CN101071978A - 启动电路、低电压误动作防止电路、电源电路及电子设备 - Google Patents

启动电路、低电压误动作防止电路、电源电路及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明的课题是减少启动电路的消耗功率。启动电路(16)接受启动信号(PWR_ON)并由启动信号(PWR_ON)被指示启动时，实行规定的时序，所述启动信号指示将搭载了本电路的设备启动。振荡器(50)生成时钟信号CK。时序电路(52)接受启动信号(PWR_ON)以及从振荡器(50)输出的时钟信号CK，通过启动信号(PWR_ON)转变到规定的电平，对时钟信号CK进行计数而测定时间，并以规定的定时实行规定的事件。在搭载了电路的设备的电源开关被按下的期间，在启动信号(PWR_ON)成为规定的电平时，振荡器(50)在启动信号(PWR_ON)为规定电平的期间进行动作。

Description

启动电路、低电压误动作防止电路、电源电路及电子设备
技术领域
本发明涉及启动电路，用于控制电子设备等的启动时的时序。
背景技术
在近年的携带电路、PDA(Personal Digital Assistant)、笔记本型个人计算机等的各种电子设备中，被搭载了进行数字信号处理的CPU(CentralProcessing Unit)、其他DSP(Digital Signal Processor)或者液晶面板、其他模拟电路等很多的电子电路。这些电子电路从电池或使电池电压稳定的电源电路接受电力供给而动作。
其中，在电子电路中，分别被规定稳定动作保证电压，当所供给的电压变为稳定动作保证电压以下时，该电子电路将不能正常地动作。因此，在这样的电子设备中，装备低电压误动作防止功能(Under Voltage Lock Out，以下称为UVLO)，用于监视电池电压等，并控制各电子电路的启动以及结束的时序。例如，在专利文献1、2中公开了相关技术。
[专利文献1]特开2004-22947号公报
[专利文献2]特开2004-126922号公报
[专利文献3]特开2003-209461号公报
UVLO电路是，将电池电压等的成为监视对象的电压(以下也称为监视电压)与规定的阈值电压进行比较，在电池电压超过阈值电压时，实行规定的启动时序，而且在电池电压低于阈值电压时，实行规定的结束时序。在UVLO电路中，被内置用于实行规定的时序的电路(以下，在说明书中称为启动电路)。通过UVLO电路而被允许启动开始时，启动电路以规定的顺序、定时实行规定的事件。
启动电路为了决定用于实行规定的事件的定时，必须测定时间。作为时间测定的方法，一般使用振荡器而生成时钟信号，对时钟信号计数规定数的方法。但是，因振荡器消耗功率大，所以会妨碍电路的低消耗功率化。
发明内容
本发明鉴于这样的课题而完成，其目的在于提供一种降低消耗功率的启动电路。
本发明的一种方案是启动电路，其接受用于指示将搭载了本电路的设备启动的启动信号，并在通过该启动信号而被指示启动时，实行规定的时序。该启动电路包括：振荡器，生成时钟信号；时序电路，接受所述启动信号以及从所述振荡器输出的所述时钟信号，通过所述启动信号转变到规定的电平，对所述时钟信号进行计数从而测定时间，以规定的定时实行规定的事件；在搭载了电路的设备的电源开关被按下的期间，所述启动信号变为所述规定电平时，所述振荡器在所述启动信号为所述规定电平的期间进行动作。
根据这种方案，振荡器在电源开关被按下的期间导通，之后截止。其结果，在启动电路完成规定的时序，之后，由用户结束按下电源开关时，振荡器停止，所以在结束启动时序后，在不需要时钟信号的期间，可以降低振荡器的消耗功率。
在一个方案中，时序电路包括被设定了规定的暂停时间的计数器，以暂停的定时停止所述振荡器的动作。
根据这种方案，即使在通过电源开关之外接受了启动指示的情况下，也可以使振荡器在暂停的时候停止，所以结束启动时序，在不需要时钟的时候防止振荡器动作，可减少消耗功率。
本发明的其他方案是一种低电压误动作防止电路，其监视输入电压，并在该输入电压满足规定的条件时，实行规定的时序。该低电压误动作防止电路包括：电压比较部分，将所述输入电压与规定的阈值电压进行比较，并输出比较信号；上述任意方式的启动电路，被输入所述电压比较部分的输出信号。启动电路参照所述比较信号，在所述输入电压高于所述阈值电压的状态下，通过所述启动信号而被指示启动时，实行所述规定的时序。
根据这种方案，低电压误动作防止电路的振荡器在不需要动作时停止，所以可以降低消耗功率。
本发明的另一方案是一种电源电路，使电源电压稳定并提供给负载，包括：稳压器电路，使电源电压稳定并提供给负载；上述方式的低电压误动作防止电路，其将电源电压作为输入电压来监视，并控制稳压器电路的导通/截止的时序。
在一个方案中，稳压器电路和低电压误动作防止电路也可以被一体集成在一个半导体衬底上。“一体集成”包括：电路的结构元件的全部形成在半导体衬底上的情况或电路的主要构成元件被一体集成的情况，用于电路常数的调节的一部分电阻或电容器等也可以设置在半导体衬底的外部。通过将电源电路作为一个LSI而集成，可以削减电路面积。
本发明的其他方案是一种电子设备。该电子设备包括：电池；上述的电源电路，使电池的电压稳定并提供给负载。
本发明的其他方案是一种启动方法，监视启动信号，并在被指示启动时，实行规定的时序，其特征在于，该方法包括：当所述启动信号转变到指示设备的启动的规定电平时，启动振荡器的步骤；对由所述振荡器生成的时钟信号进行计数，以规定的定时实行规定的事件的步骤；在搭载了电路的设备的电源开关被按下的期间，所述启动信号变为所述规定电平时，如果所述启动信号从所述规定电平转变到其他电平，则停止所述振荡器的步骤。
一种方案的启动方法也可以还包括，对由所述振荡器生成的时钟进行计数，如果经过规定的暂停期间，则停止所述振荡器的动作的步骤。
应该指出，上述结构部件的任意组合或重新配置等作为本发明的实施方式都是有效的并包含在本发明中。
此外，发明内容不必论述本发明的全部必要特征，以使本发明也可以是这些论述特征的子组合。
附图说明
参照示范性而不是限定性的附图，利用实例方式来说明实施方式，在以下附图中相同的元件被附加相同的标号，其中：
图1是表示实施方式的UVLO电路的结构的电路图；
图2是适合使用图1的UVLO电路的电源电路以及电子设备整体的方框图；
图3是表示实施方式的启动电路的结构的电路图；
图4是表示本实施方式的包括UVLO电路的电源电路的启动时的动作状态的时序图。
具体实施方式
下面基于示例性说明本发明而不是限定本发明的范围的优选实施方式，来说明本发明。实施方式中论述的所有特征和其组合都不是本发明所必需的。
以下，参照附图说明本发明的实施方式的低电压误动作防止电路。对各图中所示的相同或同等的结构元件、构件、处理附加相同的标号，并适当地省略重复的说明。
图1是表示实施方式的UVLO电路10的结构的电路图。而且，图2是适合使用图1的UVLO电路10的电源电路100以及电子设备1000的整体的方框图。首先，参照图2，说明电子设备1000整体的结构。电子设备1000例如是，携带电话终端或PDA、笔记本型PC等电池驱动型的信息终端设备。电子设备1000包括：电源电路100、电池200、电源开关210、CPU300。
CPU300是控制电子设备1000整体且实行各种运算处理的处理器，通过电源电路100提供的电源电压Vdd1～Vdd3而被驱动。以下，将电源电压Vdd1～Vdd3简称为电源电压Vdd。CPU300被构成为，为高效率地动作而使每电路块以不同的电源电压动作，而且也可以构成为供给功率分别导通/截止。例如，电源电压Vdd1～Vdd3分别提供到核心块、存储块、输入输出(I/O)块。而且，CPU300中，输入来自电源电路100的复位信号RST。复位信号RST是，从电源电路100对CPU300通知已结束电源电压Vdd的供给的意旨，或者通知低电压状态的信号。
实际上，被电源电路100驱动的负载并不限定于CPU300，取代它或者除此之外，也可以驱动其他的DSP或发光二极管等。
电源开关210是用户用于指示电子设备1000的电源的接通断开的输入装置，在电子设备1000为非动作状态，用户将电源开关210持续按下规定时间Tp1，则开始启动。在电源开关210被按下的期间，将成为高电平的启动信号(通电信号)PWR_ON输出到电源电路100。
电池200是锂(Li)离子电池等的二次电池，输出2V到4.2V左右的电池电压Vbat。电池电压Vbat因耗电而降低，同时通过充电而上升。
电源电路100作为输入输出用的端子而具有：电池端子102、复位端子104、电源端子106、108、110、AC端子112、通电(power on)端子114。电池端子102连接到电池200。复位端子104、电源端子106、108、110都连接到CPU300。AC端子112连接到外部的电源电路。外部的电源电路是例如将商用交流电压变换为直流电压的所谓的AC转换器(adapter)。通电端子114中被输入上述的启动信号PWR_ON。
供给到CPU300的电源电压Vdd需要被稳定在2V或者其以下的规定电压上。另一方面，电池200的电池电压Vbat是2V～4.2V左右。因此，电源电路100将从电池200供给到的电池电压Vbat进行降压并稳定在与电池电压Vbat值无关的一定值后，再提供给CPU300。
电源电路100具有：UVLO电路10、第1稳压器电路30、第2稳压器电路32、第3稳压器电路34、充电电路40。当AC端子112连接到AC转换器时，充电电路40中被供给直流电压Vext。此时，充电电路40对电池200供给充电电流，将电池200充电到4.2V左右。
第1稳压器电路30、第2稳压器电路32、第3稳压器电路34上，通过电池端子102而被供给电池电压Vbat。第1稳压器电路30、第2稳压器电路32、第3稳压器电路34是线性稳压器，分别将电池电压Vbat降压，并输出被稳定过的电源电压Vdd1～Vdd3，并通过电源端子106、108、110而输出到CPU300。
UVLO电路10被输入作为输入电压的电池电压Vbat，同时被输入启动信号PWR_ON。
UVLO电路10监视电池电压Vbat，判定所监视的电池电压Vbat是否满足规定的条件。而且，在电池电压Vbat满足了规定的条件的状态下，启动信号PWR_ON成为高电平时，UVLO电路10实行规定的时序。本实施方式中，在电池电压Vbat高于预先决定的阈值电压时，UVLO电路10依次启动第1稳压器电路30、第2稳压器电路32、第3稳压器电路34，而结束启动时，对CPU300输出复位信号RST。
UVLO电路10分别对第1稳压器电路30、第2稳压器电路32、第3稳压器电路34输出第1时序信号SEQ1、第2时序信号SEQ2、第3时序信号SEQ3。UVLO电路10在成为可启动状态时，依次将第1时序信号SEQ1～第3时序信号SEQ3切换为高电平。第1稳压器电路30～第3稳压器电路34在被输入高电平的时序信号SEQ1～SEQ3时，开始稳定动作，并输出电源电压Vdd1～Vdd3。
以下，返回到图1，说明UVLO电路10的结构以及动作。UVLO电路10包括电压比较部分20、启动电路16、电压控制部分18。
电压比较部分20将作为输入电压的电池电压Vbat与规定的阈值电压Vth进行比较，在Vbat＞Vth时输出成为高电平的UVLO信号(以下也称为比较信号)S_UVLO。电压比较部分20中的阈值电压Vth也可以对应电源电路100的状态而被适当地切换。例如，阈值电压Vth中被设定迟滞(hysteresis)。另外，电压比较部分20也可以将电池电压Vbat直接与阈值电压Vth进行比较，也可以由电阻等进行分压后与阈值电压Vth进行比较。在本实施方式中，设为直接比较。
在本实施方式中，电压比较部分20的阈值电压Vth被构成为，可切换第1电压值Vth1和比第1电压值Vth1设定得低的第2电压值Vth2。其中，第1电压值Vth1被设定为高于CPU300可动作并且可从非启动状态到启动状态移动的电压。另一方面，第2电压值Vth2被设定为高于CPU300从非启动状态到启动状态的移动是不可能但可动作的电压。这种条件下，设定第1、第2电压值，则成为Vth1＞Vth2。第1电压值Vth1、第2电压值Vth2只要适当地设定为可对应于CPU300稳定动作的电压即可，例如，被设定为Vth1＝2.4V、Vth2＝2.8V。
启动电路16接受比较信号S_UVLO和启动信号PWR_ON，比较信号S_UVLO从电压比较器20输出，而启动信号PWR_ON指示搭载了UVLO电路10的电子设备1000的启动。在UVLO信号S_UVLO为高电平即表示Vbat＞Vth的状态下，启动信号PWR_ON成为高电平并指示启动时，启动电路16使第1时序信号SEQ1～第3时序信号SEQ3依次成为高电平，之后使复位信号RST成为高电平。
图3是表示实施方式的启动电路16的结构的电路图。在比较信号S_UVLO为高电平的状态，即电池电压Vbat高于阈值电压Vth的状态下，启动信号PWR_ON成为高电平而被指示启动时，启动电路16实行规定的时序。启动电路16包括振荡器50、时序电路52、“与”门56。
振荡器50具有启动(enable)端子(EN)，生成时钟信号CK。振荡器50在对启动端子输入高电平的期间，成为动作状态，开始生成时钟信号CK。
“与”门56将比较信号S_UVLO和启动信号PWR_ON的“与”作为时序导通信号SEQ_ON而输出。时序电路52接受时序接通信号SEQ_ON以及振荡器50输出的时钟信号CK。在启动信号PWR_ON转变到高电平，时序导通信号SEQ_ON成为高电平时，时序电路52通过内部的定时电路54，对时钟信号CK计数从而测定时间，以规定的定时，将第1时序信号SEQ1～第3时序信号SEQ3以及复位信号RST依次切换为高电平。
而且，定时电路54中被设定暂停时间Tp3。当定时电路54对时钟信号CK计数并暂停时，对振荡器50的禁止(disable)端子DIS发送信号，停止振荡器50的动作。暂停时间Tp3设定为充分大于启动电路16的启动时序需要的时间Tp2。
对如上构成的电源电路100的动作进行说明。图4是表示本实施方式的包括UVLO电路10的电源电路100的启动时的动作状态的时序图。
图4是从上起依次表示启动信号PWR_ON、第1时序信号SEQ1、第2时序信号SEQ2、第3时序信号SEQ3、复位信号RST、振荡器50的动作状态。在图4的时序图中，Vbat＞Vth成立，因此，启动信号PWR_ON的逻辑值和时序接通信号SEQ_ON的逻辑值相等。
用户在时刻t0按下电源开关210时，启动信号PWR_ON成为高电平。接受该信号，振荡器50开始动作，并开始生成时钟信号CK。时序电路52通过在时刻t0成为高电平的时序接通信号SEQ_ON，开始对时钟信号CK计数且测定时间。时序电路52，在从时刻t0经过了时间τ1后的时刻t1，使第1时序信号SEQ1为高电平，在经过了时间τ2后的时刻t2，使第2时序信号SEQ2为高电平，在经过了时间τ3后的时刻t3，使第3时序信号SEQ3为高电平，依次启动第1稳压器电路30、第2稳压器电路32、第3稳压器电路34，对CPU300提供电压。
而且，在从对第3稳压器电路34指示了启动的时刻t3起经过了时间τ4后的时刻t4，将复位信号RST切换为高电平，对CPU300通知启动结束。
之后，在时刻t5，用户停止按下电源开关210时，启动信号PWR_ON转变为低电平，由此振荡器50停止。
这样，根据本实施方式的电源电路100，振荡器50在电源开关210被按下的期间t0～t1导通，之后截止。为了识别按下电源开关为有效，设应按下开关的时间为Tp1、结束一连串的启动时序为止的时间为Tp2，则在Tp1＞Tp2的条件成立的情况下，因启动时序结束之后，启动信号PWR_ON转变为低电平，所以在启动时序之中，可以使振荡器50适当地动作，同时在完成启动时序之后，可以停止振荡器50。其结果，在结束启动时序之后，不需要时钟信号CK的期间，可以降低振荡器50的消耗功率。
而且，通过在定时电路54中设定暂停时间Tp3，即使用户持续按下电源开关210的情况下，也可以在启动结束之后，适当地停止振荡器50。而且，通过设定暂停时间，也可以应对来自电源开关210以外的启动信号。例如，启动信号也可以是，随着用于与携带电话终端的外部设备的连接所设置的连接器(connector)的状态而变化的信号。这种情况下，通过将暂停时间比启动电路16的启动时序结束时间Tp2设定得长，也可以可靠地将振荡器50停止。
而且，在本实施方式中，因将振荡器50的导通/截止直接对应于有无按下电源开关210，所以可以简化电路。而且，通过暂停而将振荡器50停止的功能也是利用启动电路16内部的时序电路54，所以无需将电路规模变大也能够实现低消耗功率。
以上，基于实施方式说明了本发明，但实施方式仅限于表示本发明的原理、应用，就实施方式来说，不言而喻，在不脱离权利要求范围所规定的本发明的思想的范围内，可以有很多变形例或配置的变更。
例如，在实施方式中，说明了对CPU300供给电源电压的时序进行控制的情况，但是本发明并不限定于此，也可以对其它电路块的启动、结束时序进行控制。
此外，电源电路100的第1稳压器电路30～第3稳压器电路34也可以是串联稳压器(series regulator)(LDO：Low Drop Output)，也可以是开关型稳压器。而且也可以是电荷泵电路。
而且，实施方式的UVLO电路10的用途并不限定于电源电路100，可以用在监视输入电压并控制其它电路块的启动时序的各种应用中。
另外，通过UVLO电路10而监视到的输入电压并不限定于从电池输出的电压，也可以是其它电压。而且，在实施方式中，作为启动信号，是对应于电源开关的状态的信号PWR_ON，但UVLO电路10也可以参照其它启动信号。例如，作为其它启动信号，也可以是对应于电池200是否在充电中的状态的信号。这种信号例如，可以通过是否对AC端子112提供电压来判定。而且，UVLO电路10也可以基于对这些多个启动信号进行逻辑运算而得到的信号和比较信号S_UVLO，切换阈值电压Vth。
而且，在本实施方式中，高电平、低电平的逻辑值的设定是一个例子，通过反相器等适当地反转而可自由地变更。
已经利用特定的术语说明了本发明的优选实施方式，但这类说明仅用于解释目的，应该指出，可以进行各种变更和改进而不脱离本发明权利要求的精神或范围。

Claims (8)

1.一种启动电路，其接受用于指示将搭载了本电路的设备启动的启动信号，并在通过该启动信号而被指示启动时，实行规定的时序，其特征在于，它包括：
振荡器，生成时钟信号；以及
时序电路，接受所述启动信号以及从所述振荡器输出的所述时钟信号，以所述启动信号转变到规定的电平为机，对所述时钟信号进行计数从而测定时间，以规定的定时实行规定的事件，
在搭载了电路的设备的电源开关被按下的期间，所述启动信号变为所述规定电平，而所述振荡器在所述启动信号为所述规定电平的期间进行动作。
2.如权利要求1所述的启动电路，其特征在于，
所述时序电路包括被设定了规定的暂停时间的计数器，以暂停的定时停止所述振荡器的动作。
3.一种低电压误动作防止电路，其监视输入电压，并在该输入电压满足规定的条件时，实行规定的时序，其特征在于，它包括：
电压比较部分，将所述输入电压与规定的阈值电压进行比较，并输出比较信号；以及
权利要求1或2所述的启动电路，其被输入所述电压比较部分的输出信号，
所述启动电路参照所述比较信号，在所述输入电压高于所述阈值电压的状态下，通过所述启动信号而被指示启动时，实行所述规定的时序。
4.一种电源电路，使电源电压稳定并提供给负载，其特征在于，它包括：
稳压器电路，使所述电源电压稳定并提供给所述负载；以及
权利要求3所述的低电压误动作防止电路，其将所述电源电压作为输入电压来监视，并控制所述稳压器电路的导通/截止的时序。
5.如权利要求4所述的电源电路，其特征在于，
所述稳压器电路和所述低电压误动作防止电路被一体集成在一个半导体衬底上。
6.一种电子设备，其特征在于，它包括：
电池；以及
权利要求5所述的电源电路，使所述电池的电压稳定并提供给负载。
7.一种启动方法，监视启动信号，并在被指示启动时，实行规定的时序，其特征在于，该方法包括：
当所述启动信号转变到指示设备的启动的规定电平时，启动振荡器的步骤；
对由所述振荡器生成的时钟信号进行计数，以规定的定时实行规定的事件的步骤；以及
在搭载了电路的设备的电源开关被按下的期间，所述启动信号变为所述规定电平，而如果所述启动信号从所述规定电平转变到其他电平，则停止所述振荡器的步骤。
8.如权利要求7所述的启动方法，其特征在于，还包括：
对由所述振荡器生成的时钟进行计数，如果经过规定的暂停期间，则停止所述振荡器的动作的步骤。
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