值选择器，所述阈值选择器与所述电源电压分压器和所述状态机连接，根据所述状态机输出的当前状态Sk从所述电源电压分压器中获取对应的电压Vk作为Vh发给所述两个比较器的中的第一比较器，获取对应的电压VK+1作为\发给所述两个比较器的中的第二比较器，其中，Vh大于 设置所述第一比较器，用于比较来自基准电压电路的参考电压Vref与Vh的大小；设置所述第二比较器，用于比较￥%与'的大�。� 设置所述状态机，所述状态机用于在振荡器OSC的每个时钟周期到来时根据所述第一比较器和所述第二比较器的输出结果判断所述阈值选择器输出的Vh和\是否与当前状态Sk匹配，若匹配，则关闭所述状态机的OSC ;否则，开启所述0SC，以提供所述状态机的时钟用于输出Sk的下一个状态Sk+1或sk_lt)
10.根据权利要求5所述的检测电路，其特征在于， 所述第一比较器的高输入端和所述第二比较器的低输入端与连接时，设置所述状态机包括所述状态机在所述第一比较器输出低电平且所述第二比较器输出低电平的情况下，判定所述阈值选择器输出的Vh和\与当前状态Sk匹配； 所述第一比较器的低输入端和所述第二比较器的低输入端与Vref连接时，设置所述状态机包括所述状态机在所述第一比较器输出高电平且所述第二比较器输出低电平的情况下，判定所述阈值选择器输出的Vh和\与当前状态Sk匹配。
全文摘要
本发明公开了一种多电源电压的检测电路及检测方法，该检测电路包括一个电源电压分压器、一个状态机、两个比较器及阈值选择器，其中，电源电压分压器用于将VCC划分为N个状态SK，通过电阻分压获取与SK对应的边界电压VK和VK+1；阈值选择器用于根据状态机输出的当前状态Sk从电源电压分压器中获取对应的电压VK作为VH发给第一比较器，获取对应的电压VK+1作为VL发给第二比较器；第一比较器用于比较Vref与VH的大�。坏诙冉掀饔糜诒冉蟅ref与VL的大�。蛔刺糜谂卸蟅H和VL是否与当前状态Sk匹配，若匹配则关闭状态机的OSC；否则输出Sk的下一个状态Sk+1或Sk-1。通过本发明提高了系统的性能。
文档编号G01R19/165GK102759655SQ201110111780
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者黄雷 申请人:飞兆半导体公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
