[發明專利]一種低功耗、結構簡易的電壓檢測電路

在審

• 申請號: 202211462911.7
• 申請日: 2022-11-22
• 公開（公告）號: CN115754440A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 李文嘉;權磊;劉浩;楊悅;王峰
• 申請（專利權）人: 無錫中微愛芯電子有限公司
• 主分類號: G01R19/165
• 分類號: G01R19/165;H03K5/24
• 代理公司: 無錫科嘉知信專利代理事務所(普通合伙) 32515
• 代理人: 顧翰林

本發明公開了一種低功耗、結構簡易的電壓檢測電路；包括有MOS管NM1、MOS管NM2、MOS管NM3，電阻R1、電阻R2，反相器INV1、反相器INV2，偏置電流I1、偏置電流I2、偏置電流I3以及穩壓二極管Z1；本發明的電壓檢測電路，利用穩壓二極管的反向擊穿電壓作為電壓檢測電路的判斷閾值，不需要額外電路產生參考電壓；使用恒流源和電流鏡結構的MOS管組成一個簡單的比較器，使用器件少，電路結構更加簡易，面積更小；本發明中的偏置電流較小，為nA級別，與傳統比較器相比，功耗會大大降低。本發明利用穩壓二極管與恒流源和電流鏡構成的簡易比較器的合理使用，使該電路結構簡單，易于集成，且可采用較小偏置電流，功耗很低。

技術領域

本發明屬于模擬集成電路技術領域，具體涉及一種低功耗、結構簡易的電壓檢測電路。

背景技術

電壓檢測電路在許多電源管理電路系統中廣泛使用，例如DC—DC、Charge pump以及電池保護芯片等。電壓檢測電路的基本功能是通過檢測電路中的電壓是否超過安全工作電壓，來改變電路系統中一些電路模塊的工作狀態，用以實現器件的保護。

做電壓檢測的常用方式就是使用傳統的比較器，但是傳統比較器使用的器件很多，還需要額外的偏置電路來產生參考電壓，因此電路復雜度較大，功耗也較大。

現有的在泵電路應用的系統中，需要泵電路輸出一個比電源電壓高的電壓，用于后級電路的驅動，但該電壓不能超過后級電路MOS管的柵源耐壓值，MOS管常采用薄柵氧器件，柵源耐壓值為5.5V左右。為了使泵電路輸出電壓不超過MOS管的柵源耐壓值，使用電壓檢測電路，來檢測泵電路輸出電壓，當輸出電壓達到設定閾值時，比較器輸出由高跳低，將時鐘信號屏蔽，使泵電路輸出電壓不再繼續升高。原理圖如圖2所示：

主要包括電壓檢測模塊100，泵電路，與門AND。

電壓檢測模塊100，包括比較器comp，電阻R1、R2，通過比較VIN與參考電壓VREF的關系，輸出VOUT發生變化，改變泵電路的工作狀態。

泵電路：泵電路實現增壓功能，即VOUT_H最高可達到2*VDD。

VDD為上述系統的電源電壓，VREF為偏置電壓，作為比較器comp的參考電壓，Clk是時鐘信號，電壓域VDD—GND。

由于泵電路輸出VOUT_H最高可達到2*VDD，當VDD電壓在較大范圍內變化時，輸出電壓VOUT_H有可能超出器件耐壓，因此需要比較器對輸出電壓進行檢測，控制泵電路的工作。

工作原理：

上述電路中，當VINVREF，即時，比較器輸出VOUT為高電平。當VINVREF，即時，比較器輸出VOUT為低電平。

當VDD電壓較低，且時，即時，VIN始終小于VREF，比較器comp輸出VOUT始終為高電平，與Clk進行與運算，輸出VIN_L為時鐘信號Clk，泵電路一直正常工作，輸出VOUT_H＝2*VDD。

當時，泵電路的輸出電壓持續上升，當上升至時，比較器comp輸出VOUT為由高電平跳為低電平，與Clk進行與運算，將時鐘屏蔽，輸出VIN_L為低電平，泵電路的輸出VOUT_H不再繼續上升。當輸出VOUT_H下降至以下時，比較器輸出跳高，泵電路再次打開，輸出VOUT_H再次上升。如此反復，最終泵電路的輸出VOUT_H將穩定在所設置的閾值附近；

在傳統的電壓檢測電路中，采用比較器與電阻分壓的檢測方式，存在功耗較大，電路結構復雜，成本高的缺點，為此我們提出一種低功耗、結構簡易的電壓檢測電路。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低功耗、結構簡易的電壓檢測電路，以解決上述背景技術中提出的問題。