[发明专利]一种低启动电流的欠压保护电路

说明书

技术领域：

本申请涉及一种低启动电流的欠压保护电路。

背景技术：

欠压保护是集成电路中常用的保护功能，其作用在于当芯片的供电电源电压下降到 一定程度时，芯片要及时感知到这一状况并采取相应的保护措施，供电电源电压恢复到正 常值后启动芯片正常工作。

传统的欠压保护电路由分压电阻网络、比较器、基准电压源以及控制逻辑组成。 如图1所示，该保护电路包括比较器11、逻辑控制模块12、基准电压源13和由电 阻R1和R2组成的采样电阻网络14，采样电阻网络14采样VDD的电压并把结果送到 比较器11的一输入端，与基准电压源13产生的基准电压进行比较，比较结果输出到 逻辑控制模块12。比较器11根据VDD上的电压给出比较结果，逻辑控制模块12接 收比较器11的输出结果并给出相应的控制信息。

上述欠压保护电路的特点是利用分压电阻网络采样电源电压并与基准电压相比 较。在对芯片功耗要求苛刻的情况下，特别是需要检测高电压的场合，上述传统欠压 保护电路结构的应用将遇到挑战。例如在AC-DC应用环境中，要求检测的电压有时要 达到10V以上，而出于对系统总体效率的考虑，芯片的启动电流往往要求低至几个微 安。上述欠压保护电路比较器加上基准电压源的电流消耗往往就已经有几个微安，所 以检测电阻必须要设计到几兆甚至十几兆方能满足启动之前芯片电流消耗要求。从性 能及面积要求方面上述欠压保护电路结构将难以适应于此类应用。

发明内容：

针对上述问题，本发明利用二极管取代基准电压源，采用几个串联在一起的二极 管来检测输入电源电压，利用一共栅放大器放大检测到的信号，并通过施密特触发器 和缓冲器输出欠压保护控制信号。放大器采用几个以二极管方式连接起来的PMOS晶 体管和NMOS晶体管来偏置。偏置电路具有两种工作模式，利用电源欠压信号进行切 换。当电源电压没有达到预定启动电压值之前，偏置电路以串联二极管方式工作，其 电压电流特性呈现二极管电流电压特征，在启动之前整个电路电流消耗可以控制到一 比较小的值。当整个电路启动后，偏置电路切换到恒流源工作模式，可为电路中其它 功能模块提供一恒定基准电流。

为了实现上述发明目的，本发明公开了一种低启动电流欠压保护电路，其特征在 于，包括：一电源，一输入电源电压检测器，一放大器，一触发器和一反相器，所述 电源的输出端连接所述输入电源电压检测器的输入端，所述输入电源电压检测器的输 出端连接所述放大器的输入端，所述放大器的输出端连接所述触发器的输出端，所述 触发器的输出端连接所述缓冲器。

比较好的是，所述缓冲器包括两级反相器组成；所述电源电压检测器进一步包括 若干二极管、一电阻和一PMOS晶体管组成，其中，第一二极管的阴极直接与所述电 源输入端相连，第一二极管的阳极连接到第二二极管的阴极和电阻的第二端，第二二 极管的阳极连接到第三二极管的阴极，第三二极管的阳极连接到所述放大器的输入 端，所述PMOS晶体管的源极连接到所述电源的输入端，其栅极连接到所述缓冲器中 第二级反相器的输出端，其漏极连接到所述电阻的第一端。

比较好的是，所述三个二极管是齐纳二极管。

比较好的是，所述放大器由六个PMOS晶体管、两个NMOS晶体管、两个电阻和一 电容组成，其中，第一NMOS晶体管的源极与第三二极管的阳极相连，作为所述放大 器的输入端，并经由第一电阻连接到地，第一NMOS晶体管的漏极作为所述放大器的 输出端，与所述电容第一端相连，并与第一PMOS晶体管的漏极相连，所述电容的第 二端连结到地，第二NMOS晶体管为所述放大器偏置电路的一部分，其源极经由第二 电阻连接到地，其漏极连接第二PMOS晶体管的漏极，第一NMOS晶体管的栅极与第二 NMOS晶体管的栅极连接在一起，第二PMOS晶体管的栅极和漏极连接在一起，第一、 第二两个PMOS栅极连接在一起，源极分别连接到第三和第四PMOS晶体管的漏极，第 三、第四PMOS晶体管的栅极连接在一起并连接到第六PMOS晶体管的栅极组成电流镜 结构，第三、四、六PMOS晶体管的源极都连接至电源输入线，第五PMOS晶体管的源 极连接到第六PMOS晶体管的栅极和漏极，其漏极连接到第二PMOS晶体管的源极，其 栅极连接到所述缓冲器第一级反相器输出，所述放大器的输出端连接到所述触发器的 输入端。