阅读说明：本技术 电压检测电路及控制器和电子设备 (Voltage detection circuit, controller and electronic equipment ) 是由 樊磊 张晋芳 刘计平 丁春楠 于 2020-06-05 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种电压检测电路,其包括：分压电阻单元,具有多个分压点以提供电源电压的多个分压；数字模拟转换电路,包括电压选择并组合单元以根据第一调整信号的控制对所述多个分压进行选择并组合以产生占所述电源电压第一预定比例的检测电压；参考电压产生电路,用以根据第二调整信号产生第二预定比例,以及根据带隙参考电压与所述第二预定比例的倒数的乘积产生参考电压；以及比较器,包括正输入端、负输入端及输出端,所述正输入端与所述检测电压耦接,所述负输入端与所述参考电压耦接,且所述输出端用以提供输出电压。(The present invention provides a voltage detection circuit, comprising: a voltage dividing resistance unit having a plurality of voltage dividing points to provide a plurality of divided voltages of the power supply voltage; the digital-analog conversion circuit comprises a voltage selection and combination unit, a voltage detection unit and a voltage regulation unit, wherein the voltage selection and combination unit is used for selecting and combining the plurality of divided voltages according to the control of a first adjusting signal so as to generate a detection voltage occupying a first preset proportion of the power supply voltage; the reference voltage generating circuit is used for generating a second preset proportion according to a second adjusting signal and generating a reference voltage according to the product of the bandgap reference voltage and the reciprocal of the second preset proportion; and a comparator including a positive input terminal coupled to the detection voltage, a negative input terminal coupled to the reference voltage, and an output terminal for providing an output voltage.)

电压检测电路及控制器和电子设备

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种电压检测电路及控制器和电子设备。

背景技术

图1给出了现有技术中一种低电压检测电路的示意图。如图1所示，该电路包含分压电路10及检测电路20，用以监测电源电压V_PP是否产生过低压状态，并在V_PP产生所述过低压状态时使输出电压V_OUT呈现低电位。

分压电路10包含电阻单元11及多个开关(12a、12b、12c)，电阻单元11耦接于电源电压V_PP与参考地之间，具有多个结点(A、B、C、D、E、F、G)，其中，结点A用以提供检测电压V_X，接点B、C与开关12a的通道两端连接，接点D、E与开关12b的通道两端连接，接点F、G与开关12c的通道两端连接，由开关(12a、12b、12c)导通/断开组合决定V_X与V_PP间之比例关系。

检测电路20包含PMOS晶体管20a、电阻20b及反相器20c，其中，PMOS晶体管20a具有源极、栅极及漏极，该源极与直流电压V_DD耦接，该栅极与检测电压V_X耦接；电阻20b耦接于该漏极与该参考地之间以在该漏极产生初级输出电压V_Y；以及反相器20c，具有输入端及输出端，该输入端与初级输出电压V_Y耦接，该输出端用以提供输出电压V_OUT。

在实际操作的过程中，当电源电压V_PP低于预定准位致使PMOS晶体管20a产生的电流I_D超过临界值时，电流I_D在电阻20b所建立的初级输出电压V_Y的准位会升高至驱使反相器20c的输出电压VOUT由高电位反转成低电位以指示电源电压V_PP出现低电压状态，其中，电流I_D和K_P(V_DD-V_X-V_TH)²成正相关，其中，K_P为PMOS晶体管20a的物理结构参数，其与(W/L)成正比，W为通道的宽度，L为通道的长度，而V_TH为PMOS晶体管20a的导通阈值电压。

然而，由于PMOS晶体管20a的K_P和V_TH以及电阻20b的阻值均对工艺制程的变化高度敏感，其绝对值变化约20％～40％，因此，该已知低电压检测电路在量产后容易发生错误指示电源电压V_PP出现低电压状态的情况。图2示出了图1的低电压检测电路在量产后所产生的监测电压变化现象。如图2所示，图1的低电压检测电路的监测电压变化范围约1.4V。

因此，本领域亟需能够提供精准电压检测的低电压检测电路。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电压检测电路，其可由分压电阻单元及DAC(数字模拟转换)电路产生与电源电压成正比的检测电压，再根据带隙参考电压产生比较电压以与该检测电压进行比较，从而在该电源电压出现欠电压状态时产生指示信号。

为达成上述目的，本发明提出了一种电压检测电路，其包括：

分压电阻单元，包括多个分压点以提供电源电压的多个分压；

数字模拟转换电路，包括电压选择与组合单元以根据第一调整信号的控制对所述多个分压进行选择并组合以产生占所示电源电压第一预定比例的检测电压；

参考电压产生电路，用以根据第二调整信号产生第二预定比例，及根据带隙参考电压与该第二预定比例的倒数的乘积产生参考电压；以及

比较器，包括正输入端、负输入端及输出端，所述正输入端与所述检测电压耦接，所述负输入端与所述参考电压耦接，且所述输出端用以提供输出电压。

在一实施例中，所述参考电压产生电路包括：

分压电阻电路，包括第一端、控制端、第二端及分压输出端，其中，所述第一端与所述第二端之间具有总电阻值，所述控制端与所述第二调整信号耦接，所述第二端与参考接地耦接，且所述分压电阻电路通过所述第二调整信号的控制使所述分压输出端至该参考接地间之电阻值占所述总电阻值的所述第二预定比例。

在一实施例中，所述参考电压产生电路还包括：

运算放大器，具有正输入端、负输入端及输出端，所述正输入端与所述带隙参考电压耦接，所述负输入端与所述分压输出端耦接，且所述输出端与所述第一端耦接以产生所述参考电压。

为达成上述目的，本发明进一步提出一种控制器，其具有电压检测电路及中央处理单元，其中，该电压检测电路用以在监测到电源电压出现欠电压状态时利用输出电压产生指示信号以通知所述中央处理单元，所述低电压检测电路包括：

分压电阻单元，包括多个分压点以提供电源电压的多个分压；

数字模拟转换电路，包括电压选择并组合单元以根据第一调整信号的控制对所述多个分压进行选择并组合以产生占所述电源电压第一预定比例的检测电压；

参考电压产生电路，用以根据第二调整信号产生第二预定比例，及根据带隙参考电压与所述第二预定比例的倒数的乘积产生参考电压；以及

比较器，包括正输入端、负输入端及输出端，所述正输入端与所述检测电压耦接，所述负输入端与所述参考电压耦接，且所述输出端用以提供输出电压。

在一实施例中，所述参考电压产生电路包括：

分压电阻电路，包括第一端、控制端、第二端及分压输出端，其中，所述第一端与所述第二端之间具有一总电阻值，所述控制端与所述第二调整信号耦接，所述第二端与参考接地耦接，且所述分压电阻电路由所述第二调整信号的控制使所述分压输出端至所述参考接地间的电阻值占所述总电阻值的所述第二预定比例。

在实施例中，所述参考电压产生电路还包括：

运算放大器，包括正输入端、负输入端及输出端，所述正输入端与所述带隙参考电压耦接，所述负输入端与所述分压输出端耦接，且所述输出端与所述第一端耦接以产生所述参考电压。

在可能的实施例中，所述控制器可为触控芯片、显示器驱动芯片或TDDI芯片。

为达成上述目的，本发明进一步提出一种电子设备，其包括控制器及外围电路，所述控制器用以在监测到电源电压出现欠电压状态时执行对应的程序以控制所述外围电路，所述控制器包括电压检测电路及中央处理单元，其中，所述电压检测电路用以在监测到所述欠电压状态时利用输出电压产生指示信号以通知该中央处理单元执行该对应的程序，所述电压检测电路包括：

分压电阻单元，包括多个分压点以提供所述电源电压的多个分压；

数字模拟转换电路，包括电压选择并组合单元以根据第一调整信号对所述多个分压进行选择并组合以产生占所述电源电压的第一预定比例的检测电压；

参考电压产生电路，用以根据第二调整信号产生第二预定比例，及根据带隙参考电压与所述第二预定比例的倒数的乘积产生参考电压；以及

比较器，包括正输入端、负输入端及输出端，所述正输入端与所述检测电压耦接，所述负输入端与所述参考电压耦接，且所述输出端用以提供所述的输出电压。

在一实施例中，所述参考电压产生电路包括：

分压电阻电路，包括第一端、控制端、第二端及分压输出端，其中，所述第一端与所述第二端之间具有一总电阻值，所述控制端与所述第二修整信号耦接，所述第二端与参考接地耦接，且所述分压电阻电路由所述第二调整信号的控制使所述分压输出端至所述参考接地间的电阻值占所述总电阻值的所述第二预定比例。

在一实施例中，所述参考电压产生电路还包括：

运算放大器，包括正输入端、负输入端及输出端，所述正输入端与所述带隙参考电压耦接，所述负输入端与所述分压输出端耦接，且所述输出端与所述第一端耦接以产生所述参考电压。

在可能的实施例中，所述的电子设备可为LCD显示器、LED显示器、OLED显示器，一信息处理装置或一电动车的电力系统，且所述信息处理装置可为智能手机、平板电脑、笔记本电脑、指纹式打卡装置或门禁装置。

附图说明

图1为已知低电压检测电路的电路图。

图2为图1的低电压检测电路所产生的监测电压变化现象。

图3为本发明的电压检测电路之一实施例的电路图。

图4为图3的本发明的电压检测电路所产生的监测电压变化量与已知低电压检测电路所产生的监测电压变化量的比较图。

图5为本发明之控制器之一实施例的示意图。

图6为采用本发明之控制器之电子设备之一实施例的示意图。

符号说明，10-分压电路；11-电阻单元；12a-开关；12b-开关；12c-开关；20-检测电路；20a-PMOS晶体管；20b-电阻；20c-反相器；100-电压检测电路；110-分压电阻单元；120-数字模拟转换电路；121-电压选择并组合单元；130-参考电压产生电路；131-分压电阻电路；132-运算放大器；140-比较器；200-控制器；210-电压检测电路；220-中央处理单元；300-电子设备；310-控制器；320-外围电路。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

本发明的电压检测电路的原理在于：

1.由分压电阻单元的多个分压点提供电源电压的多个分压到DAC(数字模拟转换)电路，再以第一调整(trimming)信号驱动该DAC电路以对所述多个分压进行选择并组合以使该DAC电路生成占该电源电压的第一预定比例的检测电压；

2.由第二调整信号驱动参考电压产生电路，以使所述参考电压产生电路内的分压电阻电路产生第二预定比例，以根据带隙参考电压产生预定的参考电压；以及

3.将所述检测电压与所述预定的参考电压进行比较，以在所述电源电压出现欠电压状态而使该检测电压低于该预定的参考电压时产生指示信号。

图3为本发明的电压检测电路的实施例的电路图。如图3所示，电压检测电路100包括分压电阻单元110、数字模拟转换电路120、参考电压产生电路130及比较器140，其中，数字模拟转换电路120包括电压选择并组合单元121；参考电压产生电路130包括分压电阻电路131及运算放大器132。

分压电阻单元110具有多个分压点以提供电源电压V_PP的多个分压至数字模拟转换电路120。

数字模拟转换电路120的电压选择并组合单元121根据第一调整信号A的控制对所述多个分压进行选择并组合以使数字模拟转换电路120产生占电源电压V_PP第一预定比例的检测电压V_DET，该第一预定比例为介于0和1之间的实数，例如(但不限于为)0.4。

参考电压产生电路130的分压电阻电路131包括第一端、控制端、第二端及分压输出端，其中，所述第一端与所述第二端之间具有一总电阻值，所述控制端与第二调整信号B耦接，所述第二端与参考接地耦接，且分压电阻电路131由第二调整信号B的控制使所述分压输出端至所述参考接地间的电阻值占该总电阻值的第二预定比例，该第二预定比例为介于0和1之间的实数，例如(但不限于为)0.5，且该第二预定比例和该第一预定比例互为独立的数值。

运算放大器132包括正输入端、负输入端及输出端，所述正输入端与带隙参考电压V_RO耦接，所述负输入端与所述分压输出端耦接，且所述输出端与所述第一端耦接以使所述参考电压产生电路130根据带隙参考电压V_RO及第二预定比例的倒数产生预定的参考电压V_REF例如，假设带隙参考电压V_RO＝1.25V，该第二预定比例＝0.5，则参考电压V_REF＝2.5V。比较器140包括正输入端、负输入端及输出端，所述正输入端与检测电压V_DET耦接，所述负输入端与参考电压V_REF耦接，且所述输出端用以提供输出电压V_OUT。

由于所述的第一预定比例及第二预定比例都是电阻之间的相对比例数值而非绝对数值，因此其具有高精准度，加上带隙参考电压V_RO又具有不随供应电压变化的精确准位，因此，本发明可在电源电压V_PP出现欠电压状态而使检测电压VDET低于预定的参考电压V_REF时使输出电压V_OUT产生由高电位转换至低电位的指示信号。例如，假设带隙参考电压V_RO＝1.25V，该第一预定比例＝0.5，该第二预定比例＝0.5，则参考电压V_REF会等于2.5V。依此，当电源电压V_PP出现低于5V的低电压状态时，检测电压V_DET会低于2.5V(＝5V*0.5)，亦即低于参考电压V_REF(＝2.5V)，从而使输出电压V_OUT产生由高电位转换至低电位之一指示信号。如图4所示，图4为图3的电压检测电路的监测电压变化量与已知低电压检测电路的监测电压变化量的比较图。如图4所示，本发明的电压检测电路的监测电压变化范围(约0.05V)远小于已知低电压检测电路的监测电压变化范围(约1.4V)。

依上述的说明，本发明进一步提出一种控制器。请参照图5，其为本发明的控制器之一实施例的示意图。如图5所示，控制器200，(例如但不限于为一触控芯片、一显示器驱动芯片或一TDDI(touch display driver integration；触控显示驱动整合)芯片，)包括电压检测电路210及中央处理单元220，其中，电压检测电路210由图3所示的电压检测电路100实现，用以在监测到电源电压V_PP出现欠电压状态时利用输出电压V_OUT产生指示信号以通知中央处理单元220，而中央处理单元220在收到该指示信号后会执行对应的程序。控制器200可应用于对供电状态敏感的电子设备中。图6，其为采用本发明之控制器的电子设备之一实施例的示意图。如图6所示，电子设备300包括控制器310及外围电路320，控制器310由图5所示的控制器200实现，用以在监测到电源电压V_PP出现欠电压状态时执行对应的程序以控制外围电路320(例如禁能外围电路320)。电子设备300可为一LCD显示器、一LED显示器、一OLED显示器、信息处理装置或电动车的电力系统，且该信息处理装置可为智能手机、平板电脑、笔记本电脑、指纹式打卡装置或门禁装置。

如此，上述已完整且清楚地说明本发明的技术方案；并且，经由上述可得知本发明具有下列优点：

1.本发明的电压检测电路由调整(trimming)信号调整分压电阻单元之电阻间的相对比例数值(而非绝对数值)提供精准的检测电压，可有效解决已知以绝对电阻值产生检测电压的受电阻制造误差影响精确度的问题。

2.本发明的电压检测电路由带隙参考电压不随供应电压变化的特性提供精确的参考电压。

3.本发明的电压检测电路由比较所述的检测电压及参考电压即可在电源电压出现欠电压状态而使所述检测电压低于所述的参考电压时使输出电压产生指示信号。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。