[實用新型]一種自適應電荷泵與穩壓源雙向切換的傳感器供電系統

有效

• 申請號: 201822186781.4
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN209375442U
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 陳敏
• 申請（專利權）人: 芯海科技（深圳）股份有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H03K17/60;H03F3/68;G01H17/00;G01L1/16
• 代理公司: 深圳市凱達知識產權事務所 44256
• 代理人: 魏慶校

1.一種自適應電荷泵與穩壓源雙向切換的傳感器供電系統，其特征在于，包括有噪聲提取電路、噪聲量化器、電荷泵和穩壓源切換的控制電路、電荷泵電路和穩壓源電路，所述噪聲提取電路接于傳感器的差分電壓信號輸出，用于對差分電壓信號進行處理獲得噪聲能量值，并將噪聲能量值輸出給噪聲量化器；所述噪聲量化器用于將噪聲能量值與設定的噪聲能量閾值比較，輸出控制指令給控制電路；所述控制電路用于根據控制指令進行切換電荷泵電路與穩壓源電路的工作；所述電荷泵電路和穩壓源電路為傳感器提供兩種供電方式。

2.根據權利要求1所述的自適應電荷泵與穩壓源雙向切換的傳感器供電系統，其特征在于，所述的噪聲能量值是指在指定頻帶內與噪聲能量相關的噪聲均方根有效值。

3.根據權利要求1所述的自適應電荷泵與穩壓源雙向切換的傳感器供電系統，其特征在于，所述噪聲提取電路包括依次相連接的轉換電路、-3dB/OCT濾波器、指定頻帶的帶通濾波器、全波整流電路和低通濾波器；所述轉換電路用于將差分電壓信號的雙端輸入信號轉換為單端輸出信號，單端輸出信號在經過-3dB/OCT濾波器、指定頻帶的帶通濾波器、全波整流電路和低通濾波器處理后，獲取噪聲能量值。

4.根據權利要求1所述的自適應電荷泵與穩壓源雙向切換的傳感器供電系統，其特征在于，所述噪聲量化器的比較是指，當噪聲能量值大于噪聲能量閾值時，由控制電路切換為電荷泵電路進行供電，否則切換為穩壓源電路供電。

5.根據權利要求1所述的自適應電荷泵與穩壓源雙向切換的傳感器供電系統，其特征在于，所述電荷泵電路包括電容C₀、電容C₁、充放電開關S1、充放電開關S2、充放電開關S3、充放電開關S4和開關時鐘控制單元；所述開關時鐘控制單元用于控制各個充放電開關的通斷，所述電容C₁的N₁端經過充放電開關S1后接電源VDD，同時還經過充放電開關S4后作為輸出端V_chargepump，并且輸出端V_chargepump經過電容C₀后接地，其N₂端經過充放電開關S3接電源VDD，同時還經過充放電開關S2后接地。

6.根據權利要求5所述的自適應電荷泵與穩壓源雙向切換的傳感器供電系統，其特征在于，所述電荷泵電路還包括有比較檢測電路，比較檢測電路包括跨導放大器OTA1、驅動緩沖器Buffer、電阻R5和電阻R6，跨導放大器OTA1的電流輸入端I₁接控制電路，其正端接參考電平V_ref，輸出端V_chargepump通過電阻R5、電阻R6分壓產生比較電壓V_cp接至OTA1的負端，并且負端經過電阻R6后接地，輸出端V_ota接至驅動緩沖器Buffer，驅動緩沖器Buffer的輸出端V_buf接于控制電路，通過控制電路控制開關時鐘控制單元。

7.根據權利要求1所述的自適應電荷泵與穩壓源雙向切換的傳感器供電系統，其特征在于，所述穩壓源電路包括跨導放大器OTA2、驅動緩沖器Buffer和電容C₀，跨導放大器OTA2的電流輸入端I₂接控制電路，其正端接于參考電平V_ref，其輸出端V_ota接至驅動緩沖器Buffer，驅動緩沖器Buffer的輸出端V_buf經控制電路后接于跨導放大器OTA2的負端，負端且作為穩壓源V_ldo為傳感器供電，負端還經過電容C₀后接地，電容C₀作為穩壓源V_ldo的補償穩定電容。

8.根據權利要求1所述的自適應電荷泵與穩壓源雙向切換的傳感器供電系統，其特征在于，所述控制電路包括開關MP3、開關MP4、開關MP1、開關MP2、開關MN1和反相器Inverter，所述開關MP4連接于電源VDD的輸出電流源I₀與跨導放大器OTA1的電流輸入端I₁之間，所述開關MP3連接于電源VDD的輸出電流源I₀與跨導放大器OTA2的電流輸入端I₂之間，所述開關MP2連接于驅動緩沖器Buffer的輸出端V_buf與跨導放大器OTA2的負端之間，所述開關MP1連接于驅動緩沖器Buffer的輸出端V_buf與開關時鐘控制單元的輸出端V_control之間，開關時鐘控制單元的輸出端V_control通過開關MN1接于地；

噪聲量化器的輸出控制信號V_quantizer接于開關MP2、開關MP3的控制端，并且控制信號V_quantizer經過反相器后接于開關MP1、開關MP4和開關MN1的控制端。