专利名称：包括可编程电源和可编程节电检测器的微处理器电源系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及微处理器和微控制器电源，更具体地说，本发明涉及具有可设置为跟踪电源输出的可编程电源及可编程节电(brownout)检测器的电源系统。可编程电源和可编程节电检测器受同一智能控制单元的独立控制。该控制单元也可以禁止可编程节电检测器工作。
用于微处理器的可编程电源和节电检测器在现有技术中是已知的。微处理器在电池供电设备和高可靠性应用系统中的使用带来了这样的需求改变工作电压以降低小功率和电池供电的应用系统的电流消耗，以及当工作电压降到为可靠性而考虑的预定电平以下时进行检测。
由于逻辑或存储元件中会出现误差或局部功能状态，因此，当可应用到微处理器上的引入电压已经降到微处理器不应继续工作的电平时，就开始节电。当电压反升到节电电平以上时，节电终止。可以用滞后或锁存电路来防止在节电电平处的振动。
当工作电压已经降到刚好在节电电压电平以上时，节电检测器进行检测且产生信号向微处理器指示出节电即将发生。
节电检测器能复位或冻结微处理器的运行以避免非正确操作。在实际应用中，必须使微处理器免于能导致逻辑进入未知状态而破坏处理器运行的节电情况。
在现有技术中，这些电源和节电检测器要么是在运行中根本未连接，要么是根据参考电压将他们仅连接到与处理器工作电压直接相关的节电检测器上。
本发明对现有技术进行了改进，提供了一种可编程电源和一种可编程节电检测器，所述可编程电源在睡眠模式下能降低工作电压或者作为其他的应用需要，所述可编程节电检测器能智能地使工作电压与节电电平相关。这防止了由于非正确指令或固件错误使节电电平设置过高而引起的非正确操作。它还考虑到了工作电压参考和节电检测器阈值之间的复杂关系。
本发明的目的是提供一种提高微处理器系统可靠性的可编程节电检测器和可编程电源。
本发明的另一目的是提供一种不会误编程的可编程节电检测器来检测给定工作电压的非正确节电电平。
本发明的另一目的是提供一种允许可编程节电检测器具有在可编程的工作电压范围内确定的最佳阈值的系统。
本发明的另一目的是提供一种在睡眠模式下降低微处理器的操作电压以降低功率损耗的系统。
根据本发明的一个最佳实施例，提供了一种可编程电源和一种可编程节电检测器。电源和节电检测器都通过控制单元编程，这使得节电电压和工作电压可以独立变化。
根据本发明的另一实施例，所提供的可编程电源和可编程节电检测器都通过控制单元来编程，所述控制单元防止由固件或操作失误所引起的非正确编程。
根据本发明的另一实施例，所提供的可编程电源和可编程节电检测器都通过控制单元来编程，所述控制单元使工作电压与节电电平相关，以便优化节电检测器的操作。
根据本发明的另一实施例，在所提供的可编程电源中，工作电压在睡眠模式下得以降低以减少睡眠模式下的功率损耗。
本发明的前述以及其他目的、特征和优点将在以下结合附图对本发明最佳实施例的更具体描述中变得更加明显。
图1是可编程电源和可编程节电检测器的简化电路图。
图2是可编程分压器网络的示意图。
参考图1，微处理器电源10包括可编程电源30、可编程节电检测器20和控制单元40。可编程电源30包括可编程调节器参考电压源14和调节器16。
如图2所示，其中相同的附图标记表示相同的元件，可编程调节器参考电压源14可以用一连串的线性或非线性电阻器或电阻性设备142来实现，所示为MOS晶体管。这些电阻性设备142可以通过一连串的模拟开关141来并联或加以选择。期望的分压可以通过第二个一连串的模拟开关143来选择，以提供从不同选项中选出的调节器参考电压12。控制单元40通过控制开关141和143的选择来选择离散调节器参考电压12。因此，可编程调节器参考电压源14是可编程分压器链或网络。
参考图1，调节器16用作调节器参考电压12的缓冲器，以便在工作电压输出18上提供需要的电流电平。该工作电压输出18为微处理器或微控制器提供运行功率。
可编程节电检测器20包括可编程节电参考电压源22和比较器24。比较器24将可编程节电参考电压源22提供的节电参考电压28与工作电压输出18相比较。当工作电压输出18电压降到节电参考电压28以下时，就出现节电状态。激活节电信号输出26以向微处理器表明微处理器应当采取行动以阻止工作电压衰减而引起的非法操作。可编程节电参考电压源22的实现类似于图2所示的用于可编程调节器参考电压源14的可编程分压器。总的来说，节电参考电压28应当是工作电压输出18的一小部分。
控制单元40为可编程调节器参考电压源14和可编程节电参考电压源22提供控制总线32的数字接口。控制单元40包含防止在工作电压输出18和节电参考电压28之间设置如节电参考电压28大于工作电压输出18这样的非法组合的逻辑。因此，通过使工作电压18与节电参考电压28协调，控制单元40防止了由电子设备的非正常操作或非法编程指令所引起的非法电压设置。此外，控制单元40可提供禁止可编程节电检测器20工作的选项禁用信号34。选项禁用信号34也可以是可编程的。
控制单元40为可编程节电参考电压源22提供控制输入。控制单元40也包含用以确保节电参考电压28不超过工作电压输出18电平的逻辑。对本领域的技术人员来说，这些控制功能类型可以通过状态机或其他类型的组合或顺序数字逻辑来实现。因此，控制单元40的功能可以扩展到以任何必要方式控制节电参考电压28的范围，以保护微处理器免遭非法工作电压。
在一个实施例中，利用用于可编程节电参考电压源22和可编程调节器参考电压源14的模拟开关，控制单元40可以基于可编程调节器参考电压源14中的开关状态来设置可编程节电参考电压源22中模拟开关的状态。例如，如果可编程调节器参考电压源14中相应的开关是闭合的，控制单元40可使可编程节电参考电压源22中的模拟开关闭合，确保节电参考电压28不会超过调节器参考电压12。
虽然通过最佳实施例具体图示并描述了本发明，但本领域的技术人员可以在不违背本发明主题和范围的情况下对本发明的细节和形式作出前述或其他改变。
权利要求
1.一种微处理器电源系统，包括为微处理器供电的可编程电源；连接到所述可编程电源的可编程限制电压检测器，用于当工作电压降到节电参考电压以下时进行检测且进一步提供节电信号输出；以及连接到所述可编程电源且进一步连接到所述可编程节电检测器的控制单元，用于设置所述工作电压并进一步设置所述节电参考电压。
2.根据权利要求1所述的微处理器电源系统，其中，所述控制单元将所述节电参考电压设置为不超过所述工作电压的固定的一小部分。
3.根据权利要求1所述的微处理器电源系统，其中，所述控制单元能禁止所述可编程节电检测器的工作。
4.根据权利要求1所述的微处理器电源系统，其中，所述可编程节电检测器包括设置所述节电参考电压的可编程节电参考电压源；以及连接到所述可编程节电参考电压源的比较器，用于提供所述节电信号输出。
5.根据权利要求1所述的微处理器电源系统，其中，所述可编程电源包括设置调节器参考电压的可编程调节器参考电压源；以及连接到所述可编程调节器参考电压源的调节器，用于缓冲所述调节器参考电压。
6.根据权利要求1所述的微处理器电源系统，其中，所述可编程电源包括分压器网络，用于产生多种调节器参考电压；以及连接到所述分压器网络的调节器，用于提供所述工作电压；所述控制单元至少有一个输出连接到所述分压器网络，用于选择所述多种调节器参考电压的离散值。
7.根据权利要求1所述的微处理器电源系统还包括分压器网络，用于产生多种节电参考电压；所述控制单元至少有一个输出连接到所述分压器网络，用于选择所述多种节电参考电压的离散值。
8.根据权利要求7所述的微处理器电源系统，其中，所述可编程电源包括第二分压器网络，用于产生多种调节器参考电压；以及连接到所述第二分压器网络的调节器，用于提供所述工作电压；所述控制单元至少有一个第二输出连接到所述第二分压器网络，用于选择所述多种调节器参考电压的离散值。
9.根据权利要求1所述的微处理器电源系统，其中，所述控制单元基于所述工作电压的设置改变所述节电参考电压。
10.根据权利要求9所述的微处理器电源系统，其中，所述控制单元将所述节电参考电压设置为不超过所述工作电压的固定的一小部分。
11.根据权利要求9所述的微处理器电源系统，其中，所述控制单元能禁止所述可编程节电检测器工作。
12.根据权利要求9所述的微处理器电源系统，其中，所述可编程电源包括可编程调节器参考电压源，用于设置所述可编程调节器参考电压源的调节器参考电压；以及连接到所述可编程调节器参考电压源的调节器，用于缓冲所述调节器参考电压。
13.根据权利要求9所述的微处理器电源系统，其中，所述可编程电源包括；分压器网络，用于产生多种调节器参考电压；以及连接到所述分压器的调节器，用于提供所述工作电压；所述控制单元至少有一个输出连接到所述分压器网络，用于选择所述多种调节器参考电压的离散值。
14.根据权利要求9所述的微处理器电源系统，还包括分压器网络，用于产生多种节电参考电压；所述控制单元至少有一个输出连接到所述分压器网络，用于选择所述多种节电参考电压的离散值。
15.根据权利要求14所述的微处理器电源系统，其中，所述可编程电源包括第二分压器网络，用于产生多种调节器参考电压；以及连接到所述第二分压器网络的调节器，用于提供所述工作电压；所述控制单元至少有一个输出连接到所述第二分压器网络，用于选择所述多种调节器参考电压的离散值。
16.一种微处理器电源系统包括为微处理器供电的可编程电源；以及连接到所述可编程电源以控制所述电源输出的控制单元，其中，当所述微处理器进入睡眠模式时，所述输出电压降低。
17.根据权利要求16所述的微处理器电源系统，其中，所述可编程电源包括可编程调节器参考电压源，用于设置调节器参考电压；以及连接到所述可编程调节器参考电压源的调节器，用于缓冲所述调节器参考电压。
18.根据权利要求16所述的微处理器电源系统，其中，所述可编程电源包括分压器网络，用于产生多种调节器参考电压，以及连接到所述分压器网络的调节器，用于提供所述工作电压；所述控制单元至少有一个输出连接到所述分压器网络，用于选择所述多种调节器参考电压的离散值。
19.根据权利要求16所述的微处理器电源系统，还包括连接到所述控制单元和所述可编程电源的可编程节电检测器，用于提供节电信号输出。
20.根据权利要求19所述的微处理器电源系统，其中，所述可编程节电检测器包括连接到所述控制单元的可编程节电参考电压源，用于设置所述节电参考电压；以及连接到所述可编程节电参考电压源的比较器，用于提供节电信号输出。
全文摘要
一种微处理器电源系统,其特征是具有可编程电源和可编程节电检测器,并具有能独立但协同控制工作电压和节电参考电压的中央控制单元。本发明防止工作电压和节电参考电压电平的误编程。可编程电源和节电检测器阈值也能受到控制,从而在工作电压范围内提供最佳节电阈值。
文档编号G06F1/28GK1248010SQ9912201
公开日2000年3月22日 申请日期1999年9月16日 优先权日1998年9月16日
发明者威廉·史密特, 西奥多·J·迪佩纳, 彼得·希克 申请人:密克罗奇普技术公司