电源选择电路的制作方法

【技术领域】

本发明涉及集成电路设计技术领域，特别涉及一种高速、全电压范围的电源选择电路。

背景技术：

在芯片应用中，很多情况下会出现多电压源的情况。而电源选择电路可以实现多电源间的选择和切换，以从多个电源中选择出一个合适的电平供内部电路使用。如果电源选择电路不能及时、精确的实现多电源选择，则可能会损害内部电路器件。

因此，有必要提供一种高速、全电压范围的电源选择电路。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电源选择电路，其可以实现高速、全电压范围的电源选择。

为了解决上述问题，本发明提供一种电源选择电路，其包括第一电源端、第二电源端、输出电源端、第一选择单元和第二选择单元。所述第一电源端与第一备选电源相连，第二电源端与第二备选电源相连。所述第一选择单元包括第一mos管和第二mos管，所述第一mos管的一个连接端与所述第一电源端相连，其另一连接端与所述输出电源端相连，其控制端与所述第二电源端相连；所述第二mos管的一个连接端与所述第二电源端相连，其另一连接端与所述输出电源端相连，其控制端与所述第一电源端相连。所述第二选择单元包括比较电路、第三mos管和第四mos管，所述比较电路的第一输入端与所述第一电源端相连，其第二输入端与所述第二电源端相连，所述比较电路用于比较第一备选电源和第二备选电源的电压，并通过其输出端输出比较结果；所述第三mos管的一个连接端与所述第二电源端相连，其另一连接端与所述输出电源端相连，其控制端与所述比较电路的输出端相连；所述第四mos管的一个连接端与所述第一电源端相连，其另一连接端与所述输出电源端相连，其控制端与所述比较电路的输出端相连。

进一步的，所述第一选择单元用于从第一备选电源和第二备选电源中，快速的选择出电压较高和/或较低的电源，并提供给所述输出电源端；所述第二选择单元用于从第一备选电源和第二备选电源中，高精度的选择出电压较高和/或较低的电源，并提供给所述输出电源端；所述比较电路为高精度、高速电压比较器。

进一步的，当|vola-volb|≥第一电压阈值时，第一mos管和第二mos管中的一个mos管导通、另一个mos管关断，使第一选择单元从第一备选电源和第二备选电源中，选择电压较高的那个电源给所述输出电源端；当|vola-volb|≥第二电压阈值时，所述比较电路输出的比较结果提供给第三mos管和第四mos管的控制端，使第三mos管和第四mos管中的一个mos管导通、另一个mos管关断，从而使第二选择单元从第一备选电源和第二备选电源中，选择较高的那个电源给所述输出电源端，其中，vola为第一备选电源vola的电压，volb为第二备选电源volb的电压；第一电压阈值＞第二电压阈值。

进一步的，所述第一mos管至第四mos管均为pmos晶体管，所述第一mos管至第四mos管的第一连接端、第二连接端和控制端分别为pmos晶体管的源极、漏极和栅极，所述第一mos管至第四mos管的漏极分别与各自的衬体相连。

进一步的，所述比较电路的第一输入端和第二输入端分别为负向输入端和正向输入端，所述第二选择单元还包括反相器，所述反相器的输入端与所述比较电路的输出端相连，所述反相器的输出端与第三mos管的一个连接端相连，所述第四mos管一个连接端与比较电路的输出端和反相器的输入端之间的连接节点相连。

进一步的，当|vola-volb|≥第一电压阈值时，第一mos管和第二mos管中的一个mos管导通、另一个mos管关断，使第一选择单元从第一备选电源和第二备选电源中，选择电压较低的那个电源给所述输出电源端；当|vola-volb|≥第二电压阈值时，所述比较电路输出的比较结果提供给第三mos管和第四mos管的控制端，使第三mos管和第四mos管中的一个mos管导通、另一个mos管关断，从而使第二选择单元从第一备选电源和第二备选电源中，选择较低的那个电源给所述输出电源端，其中，vola为第一备选电源vola的电压，volb为第二备选电源volb的电压；第一电压阈值＞第二电压阈值。

进一步的，所述第一mos管至第四mos管均为nmos晶体管，所述第一mos管至第四mos管的第一连接端、第二连接端和控制端分别为pmos晶体管的漏极、源极和栅极，所述第一mos管至第四mos管的源极分别与各自的衬体相连。

进一步的，所述比较电路的第一输入端和第二输入端分别为负向输入端和正向输入端，所述第二选择单元还包括反相器，所述反相器的输入端与所述比较电路的输出端相连，所述反相器的输出端与第三mos管的一个连接端相连，所述第四mos管一个连接端与比较电路的输出端和反相器的输入端之间的连接节点相连。

进一步的，所述第一电压阈值≥0.7v，第二电压阈值为mv级别，所述第一选择单元的电源选择速度为ns级别。优选的，所述第一电压阈值为1v。

与现有技术相比，本发明中的电源选择电路包括第一选择单元和第二选择单元，所述第一选择单元可以从多电源中，快速的选择出电压较高和/或较低的电源；所述第二选择单元可以从多电源中，精确的选择出电压较高和/或较低的电源，从而实现高速、全电压范围的多电源选择。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明在一个实施例中的电源选择电路的电路示意图；

图2为本发明在另一个实施例中的电源选择电路的电路示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。

请参考图1所示，其为本发明在一个实施例中的电源选择电路的电路示意图。

图1所示的电源选择电路100包括第一电源端vola、第二电源端volb、输出电源端vol_high、第一选择单元110和第二选择单元120。其中，所述第一电源端vola与第一备选电源(即第一备选电压源)vola相连，第二电源端volb与第二备选电源(即第二备选电压源)volb相连。

所述第一选择单元110包括第一mos管m1和第二mos管m2，所述第一mos管m1的一个连接端与所述第一电源端vola相连，其另一连接端与所述输出电源端vol_high相连，其控制端与所述第二电源端volb相连；所述第二mos管m2的一个连接端与所述第二电源端volb相连，其另一连接端与所述输出电源端vol_high相连，其控制端与所述第一电源端vola相连。所述第一选择单元110用于从第一备选电源vola和第二备选电源volb中，快速的选择出电压较高的电源，并提供给所述输出电源端vol_high。

所述第二选择单元120包括比较电路amp1、第三mos管m3和第四mos管m4。所述比较电路amp1的第一输入端与所述第一电源端vola相连，其第二输入端与所述第二电源端volb相连，所述比较电路amp1用于比较第一备选电源vola和第二备选电源volb的电压，并通过其输出端y输出比较结果，所述第三mos管m3的一个连接端与所述第二电源端volb相连，其另一连接端与所述输出电源端vol_high相连，其控制端与所述比较电路amp1的输出端相连；所述第四mos管m4的一个连接端与所述第一电源端vola相连，其另一连接端与所述输出电源端vol_high相连，其控制端与所述比较电路amp1的输出端相连。在一个实施例中，所述比较电路amp1为高精度、高速电压比较器。所述第二选择单元120用于从第一备选电源vola和第二备选电源volb中，高精度的选择(或高精度的分辨)出电压较高的电源，并提供给所述输出电源端vol_high。

在图1所示的具体实施例中，电源选择电路100为高电源选择电路，其中，mos管m1、m2、m3和m4均为pmos晶体管；mos管m1、m2、m3和m4的第一连接端、第二连接端和控制端分别为pmos晶体管的源极、漏极和栅极；mos管m1、m2、m3和m4的漏极分别与各自的衬体(或衬底)相连。为了便于理解本发明，以下具体介绍图1所示的高电源选择电路的工作原理。

首先介绍所述第一选择单元110的工作原理。

当|vola-volb|≥第一电压阈值时，第一mos管m1和第二mos管m2中的一个mos管导通、另一个mos管关断，使第一选择单元110从第一备选电源vola和第二备选电源volb中，选择电压较高的那个电源给所述输出电源端vol_high，其中，vola为第一备选电源vola的电压，volb为第二备选电源volb的电压。例如，当vola-volb≥第一电压阈值时，则mos管m1导通、m2关断，vol_high＝vola；当volb-vola≥第一电压阈值时，则mos管m2导通、m1关断，vol_high＝volb。

在一个实施例中，所述第一电压阈值大于0.7v；在一个优选的实施例中，所述第一电压阈值等于1v。这样，所述第一选择单元110可以快速选择电压较高的那个电源，其比较速率(或选择速率)在ns级别。

接着，介绍所述第二选择单元120的工作原理。

当|vola-volb|≤第一电压阈值时，或者接近于mv级时，第一选择单元110已不足以识别较高的电源。而第二选择单元120中的高精度、高速电压比较器amp1将比较结果快速的传递给mos管m3和m4的栅极，从而精确的识别出较高的那个电源。具体的，当|vola-volb|≥第二电压阈值时，所述比较电路amp1输出的比较结果提供给第三mos管m3和第四mos管m4的栅极，使第三mos管m3和第四mos管m4中的一个mos管导通、另一个mos管关断，从而使第二选择单元120从第一备选电源vola和第二备选电源volb中，选择较高的那个电源给所述输出电源端vol_high，其中，vola为第一备选电源vola的电压，volb为第二备选电源volb的电压；第一电压阈值＞第二电压阈值，其中第二电压阈值为mv级别，比如1mv，2mv等。

在图1所示的具体实施例中，所述比较电路amp1的第一输入端和第二输入端分别为比较电路amp1的负向输入端和正向输入端；所述第二选择单元120还包括反相器inv，所述反相器inv的输入端与所述比较电路amp1的输出端相连，所述反相器inv1的输出端与第三mos管m3的一个连接端相连，所述第四mos管的m4一个连接端与比较电路amp1的输出端和反相器inv的输入端之间的连接节点相连。例如，当vola-volb≥第二电压阈值时，比较器amp1输出低电平电压，mos管m3的栅电压为高电平，使得mos管m3处于关断状态；mos管m4的栅电压为低电平，使得m4处于导通状态，vol_high＝vola。同理，当volb-vola≥第二电压阈值时，mos管m3导通、m4关断，vol_high＝volb。这样，所述第二选择单元120可以高精度的识别(或比较)出较高的那个电源，其识别精度为mv级，其比较速率在us级。

综上所述，图1所示的电源选择电路100中，第一选择单元110主要实现多备选电源之间的快速转换(快速选择)，而第二选择单元120主要实现多备选电源间的高精度识别(高精度选择)，从而实现高速、全电压范围的电源选择。

请参看图2所示，其为本发明在另一个实施例中的电源选择电路200的电路示意图。

图2所示的电源选择电路200为低电源选择电路，其电路结构与图1所示的高电压选择电路的电路结构和工作原理相似。图2所示的电源选择电路200包括第一选择单元210和第二选择单元220，所述第一选择单元210包括第一mos管m5和第二mos管m6，所述第二选择单元220包括比较电路amp1、第三mos管m7和第四mos管m8。

图2所示的电源选择电路200与图1中的电源选择电路100的主要区别在于，图2中的第一mos管m5、第二mos管m6、第三mos管m7和第四mos管m8管均为nmos晶体管；mos管m5、m6、m7和m8的第一连接端、第二连接端和控制端分别为nmos晶体管的漏极、源极和栅极；mos管m5、m6、m7和m8的漏极分别与各自的衬体(或衬底)相连；第一选择单元210和第二选择单元220从第一备选电源vola和第二备选电源volb选择出较低的电源。

当|vola-volb|≥第一电压阈值时，第一mos管m5和第二mos管m6，其中一个mos管导通、另一个mos管关断，使第一选择单元210从第一备选电源vola和第二备选电源volb中，选择电压较低的那个电源给所述输出电源端vol_low，其中，vola为第一备选电源vola的电压，volb为第二备选电源volb的电压。例如，当vola-volb≥第一电压阈值时，则mos管m6导通、m5关断，vol_low＝volb；当volb-vola≥第一电压阈值时，则mos管m6关断、m5导通，vol_low＝vola。

在一个实施例中，所述第一电压阈值大于0.7v；在一个优选的实施例中，所述第一电压阈值等于1v。这样，所述第一选择单元210可以快速选择电压较低的那个电源，其比较速率(或选择速率)在ns级。

当|vola-volb|≤第一电压阈值时，或者接近于mv级时，第一选择单元210已不足以识别较高的电源。而第二选择单元220中的高精度、高速电压比较器amp1将比较结果快速的传递给mos管m7和m8的栅极，从而精确的识别出较低的那个电源。具体的，当|vola-volb|≥第二电压阈值时，所述比较电路amp1输出的比较结果提供给第三mos管m7和第四mos管m8的栅极，使其中的一个mos管导通、另一个mos管关断，从而，从而使第二选择单元220从第一备选电源vola和第二备选电源volb中，选择较低的那个电源给所述输出电源端vol_low，其中，vola为第一备选电源vola的电压，volb为第二备选电源volb的电压；第一电压阈值＞第二电压阈值。

在图2所示的具体实施例中，所述比较电路amp1的第一输入端和第二输入端分别为负向输入端和正向输入端；所述第二选择单元220还包括反相器inv，所述反相器inv的输入端与所述比较电路amp1的输出端相连，所述反相器inv的输出端与第三mos管m7的一个连接端相连，所述第四mos管的m8的一个连接端与比较电路amp1的输出端和反相器inv的输入端之间的连接节点相连。例如，当vola-volb≥第二电压阈值时，比较器amp1输出低电平电压，mos管m7的栅电压为高电平，使得mos管m7处于导通状态；mos管m8的栅电压为低电平，使得m8处于关断状态，vol_low＝volb。同理，当volb-vola≥第二电压阈值时，mos管m7关断、m8导通，vol_low＝vola。这样，所述第二选择单元220可以高精度的识别(或比较)出较高的那个电源，其识别精度为mv级，其比较速率在us级。

综上所述，本发明中的电源选择电路包括第一选择单和第二选择单元，所述第一选择单元可以从多电源中，快速的选择出电压较高和/或较低的电源；所述第二选择单元可以从多电源中，精确的选择出电压较高和/或较低的电源，从而实现高速、全电压范围的多电源选择。

在本发明中，“连接”、相连、“连”、“接”等表示电性相连的词语，如无特别说明，则表示直接或间接的电性连接。

需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。