一种高压时钟电源的阈值判断方法与流程

本发明属于电源阈值判断，具体涉及一种高压时钟电源的阈值判断方法。

背景技术：

1、在芯片设计中，往往会对部分电压信号进行实时监测，例如以固定单电源电压vcc为例，参考电压为gnd，需要设定vcc正常启动电压阈值vcc_vrising。

2、当芯片上电启动，vcc会缓慢上升，当vcc高于vcc_vrising，相关的其他电路才可以开始工作，否则其他电路必须等待vcc进一步升高，以满足相关电路正常工作要求的最低vcc工作电压。典型的此类阈值电路往往采用基准电压和vcc的分压电压通过电压比较器来判断vcc是否达到翻转阈值，基准电压实现高精度低温漂。当你需要监测高压电压阈值，甚至该正负电源是时钟电源的时候，例如vcc是正电源信号，vss为负电源信号，vcc和vss之差为固定电压信号。这类高压电源的阈值监测，很难采用与基准电压比较的方式实现，因为片上基准电路一般都是低压电路。

3、一般最常用的处理办法就是最简单电阻分压后接施密特反相器等电路，但这样检测阈值的温度特性会非常明显，且工艺批次性差别会很大。所以这类阈值检测电路是很值得研究的。受到低压带隙基准电路设计的灵感，往往会设计一个带隙基准建立的标志信号，而带隙基准电路又必然需要一个最低电源电压。如果能通过调整带隙基准的最低电源电压，就可以用带隙基准电压建立的标志信号作为该电源电压建立的标志信号，只不过将该电路的电源域改为高压电源域，甚至高压时钟电源域。

4、因此，针对上述问题，予以进一步改进。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种高压时钟电源的阈值判断方法，其克服电路设计的复杂度，同时仍满足高精度低温漂需求的高压时钟电源的阈值判断。

2、为达到以上目的，本发明提供一种高压时钟电源的阈值判断方法，通过高压时钟电源的阈值判断电路实现，包括以下步骤：

3、步骤s1：在初始时，正电源vcc和负电源vss之间的压差δv低于压差预设值(即初始时压差很小)，并且电阻r1和电阻r2之间的连接点a的分压值低于电压预设值(即电压很小)，三极管b1的个数大于三极管b2的个数并且晶体管n1和晶体管n2为等比例电流镜，连接点b的电压优先变高，晶体管n1工作在饱和区并且连接点c的电压被拉低，因此实际晶体管n2进入线性区，流过晶体管n1的电流大于流过晶体管n2的电流，此时晶体管n4截止，连接点d的电压为高电平，输出端y为低电平；

4、步骤s2：当压差δv逐渐增大时，连接点a的分压值随之增大，当整个环路建立稳定时，晶体管n1和晶体管n2将实现1：1电流镜并且晶体管n1和晶体管n2进入饱和区，此时连接点c的电压将拉高，晶体管n4导通，从而连接点d的电压被拉低，经过施密特反相器smit1反向使得输出端y为高电平(所以该电路输出y由低变高的指标是环路稳定建立后，n1和n2达到1：1电流镜像)。

5、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，翻转阈值具体实施为：

6、连接点a的电压通过以下公式计算：

7、

8、vcc-vss＝δv

9、

10、当晶体管n1和晶体管n2实现1：1电流镜像时，假设电流均为iptat，该电流为正温度系数电流，三极管b2和三极管b1的发射结差为δvbe＝vbe2-vbe1，则iptat＝δvbe/r4，流过电阻r5的电流就是2*iptat＝2*δvbe/r4，电阻r5上的压降就是2*iptat*r5，根据三极管的原理，δvbe＝vtln(n)，vt为温度的电压当量(常温下，vt＝26mv)，n为三极管b1和三极管b2的数量比，从而根据va经过三极管b2的发射结电压和电阻r5的压降的电压关系，获得va+vbe2+2*iptat*r5＝vcc。

11、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，对正电源vcc进一步推导：

12、va+vbe2+2*iptat*r5＝vcc；

13、

14、

15、

16、压差δv本身为(类似)一个带隙基准电压，分子上第一项vbe2是负温度系数，第二项是正温度系数，通过调整电阻r4和电阻r5的比例，三极管b1和三极管b2的比例，正负温度系数加权后，从而实现零温度系数，并且调整电阻r1和电阻r2的比例，分母的常数项1-k作为共同因数，进而不影响零温度系数的同时能调整压差δv翻转阈值(如此便实现了一个可调整大小的零温阈值判断，同时如果以上各参数比例增加一定的修调，可以实现更好的零温度系数和精度，该电路只有vcc和vss两个信号，对其压差进行判断即可，利用了基准的设计思想实现高精度低温漂的可调整阈值判断，该电路同样适用于高压跳变电源以外其他信号的阈值判断)。

17、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，三极管b1与三极管b2的数量比为n：1，多个三极管b1之间并联。

18、作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，输出端y由低电平变为高电平代表压差δv超过上升沿阈值。

技术特征：

1.一种高压时钟电源的阈值判断方法，通过高压时钟电源的阈值判断电路实现，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高压时钟电源的阈值判断方法，其特征在于，翻转阈值具体实施为：

3.根据权利要求2所述的一种高压时钟电源的阈值判断方法，其特征在于，对正电源vcc进一步推导：

4.根据权利要求3所述的一种高压时钟电源的阈值判断方法，其特征在于，三极管b1与三极管b2的数量比为n：1，多个三极管b1之间并联。

5.根据权利要求4所述的一种高压时钟电源的阈值判断方法，其特征在于，输出端y由低电平变为高电平代表压差δv超过上升沿阈值。

技术总结本发明公开了一种高压时钟电源的阈值判断方法，通过高压时钟电源的阈值判断电路实现，包括步骤S1：在初始时，正电源VCC和负电源VSS之间的压差ΔV低于压差预设值，并且电阻R1和电阻R2之间的连接点A的分压值低于电压预设值，三极管B1的个数大于三极管B2的个数并且晶体管N1和晶体管N2为等比例电流镜，连接点B的电压优先变高，晶体管N1工作在饱和区并且连接点C的电压被拉低。本发明公开的一种高压时钟电源的阈值判断方法，其克服电路设计的复杂度，同时仍满足高精度低温漂需求的高压时钟电源的阈值判断。技术研发人员：卢炜超,沈林峰,史佳卉,潘晓斌,封姣姣,张焘受保护的技术使用者：禾润电子科技（嘉兴）股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13