一种上电检测电路及检测方法与流程

1.本发明涉及集成电路技术领域，具体而言，涉及一种上电检测电路及检测方法。


背景技术：

2.在电路设计领域，上电检测电路的设计变得越来越重要，如针对一些自动化设备，当机械安装完毕，以及电工接线完成后，机电一体化设备便面临上电这一步骤，而上电必须有一定的流程，按照流程来逐步上电，可减少关键元器件烧毁，以及由于钳工、电工操作失误所带来的不必要的损失。再比如针对一些本地化系统、计算机设备等进行上电检测，能够保证系统和计算机设备的安全工作，避免带来不必要的损失。
3.但常规的上电检测电路往往仅能实现对某一种电压的检测，若有检测多种电压值的需求，需求重新设计电路，不仅局限性大而且电路设计复杂多变，可实用性低。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的之一在于提供一种上电检测电路及上电检测方法，至少解决上述部分技术问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种上电检测电路，所述上电检测电路包括依次连接的输入单元、开关单元和输出单元，其中，
6.所述输入单元包括第一输入电源和第二输入电源，所述开关单元包括第一mos管和第二mos管；
7.所述第一mos管的漏极连接所述第二mos管的栅极，所述第二mos管的源极接地，所述第一输入电源连接所述第一mos管的源极，所述第二输入电源分别连接所述第二mos管的漏极和所述输出单元；
8.所述第一mos管和第二mos管根据所述第一输入电源和第二输入电源提供的电压信号改变通断状态，所述输出单元用于根据所述第二mos管的通断状态输出上电检测信号。
9.在一种可能的实施方式中，所述输入单元还包括第三输入电源，所述开关单元还包括第三mos管，其中，所述第三mos管为p沟道mos管；
10.所述第三输入电源连接所述第三mos管的栅极；
11.所述第三mos管的源极连接所述第一mos管的栅极，所述第三mos管的漏极连接所述第一mos管的漏极。
12.在一种可能的实施方式中，所述输出单元包括第一反相器和第二反相器；
13.所述第一反相器的输入端连接所述第二输入电源，所述第一反相器的输出端连接所述第二反相器的输入端；
14.其中，若所述第一反相器的输出端输出高电平信号，则所述第二反相器的输出端输出低电平信号，若所述第一反相器的输出端输出低电平信号，则所述第二反相器的输出端输出高电平信号。
15.在一种可能的实施方式中，所述上电检测电路还包括降压电路，所述降压电路的
一端连接所述第一mos管的漏极，所述降压电路的另一端接地。
16.在一种可能的实施方式中，所述降压电路包括依次串联的第一电阻、第二电阻和第三电阻；
17.所述第一电阻的第一端连接所述第一mos管的漏极，所述第一电阻的第二端串联所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第一端分别连接所述第一电阻的第二端和所述第二mos管的栅极；
18.所述第三电阻的第一端分别连接所述第二电阻的第二端和所述第三mos管的漏极。
19.在一种可能的实施方式中，所述上电检测电路还包括保护电路，所述保护电路包括第四电阻、第五电阻和第六电阻；
20.所述第四电阻的一端连接所述第二输入电源，所述第四电阻的另一端连接所述第二mos管的漏极；
21.所述第五电阻的一端连接所述第三电阻的第二端，所述第五电阻的另一端接地；
22.所述第六电阻的一端连接所述第三输入电源，所述第六电阻的另一端连接所述第三mos管的栅极。
23.在一种可能的实施方式中，所述保护电路还包括第七电阻，所述第七电阻的一端连接所述第二mos管的源极，所述第七电阻的另一端接地。
24.在一种可能的实施方式中，所述上电检测电路还包括二极管，所述二极管的正极连接所述第三mos管的栅极，所述二极管的负极分别连接所述第三mos管的源极和所述第一mos管的栅极。
25.在一种可能的实施方式中，所述第一mos管为p沟道mos管，所述第二mos管为n沟道mos管。
26.第二方面，本技术实施例提供了一种上电检测方法，所述方法包括：
27.所述第一mos管根据所述第一输入电源的第一电压改变通断状态；
28.所述第二mos管根据所述第二输入电源的第二电压改变通断状态；
29.所述输出单元根据所述第二mos管的通断状态输出上电检测信号。
30.本技术实施例提供的一种上电检测电路及检测方法，包括依次连接的输入单元、开关单元和输出单元，其中，输入单元包括第一输入电源和第二输入电源，开关单元包括两个mos管。两个mos管可根据两个输入电源提供的电压信号改变通断状态，输出单元可根据mos管的通断状态输出上电检测信号，实现多种电压值的上电检测，并且电路设计简单，使用成本低。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
32.图1示出了本技术实施例提供的一种上电检测电路的电路原理图；
33.图2示出了本技术实施例提供的一种上电检测电路所包含的输出单元的电路原理
图；
34.图3示出了本技术实施例提供的一种上电检测电路所涉及的二极管的连接示意图；
35.图4示出了本技术实施例提供的一种上电检测方法的方法流程图。
36.图标：
37.第一输入电源111，第二输入电源112，第三输入电源113，输出单元120；
38.第一mos管pmos1，第二mos管nmos，第三mos管pmos2；
39.第一反相器u1，第二反相器u2，二极管d，第一电阻r1，第二电阻r2，第三电阻r3，第四电阻r4，第五电阻r5，第六电阻r6，第七电阻r7。
具体实施方式
40.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
41.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
44.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
46.请参照图1，所述上电检测电路包括依次连接的输入单元、开关单元和输出单元120，其中，
47.所述输入单元包括第一输入电源111和第二输入电源112，所述开关单元包括第一mos管pmos1和第二mos管nmos。
48.本实施例中的输入单元可提供输入电源，能够为本实施例中的上电检测电路提供电压输入。具体地，本实施例中的第二输入电源112能够为本实施例可能用于连接的受电设备如芯片等提供稳定的电压，当受电设备如芯片的供电需求发生变化时，需要引入新的电源，也即本实施例中的第一输入电源111，通过本实施例中的开关单元和输出单元120便能简单且快速地实现第一电源和第二电源的上电检测。一般情况下，受电设备如芯片等的额定供电电压为1.8v，本实施例中可对应选择额定电压为1.8v的第二输入电源112，相应地，在引入新电源时，可以选择额定电压为1.8v和3.3v间可切换的第一输入电源111。
49.考虑到mos管的使用成本低，并且mos管的耗散功率小，效率也高，在本实施例中选用mos管组成开关单元。本实施例中由一个pmos管和一个nmos管组成开关单元，具体地，所述第一mos管为pmos管，所述第二mos管为nmos管。通过开关单元的通断影响输出单元120的上电检测信号。
50.本实施例中的各mos管和各输入电源的具体连接关系为：所述第一mos管pmos1的漏极连接所述第二mos管nmos的栅极，所述第二mos管nmos的源极接地，所述第一输入电源111连接所述第一mos管pmos1的源极，所述第二输入电源112分别连接所述第二mos管nmos的漏极和所述输出单元120。
51.所述第一mos管pmos1和第二mos管nmos根据所述第一输入电源111和第二输入电源112提供的电压信号改变通断状态，所述输出单元120用于根据所述第二mos管nmos的通断状态输出上电检测信号。
52.请参照图2，在一种可能的实施方式中，所述输出单元120包括第一反相器u1和第二反相器u2；
53.所述第一反相器u1的输入端连接所述第二输入电源112，所述第一反相器u1的输出端连接所述第二反相器u2的输入端；
54.其中，若所述第一反相器u1的输出端输出高电平信号，则所述第二反相器u2的输出端输出低电平信号，若所述第一反相器u1的输出端输出低电平信号，则所述第二反相器u2的输出端输出高电平信号。
55.在本实施例中，可以选用反相器组成输出单元120，通过反相器输出的高电平信号或低电平信号来判断上述实施例中的第一电源和第二电源的上电状态。
56.示例性地，若取第二输入电源112为1.8v并开始上电，第二mos管nmos处于断开状态，也即，第一反相器u1的输入端为高电平信号，相应地，第一反相器u1的输出端和第二反相器u2的输入端均为低电平信号，第二反相器u2的输出端为高电平信号。
57.若将第一mos管pmos1的栅极连接1.8v的电源。设置第一输入电源111为1.8v并开始上电，第一mos管pmos1处于断开状态，与第一mos管pmos1连接的第二mos管nmos同样处于断开状态，此时，第一反相器u1的输出端输出低电平信号，第二反相器u2的输出端输出高电平信号。设置第一输入电源111为3.3v并开始上电，第一mos管pmos1处于导通状态，与第一mos管pmos1连接的第二mos管nmos同样处于导通状态，此时，第一反相器u1的输出端输出高电平信号，第二反相器u2的输出端输出低电平信号。
58.可选地，所述输入单元还包括第三输入电源113，所述开关单元还包括第三mos管pmos2，其中，所述第三mos管pmos2为p沟道mos管；
59.所述第三输入电源113连接所述第三mos管pmos2的栅极；
60.所述第三mos管pmos2的源极连接所述第一mos管pmos1的栅极，所述第三mos管pmos2的漏极连接所述第一mos管pmos1的漏极。
61.在本实施例中，通过引入第三输入电源113和第三mos管pmos2，能够实现对第一mos管pmos1栅极电压的控制，然后通过三个输入电源输出的电压信号精准实现三个mos管的通断状态。
62.由上述分析可知，本技术实施例中的上电检测电路包括依次连接的输入单元、开关单元和输出单元，其中，输入单元包括第一输入电源和第二输入电源，开关单元包括两个
mos管。两个mos管可根据两个输入电源提供的电压信号改变通断状态，输出单元可根据mos管的通断状态输出上电检测信号，实现多种电压值的上电检测，并且电路设计简单，使用成本低。
63.考虑到在已有检测第二输入电源112的基础上增加第一输入电源111，为保护上电检测电路中的各元器件尤其是mos管避免击穿的风险。
64.在一种可能的实施方式中，所述上电检测电路还包括降压电路130，所述降压电路130的一端连接所述第一mos管pmos1的漏极，所述降压电路130的另一端接地。
65.在本实施例中，通过引入降压电路130能够在新增第一输入电源111的基础上仍能实现对上电检测电路中各元器件的保护作用。以下将通过一种具体的降压电路130进行详细说明。
66.具体地，所述降压电路130包括依次串联的第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3；
67.所述第一电阻r1的第一端连接所述第一mos管pmos1的漏极，所述第一电阻r1的第二端串联所述第二电阻r2的第一端，所述第二电阻r2的第一端分别连接所述第一电阻r1的第二端和所述第二mos管nmos的栅极；
68.所述第三电阻r3的第一端分别连接所述第二电阻r2的第二端和所述第三mos管pmos2的漏极。
69.本实施例通过第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3实现了在引入第一输入电源111时对电路的分压处理。也即，本实施例在实现控制第一mos管pmos1、第二mos管nmos和第三mos管pmos2通断的同时，还能够实现对各个mos管的保护，有效防止mos管被击穿，避免造成上电检测电路中元器件的损坏。
70.另外，请参照图3，所述上电检测电路还包括二极管d，所述二极管d的正极连接所述第三mos管pmos2的栅极，所述二极管d的负极分别连接所述第三mos管pmos2的源极和所述第一mos管pmos1的栅极。
71.其中，二极管d可以起到静电防护的作用，避免第三mos管pmos2受到静电击穿。并且二极管d可以和第三mos管pmos2中的寄生二极管形成通路，会产生极小的电流，这种情形下可以把二极管d及寄生二极管当做电阻，能够通过更换不同型号和/或尺寸的二极管d来改变第三mos管pmos2源极端的电压，通过第三mos管pmos2栅极和源极端的电压可控制其自身的通断。
72.需要说明的是，假设第一输入电源111的输出电压为3.3v，第二输入电源112和第三输入电源113的输出电压均为1.8v，而上电检测电路中均为1.8v的元器件，无3.3v的元器件，可以理解，该上电检测电路的中的元器件的工艺耐压为1.8v+1.8v*10％＝1.98v。在这种情形下，在第一输入电源111输出的电压达到1.98v之后，与第一输入电源111对应的第一反相器u1的输出端应立即输出高电平，以使上电检测电路产生钳位电压，保护与3.3v电源连接的各电路节点不超过耐压值，以保护上电检测电路中的1.8v的元器件。
73.以下将通过几个示例对上述实施例中的上电检测电路的具体功能进行详细介绍：
74.示例一，若第一输入电源111的输出电压为3.3v，第二输入电源112和第三输入电源113的输出电压均为1.8v。第一输入电源111先上电，第二输入电源112和第三输入电源113后上电。
75.此时，3.3v先上电时，与1.8v对应的第二输入电源112和第三输入电源113处于低电平状态，第一mos管pmos1的源极电压大于其栅极电压，第一mos管pmos1导通，经过第一电阻r1完成降压，节点c的电压为1.65v，节点f与节点a处的电压均为低电平，第三mos管pmos2导通，此时节点a、节点b和节点c处的电压开始上升。当3.3v的上电电压增加到1.98v时，节点c处的电压为0.99v，由于第二mos管nmos的源极接地，第二mos管nmos导通，与第二mos管nmos漏极连接的第一反相器u1的输入端为低电平，第一反相器u1的输出端直接输出高电平信号。
76.当3.3v电压上电完成，第一mos管pmos1的源极电压为3.3v，此时，节点a处的电压至少为1.32v才不会有击穿风险，通过第二电阻r2分压可使节点a处的电压为1.5v。这时候，第二输入电源112和第三输入电源113的两个1.8v电压的电源开始上电，节点d电位为高电平，第三mos管pmos2关断，经过调节二极管d的尺寸，使得f点的电压为1.62v，电路完成上电，第一反相器u1的输出端输出高电平。
77.示例二，若第一输入电源111的输出电压为3.3v，第二输入电源112和第三输入电源113的输出电压均为1.8v。第二输入电源112和第三输入电源113先上电，第一输入电源111后上电。
78.1.8v上电完成后，第三mos管pmos2的栅极电压大于源极电压，第三mos管pmos2关断。根据示例一可知节点f处的电压为1.62v。此时，3.3v开始上电，当第一输入电源111的电压接近1.62v时，由于阈值电压的存在，第二输入电源112的电压处于1.62v和1.98v之间，第一mos管pmos1导通，节点c处的电压使得第二mos管nmos导通，第一反相器u1的输出端输出高电平信号。且整个上电过程无任何节点的电压超过耐压值1.98v，上电检测电路不存在击穿风险。
79.示例三，若第一输入电源111的输出电压为3.3v，第二输入电源112和第三输入电源113的输出电压均为1.8v，第一输入电源111、第二输入电源112和第三输入电源113同时上电。
80.在上电初始阶段，节点d处电压不足以导通二极管d，第三mos管pmos2导通，节点f电压为低电平，第一mos管pmos1开启。节点d处电压升高时，二极管d导通，第三mos管pmos2关断，第一反向器的输出端输出高电平信号，且整个上电过程无节点的电压超过耐压值，上电检测电路无击穿风险。
81.示例四，若第一输入电源111、第二输入电源112和第三输入电源113的输出电压均为1.8v，其三个电源同时上电。
82.上电完成后节点f处电压为1.62v，不足以打开第一mos管pmos1，节点c处电压为低电平，第二反相器u2的输出端输出高电平信号，检测到1.8v的电源完成上电，且整个上电过程无节点的电压超过耐压值，上电检测电路无击穿风险。
83.需要说明的是，上述示例选用的第一输入电源111的输出电压为3.3v，第二输入电源112和第三输入电源113的输出电压均为1.8v仅为示例所用，还可以根据实际需求选择不同的电源电压。
84.可选地，所述上电检测电路还包括保护电路，所述保护电路包括第四电阻r4、第五电阻r5和第六电阻r6；
85.所述第四电阻r4的一端连接所述第二输入电源112，所述第四电阻r4的另一端连
接所述第二mos管nmos的漏极；
86.所述第五电阻r5的一端连接所述第三电阻r3的第二端，所述第五电阻r5的另一端接地；
87.所述第六电阻r6的一端连接所述第三输入电源113，所述第六电阻r6的另一端连接所述第三mos管pmos2的栅极。
88.本实施例中的第六电阻r6可作为第三mos管pmos2的栅极电阻，可以迅速衰减栅极回路产生的振荡，另外，若第六电阻r6选用阻值小的电阻，还能够加快第三mos管pmos2的通断速度。第五电阻r5在第二mos管nmios处于断开状态下可将第一mos管pmos1的漏极限定在低电平。第四电阻r4可在第二mos管接第二输入电源时对第二mos管nmos管起到保护作用。
89.可选地，所述保护电路还包括第七电阻r7，所述第七电阻r7的一端连接所述第二mos管nmos的源极，所述第七电阻r7的另一端接地。其中，vss表示第五电阻和第七电阻的接地端。
90.综上所述，本技术实施例中的上电检测电路包括依次连接的输入单元、开关单元和输出单元，其中，输入单元包括第一输入电源和第二输入电源，开关单元包括两个mos管。两个mos管可根据两个输入电源提供的电压信号改变通断状态，输出单元可根据mos管的通断状态输出上电检测信号，实现多种电压值的上电检测，并且电路设计简单，使用成本低，并且通过限制耐压值使得整个上电过程无节点的电压超过耐压值，上电检测电路无击穿风险。
91.请参照图4，与上述上电检测电路实施例相对应，本技术还提供一种上电检测方法，所述方法包括：
92.s410，所述第一mos管根据所述第一输入电源的第一电压改变通断状态；
93.s420，所述第二mos管根据所述第二输入电源的第二电压改变通断状态；
94.s430，所述输出单元根据所述第二mos管的通断状态输出上电检测信号。
95.本技术实施例提供的一种上电检测方法，包括依次连接的输入单元、开关单元和输出单元，其中，输入单元包括第一输入电源和第二输入电源，开关单元包括两个mos管。两个mos管可根据两个输入电源提供的电压信号改变通断状态，输出单元可根据mos管的通断状态输出上电检测信号，实现多种电压值的上电检测，并且电路设计简单，使用成本低。
96.本实施例提供的上电检测方法的具体实施过程，可以参见上述上电检测电路的具体实施过程，在此不再一一赘述。
97.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。