TWI808173B - 電壓偵測器 - Google Patents

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Abstract

本發明的電壓偵測器的特徵在於具備：分壓電路，輸出基於輸入電壓的分壓電壓；比較電路，對分壓電壓與基準電壓進行比較而輸出檢測訊號與解除訊號；以及電壓限制電路，將分壓電壓限制為規定的電壓。

Description

電壓偵測器
本發明是有關於一種電壓偵測器（Voltage Detector）。
圖4是表示以往的具有遲滯性（hysteresis）的電壓偵測器400的電路圖。 輸入至監視端子41的電壓藉由分壓電路42分壓，而輸入至比較器（comparator）43的反相輸入端子。比較器43將對反相輸入端子的電壓與輸入至非反相輸入端子的基準電壓電路44輸出的基準電壓進行比較的結果訊號經由N通道金屬氧化物半導體（n-channel metal-oxide-semiconductor，NMOS）電晶體45而輸出至輸出端子47。另外，比較器43的訊號亦輸入至對分壓電路42的分壓比進行切換的NMOS電晶體46的閘極。
於監視端子41的輸入電壓高且分壓電壓高於基準電壓的情況下，比較器43輸出Lo訊號，故NMOS電晶體46關斷。將此種狀態稱為電壓偵測器的解除狀態。當監視端子41的輸入電壓變低且分壓電壓變得低於基準電壓時，比較器43輸出Hi訊號，故NMOS電晶體46導通。當NMOS電晶體46導通時，以分壓電壓變低的方式切換分壓電路42的分壓比。將此種狀態稱為電壓偵測器的檢測狀態。
如此構成的電壓偵測器400藉由根據比較器43的訊號來切換分壓電路42的分壓比而具有遲滯性，故能夠輸出穩定的檢測訊號（例如，參照專利文獻1）。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2000-111589號公報（圖4）
[發明所欲解決之課題]
關於以往的電壓偵測器400，於電壓偵測器處於解除狀態的情況下，總是將高於基準電壓的電壓輸入至比較器43的反相輸入端子，故構成反相輸入端子的電晶體的特性劣化。因此，存在電壓偵測器具有如下課題的可能性：檢測電壓及解除電壓逐漸變化，從而性能長期劣化。
本發明鑒於所述課題而成，提供一種能夠提高長期信賴性的電壓偵測器。 [解決課題之手段]
本發明的實施例的電壓偵測器的特徵在於包括：分壓電路，輸出基於輸入電壓的分壓電壓；比較電路，對分壓電壓與基準電壓進行比較而輸出檢測訊號與解除訊號；以及電壓限制電路，將分壓電壓限制為規定的電壓。 [發明的效果]
根據本發明的電壓偵測器，即便監視端子的電壓遠高於解除電壓，分壓電壓亦藉由將恆定電壓輸入至閘極的NMOS電晶體而受到限制，故能夠防止構成比較器的反相輸入端子的電晶體的特性劣化，從而能夠抑制長期的性能劣化。
以下，參照圖式對本發明的實施形態進行說明。
圖1是表示本發明的實施形態的電壓偵測器的一例的電路圖。 本實施形態的電壓偵測器100包括：分壓電路10、比較器11、輸出電晶體12、基準電壓電路13、NMOS電晶體14、以及恆定電壓電路15。分壓電路10包括：串聯連接於監視端子2與接地端子3之間的電阻101、NMOS電晶體104、電阻102、以及電阻103。
關於比較器11，於反相輸入端子連接NMOS電晶體104的源極，於非反相輸入端子連接基準電壓電路13，輸出端子連接於輸出電晶體12的閘極與NMOS電晶體14的閘極。NMOS電晶體14的汲極與源極連接於電阻103的兩端。NMOS電晶體104的閘極連接恆定電壓電路15。
接著，對本實施形態的電壓偵測器100的動作進行說明。 於分壓電路10輸出的分壓電壓高於基準電壓電路13的基準電壓的解除狀態下，比較器11輸出Lo訊號，故NMOS電晶體14關斷。分壓電路10輸出經串聯連接的電阻101、電阻102、電阻103分壓的分壓電壓。分壓電壓隨著輸入至監視端子2的電壓的上升而增加。
此處，當NMOS電晶體的閘極·源極間電壓成為臨限值電壓以下時，無法流動電流，故將NMOS電晶體104的閘極·源極間電壓限制成與NMOS電晶體104的臨限值電壓相等的電壓。當將NMOS電晶體104的臨限值電壓設為VTN，將恆定電壓電路15輸出的電壓設為VFIX時，NMOS電晶體104的源極電壓被限制為由VFIX-VTN所表示的規定的值。即，恆定電壓電路15與NMOS電晶體104作為分壓電壓的電壓限制電路發揮功能。因此，即便對監視端子2輸入高的電壓，分壓電路10輸出的分壓電壓亦被限制為由VFIX-VTN所表示的規定的值。
因此，即便設為施加至監視端子2的電壓遠高於電壓偵測器的解除電壓，自分壓電路10輸出的分壓電壓亦藉由NMOS電晶體104而受到限制，故不存在構成比較器11的輸入端子的電晶體的特性劣化。
再者，將分壓電壓受到限制的電壓設定地高於基準電壓，故不會對電壓偵測器的檢測及解除動作產生影響。
如以上所說明般，本實施形態的電壓偵測器100包括用以限制自分壓電路10輸出的分壓電壓的NMOS電晶體104，故能夠維持檢測電壓及解除電壓的精度。
圖2是表示本實施形態的電壓偵測器的另一例的電路圖。 電壓偵測器200構成為相對於圖1的電壓偵測器100，將分壓電路10的NMOS電晶體104替換為向閘極輸入基準電壓的空乏型NMOS電晶體204。對於其它構成，對與電壓偵測器100相同的電路賦予相同的符號，並且省略詳細說明。
當將空乏型NMOS電晶體204的臨限值電壓設為VTND並且將基準電壓電路13的基準電壓設為Vref時，分壓電路10的分壓電壓被限制為由Vref-VTND表示的值。由於空乏型NMOS電晶體的臨限值電壓為負值，因此電壓Vref-VTND總是為大於基準電壓Vref的值。因此，電壓偵測器200可以藉由適當地設定臨限值電壓VTND來將分壓電壓限制為所需的電壓值，而不包括恆定電壓電路15。
圖3是表示本實施形態的電壓偵測器的進而另一例的電路圖。 電壓偵測器300構成為相對於圖1的電壓偵測器100，將恆定電壓電路15替換成電壓調整電路30，所述電壓調整電路30包含電流源301與P通道金屬氧化物半導體（p-channel metal-oxide-semiconductor，PMOS）電晶體302。對於其它構成，對與電壓偵測器100相同的電路賦予相同的符號，並且省略詳細說明。
電流源301中，一個端子連接於電源端子1，另一個端子連接於PMOS電晶體302的源極。PMOS電晶體302中，源極連接於NMOS電晶體104的閘極，閘極連接基準電壓電路13，汲極連接於接地端子3。
電流源301和PMOS電晶體302構成源極隨耦器（Source Follower）。因此，當將NMOS電晶體104的臨限值電壓設為VTN，將PMOS電晶體302的臨限值電壓設為VTP，將基準電壓設為Vref時，分壓電壓被限制為Vref+VTP-VTN。
因此，根據本實施形態的電壓偵測器300，分壓電壓可限制為所需的電壓值，並且可藉由PMOS電晶體302的臨限值電壓VTP容易地進行調整。
以上，對本發明的實施形態進行了說明，但本發明不限於上述實施形態，能夠在不脫離本發明主旨的範圍內進行各種變更。
例如，對於具有與電源端子1相同的監視端子2的電壓偵測器亦獲得同樣的效果。另外，例如，對於不通過NMOS電晶體14切換分壓電路10的分壓比的電壓偵測器亦能夠獲得同樣的效果。
再者，以往的電壓偵測器400在將檢測電壓和解除電壓的中間電壓施加到監視端子41的狀態下供給電源電壓時，比較器43將分壓電路42的分壓電壓輸入到反相輸入端子，因此輸出解除訊號。本發明的電壓偵測器100～電壓偵測器300即使在這種情況下，亦在分壓電路10中具備NMOS電晶體104或NMOS電晶體204，因此分壓電壓較基準電壓Vref緩慢增加，比較器11能夠輸出檢測訊號。即，根據本發明的電壓偵測器100～電壓偵測器300，亦具有對電源端子1和監視端子2的電壓輸入順序沒有限制的效果。
1:電源端子 2、41:監視端子 3:接地端子 4:輸出端子 10、42:分壓電路 11、43:比較器 12:輸出電晶體 13、44:基準電壓電路 14、45、46、104、204:NMOS電晶體 15:恆定電壓電路 30:電壓調整電路 47:輸出端子 100、200、300、400:電壓偵測器 101、102、103:電阻 301:電流源 302:PMOS電晶體 Vref:基準電壓
圖1是表示本發明的實施形態的電壓偵測器的一例的電路圖。 圖2是表示本發明的實施形態的電壓偵測器的另一例的電路圖。 圖3是表示本發明的實施形態的電壓偵測器的另一例的電路圖。 圖4是表示以往的電壓偵測器的電路圖。
1:電源端子
2:監視端子
3:接地端子
4:輸出端子
10:分壓電路
11:比較器
12:輸出電晶體
13:基準電壓電路
14:NMOS電晶體
15:恆定電壓電路
100:電壓偵測器
101、102、103:電阻
104:NMOS電晶體
Vref:基準電壓

Claims (3)

  1. 一種電壓偵測器，其特徵在於包括：分壓電路，輸出基於輸入電壓的分壓電壓；比較電路，對所述分壓電壓與基準電壓進行比較，輸出檢測訊號與解除訊號；以及電壓限制電路，將所述分壓電壓限制為規定的電壓，其中所述分壓電路包括：N通道金屬氧化物半導體電晶體，源極連接所述分壓電路的輸出端子，將恆定電壓輸入至閘極；第一電阻，連接於輸入所述輸入電壓的第一端子與所述N通道金屬氧化物半導體電晶體的汲極之間；以及第二電阻，連接於所述分壓電路的輸出端子與被施加基準電位的第二端子之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電壓偵測器，其中所述N通道金屬氧化物半導體電晶體是空乏型，所述恆定電壓是所述基準電壓。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電壓偵測器，其中所述恆定電壓是輸入所述基準電壓的電壓調整電路所輸出的電壓。
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