KR20230100700A - 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로 - Google Patents

고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로 Download PDF

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KR20230100700A
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시앙양 지앙
링 린
원저 왕
옌 딩
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항저우 반고 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

본 발명은 전원 검출 회로, 저 전력 소비 제어 모듈, 주전원 제어 모듈, 저 전력 소비 전원 전환 스위치, 주전원 전환 스위치, 저 전력 소비 영역 부하 및 주전원 영역 부하를 포함하되; 여기서, 전원 검출 회로의 입력단은 상용 전원 및 배터리 전원에 각각 연결되어 상기 두 종류의 전원을 검출하고; 전원 검출 회로의 하나의 출력은 저 전력 소비 제어 모듈의 입력단에 연결되고, 저 전력 소비 제어 모듈의 출력은 저 전력 소비 전원 전환 스위치의 입력단에 연결되며, 저 전력 소비 전원 전환 스위치의 출력은 저 전력 소비 영역 부하에 연결되고; 다른 하나의 출력은 주전원 제어 모듈의 입력단에 연결되고, 주전원 제어 모듈의 출력은 주전원 전환 스위치의 입력단에 연결되며, 주전원 전환 스위치의 출력은 주전원 영역 부하에 연결되는 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로를 개시한다.

Description

고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로
본 발명은 전원 스위칭 회로, 특히는 고신뢰성 온칩(ON-CHIP) 전원 스위칭 회로에 관한 것이다.
메인 제어 칩은 전원 구조 상 두 가지 영역으로 나뉘는 바, 하나는 CPU, 메모리, 주변 기기 등 대부분의 기능 모듈이 배치된 주전원 영역이고; 다른 하나는 수정 발진기 클럭, RTC 모듈 등이 배치되는 RTC 전원 영역으로 상시 켜져 있어야 하는 회로이다. RTC-Only 모드에 진입하는 경우를 빼고, 주전원 영역은 항상 전원이 공급되어야 하는 바, 상용 전원이 있을 때는 상용 전원에 의해 전원이 공급되고, 상용 전원이 없을 때는 배터리 전원으로 스위칭되어 전원이 공급되며, 이러한 스위칭은 일반적으로 칩 외부에서 이루어진다. 도 3을 참조하면, 역류를 방지하기 위해 상용 전원(통상적으로 정류기 브리지를 통과하고 LDO에 의해 변환된 후 전원을 공급함)과 배터리는 각각 하나의 다이오드에 직렬로 연결된 후 다시 칩에 전원 입력(VDD)을 공급한다. 일반적으로 상용 전원은 배터리 전압보다 높으므로 정상적인 상황에서는 상용 전원으로 전원을 공급하지만, 이러한 구조는 다이오드의 BOM 비용 외에도 다이오드의 도통 전압 강하로 인해 배터리의 내구성을 크게 감소시키는 불가피한 단점이 존재한다.
BOM 비용을 절감하기 위해, 기존의 방안에서는 전원 스위칭을 칩 내부에 넣어 구현하고 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 2개의 내부 스위치를 통해 직접적으로 전원 스위칭을 구현하면 BOM 비용 증가 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 다이오드 도통 전압 강하 문제도 해결할 수 있다.
그러나 이러한 설계는 신뢰성을 보장하기 어렵고, 배터리 전원 제어 신호(VBAT_SEL)와 상용 전원제어 신호(VDD_SEL)가 중첩 시퀀스가 되도록 하는 경우 VDDRTC 전압이 저하되어 시스템이 리셋되는 현상이 발생하고; VBAT_SEL와 VDD_SEL가 비중첩 시퀀스가 되도록 하는 경우 SW0과 SW1이 동시에 도통되는 가능성이 존재하며, SW0 및 SW1을 통과하는 전류가 크고 일반적으로 10mA 이상이므로, SW0 및 SW1의 도통 임피던스가 작아야 하지만, VDD와 BATRTC의 전압차가 매우 큰 경우가 존재하며, 이러한 경우 VDD의 전원이 매우 크게 배터리에 역류하여 배터리가 손상되고 배터리의 수명에 영향을 미친다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 기존 기술의 부족함에 대하여 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 전원 검출 회로, 저 전력 소비 제어 모듈, 주전원 제어 모듈, 저 전력 소비 전원 전환 스위치, 주전원 전환 스위치, 저 전력 소비 영역 부하 및 주전원 영역 부하를 포함하되;
전원 검출 회로의 입력단은 상용 전원(VDD) 및 배터리 전원(BATRTC)에 각각 연결되어 상기 두 종류의 전원을 검출하고;
전원 검출 회로에는 2개의 출력이 있고, 그 중 하나의 출력은 저 전력 소비 제어 모듈의 입력단에 연결되고, 저 전력 소비 제어 모듈의 출력은 저 전력 소비 전원 전환 스위치의 입력단에 연결되며, 저 전력 소비 전원 전환 스위치의 출력은 저 전력 소비 영역 부하에 연결되고;
전원 검출 회로의 다른 하나의 출력은 주전원 제어 모듈의 입력단에 연결되고, 주전원 제어 모듈의 출력은 주전원 전환 스위치의 입력단에 연결되며, 주전원 전환 스위치의 출력은 주전원 영역 부하에 연결되는 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로를 개시한다.
본 발명에 따른 전원 검출 회로는 제1 저항(R0), 제2 저항(R1) 및 비교기(COMP)를 포함하되;
여기서, 제1 저항(R0)의 플러스단은 상용 전원(VDD)에 연결되고, 마이너스단은 비교기(COMP)의 순방향 입력단에 연결되며;
제2 저항(R1)의 플러스단은 배터리 전원(BATRTC)에 연결되고, 마이너스단은 비교기(COMP)의 역방향 입력단에 연결된다.
본 발명에 따른 저 전력 소비 제어 모듈은 비중첩 제어 신호를 생성하는 제1 인버터(INV)를 포함하되;
여기서, 제1 인버터(INV)의 입력단은 비교기(COMP)의 출력단에 연결되고, 제1 인버터(INV)의 출력단은 저 전력 소비 전원 전환 스위치에 연결된다.
본 발명에 따른 주전원 제어 모듈은 2상 비중첩 시퀀스 생성기(S1), 제2 인버터(INV1) 및 제3 인버터(INV2)를 포함하되;
여기서, 2상 비중첩 시퀀스 생성기(S1)의 입력단은 비교기의 출력단(LP_SEL)에 연결되고, 2상 비중첩 시퀀스 생성기(S1)의 출력은 제2 인버터(INV1)와 제3 인버터(INV2)의 입력단에 연결되며;
제2 인버터의 출력단은 제3 스위치(SW2)에 연결되고;
제3 인버터의 출력단은 제4 스위치(SW3)에 연결된다.
본 발명에 따른 저 전력 소비 전원 전환 스위치는 제1 스위치(SW0) 및 제2 스위치(SW1)를 포함하되;
여기서, 제1 스위치(SW0)의 게이트단은 비교기(COMP)의 출력단에 연결되고, 제1 스위치(SW0)의 소스단은 배터리 전원(BATRTC)에 연결되며, 제1 스위치(SW0)의 서브스트레이트 및 드레인단은 저 전력 소비 영역 부하와 제2 스위치(SW1)의 드레인단 및 서브스트레이트에 연결되고;
제2 스위치(SW1)의 게이트단은 제1 인버터(INV)의 출력단에 연결되고, 제2 스위치(SW1)의 소스단은 상용 전원(VDD)에 연결된다.
본 발명에 따른 주전원 전환 스위치는 제3 스위치(SW2) 및 제4 스위치(SW3)를 포함하되;
여기서 제3 스위치(SW2)의 게이트단은 주전원 제어 모듈의 출력단에 연결되고, 제3 스위치(SW2)의 소스단은 배터리 전원(BATRTC)에 연결되며, 제3 스위치(SW2)의 서브스트레이트 및 드레인단은 주전원 영역 부하와 SW3의 드레인단 및 서브스트레이트에 연결되고;
제4 스위치(SW3)의 게이트단은 주전원 제어 모듈에 연결되고, 제4 스위치(SW3)의 소스단은 상용 전원(VDD)에 연결된다.
본 발명에 따른 저 전력 소비 영역 부하는 최소 시스템 작동 기준 전압 생성 회로(BGR), 저 전력 소비 기준 회로(LPVERF), 클럭 생성 모듈(CLK_GEN) 및 파워 온 리셋(POR) 모듈을 포함하고;
상기 주전원 영역 부하는 주전압 레귤레이터(MainLDO), 입출력(IO), 아날로그-디지털 변환기(ADC) 및 위상 고정 루프(PLL) 모듈을 포함한다.
본 발명에 따른 제1 스위치(SW0) 및 제2 스위치(SW1)는 MOS 스위치이고;
제1 스위치(SW0) 및 제2 스위치(SW1)의 크기는 전류에 따라 설정되어, 저 전력 소비 영역 부하가 정상적으로 작동할 때 상기 스위치의 도통 임피던스가 가장 높도록 한다.
본 발명에 따른 제1 스위치(SW0) 및 제2 스위치(SW1)의 제어 신호는 비중첩 신호이며 저 전력 소비 제어 모듈에 의해 생성된다.
본 발명에 따른 회로에서 제1 저항(R0) 및 제2 저항(R1)은 정전기 보호(ESD) 저항으로서 비교기(COMP)의 게이트단이 손상되는 것을 방지한다.
1. 본 발명에서 제공되는 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로는 외부에 전원 스위칭 다이오드를 추가할 필요 없이 칩 내에서 전원 스위칭 회로가 완성되어 BOM 비용을 절감한다.
2. 본 발명에서 제공되는 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로는 외부 다이오드가 없어 다이오드의 전압 강하로 인해 배터리의 내구성이 저하되는 현상이 발생하지 않는다.
3. 본 발명에서 제공되는 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로는 내부의 고전류 스위치가 비중첩 제어 시퀀스를 사용하여 고전류 스위치가 동시에 도통되지 않도록 함으로써, VDD가 배터리에 고전류로 역류되는 것을 방지하여 배터리 수명이 줄어드는 것을 방지하고, 또한 내부에 상시 켜져 있어야 하는 등 최소 시스템을 보장하는 부분은 양자택일의 설계를 사용하여 내부 도통의 신뢰성을 보장한다.
아래 첨부된 도면 및 구체적인 실시형태와 결부하여 본 발명을 더 상세히 설명함으로써, 본 발명의 상술한 및/또는 다른 측면의 장점이 더욱 명확해지도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 회로 모듈의 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 회로의 모식도이다.
도 3은 종래의 전원 스위칭 회로의 모식도이다.
도 4는 기존의 온칩 전원 스위칭 회로의 모식도이다.
도 5는 주전원 제어 모듈의 회로 모식도이다.
본 발명은 시스템 전원을 저 전력 소비와 고 전력 소비 영역 2 가지 전압 영역으로 나눈다. 전원 스위칭 모듈 및 최소 시스템 작동 기준 전압 생성 회로(Bandgap Reference-BGR), 파워 온 리셋(Power On Reset-POR), 저항 커패시턴스 발진기(RCOSC) 등 모듈은 저 전력 소비 영역(low power domain)에 배치되고, 고전력 및 저 강하 주전압 레귤레이터(Main low dropout regulator-MAIN LDO), 입출력 PAD(Input/Output-IO), 위상 고정 루프(Phase Locked Loop-PLL) 등 모듈은 주전원 영역(Main Power Domain)에 배치된다.
저 전력 소비 영역은 주전원 입력(VDD), 배터리 입력(BATRTC)을 MOS스위치 SW1 및 SW0을 통해 저 전력 소비 공급 전원(VDDLP)을 생성한다. 설계에서 스위치 SW0 및 스위치 SW1의 크기는 전류의 크기에 따라 설계되며, 저 전력 소비 영역(Low Power Domain)의 각 모듈이 정상적으로 작동하는 동시에 스위치의 도통 임피던스가 가장 높도록 보장하는 것을 주요 원칙으로 한다. 예를 들어, 저 전력 소비 영역(low power domain)의 모든 모듈의 전류가 10uA일 때, 모든 모듈의 최저 공급 전압이 1.8V이고 정상 시스템에 요구되는 배터리 또는 주전원이 2V이면, SW0 및 SW1의 도통 임피던스는 (2-1.8)/10u=20k로 설계된다. VDDLP 전원이 상시 켜져 있도록 하고, 전원 스위칭으로 인해 스위칭 로직이 다운되어 VDDLP가 셧다운되거나 전압이 지나치게 떨어지지 않도록 하기 위해, SW0 및 SW1의 제어 신호 LP_SEL 및 LP_SELN가 중첩되지 않도록 설계하여 비교기(COMP)의 출력 결과가 무엇이든 하나의 전원이 선택되도록 한다. 상기 회로에서 R0, R1은 ESD 보호 저항으로서, 비교기(COMP)의 게이트단(GATE)이 손상되지 않도록 방지한다. 2상 비중첩 제어 신호 LP_SEL와 LP_SELN는 하나의 인버터(INV)를 통해 직접 생성되며, 상기 생성 회로는 단지 하나의 구현 형태일 뿐 비중첩 제어 로직은 다른 구현 형태로 생성될 수도 있다. VDD>BATRTC일 때 비교기의 출력 LP_SEL은 하이 레벨이고 LPSELN은 로우 레벨이며, SW1은 도통되고 SW0은 오프되며, 전원은 VDD를 통해 저 전력 소비(Low Power) 부분에 공급되고; VDD<BATRTC일 때 비교기 출력은 로우이고, SW0은 도통되고 SW1은 오프되며, 전원은 BATRTC를 통해 저 전력 소비(Low Power) 부분에 공급되며, LP_SEL과 LP_SELN은 2상 비중첩되므로, 제어 로직에 변화가 발생할 때 LP_SEL과 LP_SELN은 동시에 로우이고 SW0과 SW1은 동시에 도통되어 제어 로직의 신뢰성을 보장하며, 스위치SW0 및 SW1의 도통 인피던스가 상대적으로 크므로 주전원이 배터리에 역류되는 전류가 상대적으로 작아 배터리에 대한 손실이 상대적으로 적게 된다. 주전원 (Main) 영역의 전류는 상대적으로 크므로 SW2와 SW3의 도통 저항은 가능한 작게 설계되어야 하며, SW2와 SW3이 동시에 도통되면 매우 큰 역전류가 발생하게 된다. 제어 로직(Control Logic)은 2상 비중첩 클럭을 구현하여 SW2와 SW3이 동시에 도통되지 않도록 함으로써 VDD가 BATRTC에 고전류로 역류되는 것을 방지하는 역할을 한다. 마찬가지로, VDD>BATRTC일 때 비교기 출력은 하이이고 SW3은 도통되고 SW2는 오프되며, 전원은 VDD를 통해 주전원(Main Power) 부분에 공급되고; VDD<BATRTC일 때 비교기 출력은 로우이고 SW2는 도통되고 SW3은 오프되며, 전원은 BATRTC를 통해 주전원(Main Power) 부분에 공급된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로는 전원 검출 회로, 저 전력 소비 제어 모듈, 주전원 제어 모듈, 저 전력 소비 전원 전환 스위치, 주전원 전환 스위치, 저 전력 소비 영역 부하 및 주전원 영역 부하를 포함하되; 여기서, 전원 검출 회로의 입력단은 상용 전원(VDD) 및 배터리 전원(BATRTC)에 각각 연결되어 상기 두 종류의 전원을 검출하고; 전원 검출 회로에는 2개의 출력이 있고, 그 중 하나의 출력은 저 전력 소비 제어 모듈의 입력단에 연결되고, 저 전력 소비 제어 모듈의 출력은 저 전력 소비 전원 전환 스위치의 입력단에 연결되며, 저 전력 소비 전원 전환 스위치의 출력은 저 전력 소비 영역 부하에 연결되고; 전원 검출 회로의 다른 하나의 출력은 주전원 제어 모듈의 입력단에 연결되고, 주전원 제어 모듈의 출력은 주전원 전환 스위치의 입력단에 연결되며, 주전원 전환 스위치의 출력은 주전원 영역 부하에 연결된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전원 검출 회로는 제1 저항(R0), 제2 저항(R1) 및 비교기(COMP)를 포함하되; 여기서, 제1 저항(R0)의 플러스단은 상용 전원(VDD)에 연결되고, 마이너스단은 비교기(COMP)의 순방향 입력단에 연결되며; 제2 저항(R1)의 플러스단은 배터리 전원(BATRTC)에 연결되고, 마이너스단은 비교기(COMP)의 역방향 입력단에 연결된다. 상기 저 전력 소비 제어 모듈은 비중첩 제어 신호를 생성하는 제1 인버터(INV)를 포함하되; 여기서, 제1 인버터(INV)의 입력단은 비교기(COMP)의 출력단에 연결되고, 제1 인버터(INV)의 출력단은 저 전력 소비 전원 전환 스위치에 연결된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 주전원 제어 모듈은 2상 비중첩 시퀀스 생성기(S1), 제2 인버터(INV1) 및 제3 인버터(INV2)를 포함하되; 2상 비중첩 시퀀스 생성기(S1)의 입력단은 비교기의 출력단(LP_SEL)에 연결되고, 2상 비중첩 시퀀스 생성기(S1)의 출력(SELN)은 제2 인버터(INV1)의 입력단에 연결되고, S1의 다른 하나의 출력(SEL)은 제3 인버터(INV2)의 입력단에 연결되며; 제2 인버터 출력단(MAIN-SEL)은 제3 스위치(SW2)에 연결되고; 제3 인버터 출력단(MAIN-SELN)은 제4 스위치(SW3)에 연결된다.
상기 저 전력 소비 전원 전환 스위치는 제1 스위치(SW0) 및 제2 스위치(SW1)를 포함하되; 여기서, 제1 스위치(SW0)의 게이트단은 비교기(COMP)의 출력단에 연결되고, 제1 스위치(SW0)의 소스단은 배터리 전원(BATRTC)에 연결되며, 제1 스위치(SW0)의 서브스트레이트 및 드레인단은 저 전력 소비 영역 부하와 제2 스위치(SW1)의 드레인단 및 서브스트레이트에 연결되고; 제2 스위치(SW1)의 게이트단은 제1 인버터(INV)의 출력단(LP_SELN)에 연결되고, 제2 스위치(SW1)의 소스단은 상용 전원(VDD)에 연결된다.
상기 주전원 전환 스위치는 제3 스위치(SW2) 및 제4 스위치(SW3)를 포함하되; 여기서 제3 스위치(SW2)의 게이트단은 주전원 제어 모듈의 출력단에 연결되고, 제3 스위치(SW2)의 소스단은 배터리 전원(BATRTC)에 연결되며, 제3 스위치(SW2)의 서브스트레이트 및 드레인단은 주전원 영역 부하와 SW3의 드레인단 및 서브스트레이트에 연결되고; 제4 스위치(SW3)의 게이트단은 주전원 제어 모듈에 연결되고, 제4 스위치(SW3)의 소스단은 상용 전원(VDD)에 연결된다.
상기 저 전력 소비 영역 부하는 최소 시스템 작동 기준 전압 생성 회로(BGR), 저 전력 소비 기준 회로(LPVERF), 클럭 생성 모듈(CLK_GEN) 및 파워 온 리셋(POR) 모듈을 포함하고; 상기 주전원 영역 부하는 주전압 레귤레이터(MainLDO), 입출력(IO), 아날로그-디지털 변환기(ADC) 및 위상 고정 루프(PLL) 모듈을 포함한다. 상기 제1 스위치(SW0) 및 제2 스위치(SW1)는 MOS 스위치이고; 제1 스위치(SW0) 및 제2 스위치(SW1)의 크기는 전류에 따라 설정되어, 저 전력 소비 영역 부하가 정상적으로 작동할 때 스위치의 도통 인피던스가 가장 높도록 한다. 상기 제1 스위치(SW0) 및 제2 스위치(SW1)의 제어 신호는 비중첩 신호이며 저 전력 소비 제어 모듈에 의해 생성된다. 상기 회로에서 제1 저항(R0) 및 제2 저항(R1)은 정전기 보호(ESD) 저항으로서 비교기(COMP)의 게이트단이 손상되는 것을 방지한다.
본 발명은 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로의 구상 및 방법을 제공하고, 상기 기술적 해결방안은 다양한 구체적인 방법 및 접근을 통해 구현될 수 있으며, 상술한 설명은 단지 본 발명의 바람직한 실시형태일 뿐 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명의 원리를 벗어나지 않는 전제하에 또한 다양한 개선 및 수정을 진행할 수 있으며, 이러한 개선 및 수정도 본 발명의 보호 범위로 간주되어야 한다는 점에 유의해야 한다. 본 실시예에서 명시되지 않은 각 구성 부분은 모두 기존 기술로 구현될 수 있다.

Claims (10)

  1. 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로에 있어서,
    전원 검출 회로, 저 전력 소비 제어 모듈, 주전원 제어 모듈, 저 전력 소비 전원 전환 스위치, 주전원 전환 스위치, 저 전력 소비 영역 부하 및 주전원 영역 부하를 포함하되;
    전원 검출 회로의 입력단은 상용 전원(VDD) 및 배터리 전원(BATRTC)에 각각 연결되어 상기 두 종류의 전원을 검출하고;
    전원 검출 회로에는 2개의 출력이 있고, 그 중 하나의 출력은 저 전력 소비 제어 모듈의 입력단에 연결되고, 저 전력 소비 제어 모듈의 출력은 저 전력 소비 전원 전환 스위치의 입력단에 연결되며, 저 전력 소비 전원 전환 스위치의 출력은 저 전력 소비 영역 부하에 연결되고;
    전원 검출 회로의 다른 하나의 출력은 주전원 제어 모듈의 입력단에 연결되고, 주전원 제어 모듈의 출력은 주전원 전환 스위치의 입력단에 연결되며, 주전원 전환 스위치의 출력은 주전원 영역 부하에 연결되는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전원 검출 회로는 제1 저항(R0), 제2 저항(R1) 및 비교기(COMP)를 포함하되;
    여기서, 제1 저항(R0)의 플러스단은 상용 전원(VDD)에 연결되고, 마이너스단은 비교기(COMP)의 순방향 입력단에 연결되며;
    제2 저항(R1)의 플러스단은 배터리 전원(BATRTC)에 연결되고, 마이너스단은 비교기(COMP)의 역방향 입력단에 연결되는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 저 전력 소비 제어 모듈은 비중첩 제어 신호를 생성하는 제1 인버터(INV)를 포함하되;
    여기서, 제1 인버터(INV)의 입력단은 비교기(COMP)의 출력단에 연결되고, 제1 인버터(INV)의 출력단은 저 전력 소비 전원 전환 스위치에 연결되는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 주전원 제어 모듈은 2상 비중첩 시퀀스 생성기(S1), 제2 인버터(INV1) 및 제3 인버터(INV2)를 포함하되;
    여기서, 2상 비중첩 시퀀스 생성기(S1)의 입력단은 비교기의 출력단(LP_SEL)에 연결되고, 2상 비중첩 시퀀스 생성기(S1)의 출력은 제2 인버터(INV1)와 제3 인버터(INV2)의 입력단에 연결되며;
    제2 인버터의 출력단은 제3 스위치(SW2)에 연결되고;
    제3 인버터의 출력단은 제4 스위치(SW3)에 연결되는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 저 전력 소비 전원 전환 스위치는 제1 스위치(SW0) 및 제2 스위치(SW1)를 포함하되;
    여기서, 제1 스위치(SW0)의 게이트단은 비교기(COMP)의 출력단에 연결되고, 제1 스위치(SW0)의 소스단은 배터리 전원(BATRTC)에 연결되며, 제1 스위치(SW0)의 서브스트레이트 및 드레인단은 저 전력 소비 영역 부하와 제2 스위치(SW1)의 드레인단 및 서브스트레이트에 연결되고;
    제2 스위치(SW1)의 게이트단은 제1 인버터(INV)의 출력단에 연결되고, 제2 스위치(SW1)의 소스단은 상용 전원(VDD)에 연결되는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    주전원 전환 스위치는 제3 스위치(SW2) 및 제4 스위치(SW3)를 포함하되;
    여기서 제3 스위치(SW2)의 게이트단은 주전원 제어 모듈의 출력단에 연결되고, 제3 스위치(SW2)의 소스단은 배터리 전원(BATRTC)에 연결되며, 제3 스위치(SW2)의 서브스트레이트 및 드레인단은 주전원 영역 부하와 SW3의 드레인단 및 서브스트레이트에 연결되고;
    제4 스위치(SW3)의 게이트단은 주전원 제어 모듈에 연결되고, 제4 스위치(SW3)의 소스단은 상용 전원(VDD)에 연결되는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 저 전력 소비 영역 부하는 최소 시스템 작동 기준 전압 생성 회로(BGR), 저 전력 소비 기준 회로(LPVERF), 클럭 생성 모듈(CLK_GEN) 및 파워 온 리셋(POR) 모듈을 포함하고;
    상기 주전원 영역 부하는 주전압 레귤레이터(MainLDO), 입출력(IO), 아날로그-디지털 변환기(ADC) 및 위상 고정 루프(PLL) 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 스위치(SW0) 및 제2 스위치(SW1)는 MOS 스위치이고;
    제1 스위치(SW0) 및 제2 스위치(SW1)의 크기는 전류에 따라 설정되어, 저 전력 소비 영역 부하가 정상적으로 작동할 때 상기 스위치의 도통 임피던스가 가장 높도록 하는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 스위치(SW0) 및 제2 스위치(SW1)의 제어 신호는 비중첩 신호이며 저 전력 소비 제어 모듈에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 저항(R0) 및 제2 저항(R1)은 정전기 보호(ESD) 저항으로서 비교기(COMP)의 게이트단이 손상되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 온칩 전원 스위칭 회로.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20090055661A1 (en) * 2007-08-20 2009-02-26 Kuo Kuo-Hsien Always-on system
CN103326458B (zh) * 2013-07-09 2015-11-25 深圳市汇顶科技股份有限公司 一种外部电源和电池供电的电源切换电路
CN103647528B (zh) * 2013-12-06 2016-01-13 杭州士兰微电子股份有限公司 非交叠时钟产生电路
CN205407406U (zh) * 2016-03-31 2016-07-27 大唐贵州发耳发电有限公司 一种cems的双电源切换控制***
CN108092403A (zh) * 2017-12-28 2018-05-29 上海胤祺集成电路有限公司 电源自动切换电路及智能电表微控制芯片
CN110838847A (zh) * 2019-11-29 2020-02-25 湖南国科微电子股份有限公司 一种动态比较器及其控制方法
US11011981B1 (en) * 2020-09-02 2021-05-18 Psemi Corporation Differential clock level translator for charge pumps
CN112003368B (zh) * 2020-09-22 2021-04-16 杭州万高科技股份有限公司 一种电源切换电路

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