[发明专利]一种适用于电源突变的电源开关电路、芯片及供电系统

说明书

一种适用于电源突变的电源开关电路、芯片及供电系统，包括：第一电源开关电路,在监测到正常供电电源VDD切换到失效时将输出电压切换至备用供电电源Vbat，及在监测到VDD切换到有效时，经过预设延时时间后将输出电压切换至VDD；镜像电流源，利用第一电源开关电路输出的电压产生基准电流；第二电源开关电路，在监测到VDD切换到失效时将输出电压切换至Vbat，及在监测到VDD切换到有效时将输出电压切换至VDD，且镜像基准电流给蓄能电路进行充放电以使蓄能电路的电压达到第二电源开关电路的输出电压；驱动电路，由第一电源开关电路提供工作所需的电源，跟随蓄能电路的电压并将其作为RTC电源输出。本发明可避免电源切换时突变，并使切换后的电源具有较强的驱动能力。

技术领域

本发明涉及电源切换领域，尤其涉及一种适用于电源突变的电源开关电路、芯片及供电系统。

背景技术

在众多芯片电源管理系统中，如MCU或ARM，往往会存在两种电源系统，甚至在某些特定芯片内，存在更多。下面以常见的两种供电系统VDD和Vbat为例，VDD指芯片正常的供电系统，Vbat指备用电源系统，一般是电池。如图1所示，其中1表示由VDD供电的功能模块，这些模块在VDD掉电后无法功能，2表示在VDD掉电后仍需工作的功能模块，这些模块的电源域为VDD_RTC，这种双电源系统的设计方法，主要是为在VDD关闭，或在VDD在意外情况下突然掉电的情况下，芯片内部某些特定功能模块(如实时时钟RTC内晶振电路)依旧能够切换至备用电源系统Vbat下正常工作，为芯片持续计时，保证芯片日历，闹钟或其它中断事件功能正常。图1中，用于在VDD和Vbat之间做切换的开关，即被称为电源开关电源开关。

电源开关在大部分应用中为芯片内部自行监控，自行根据电源情况进行切换。如图2所示，示意了VDD与Vbat切换，其控制信号往往采用内部VDD的POR信号，进行电源选择。若芯片内部模块对电源电压有更高的地要求，通常会在芯片内部集成一个低电压检测模块LVD，来保证VDD在小于LVD设定电压时，就会在POR信号来临之前发生切换。但是在电源切换时，根据系统实际情况不同，会出现两种电源系统之间电源水平相差较大的情况，例如，芯片常见的VDD工作电压可能是1.8～3.6V，而电池Vbat电压更是跟电池类型和电池电量相关，电池电压也可能在1.8～3.6V。因此，在两个电源相差最大时就会出现最恶劣的电源切换。

假设VDD电源低，VBat电源高，使VDD，Vbat电源分别为1.8V和3.6V，这里暂不考虑掉电和上电时间，默认为很短可以忽略。VDD突然掉电，VDD降低至VDD系统Vpor以下，导致Vpor信号就会控制Power-Switch将芯片供电系统切换至Vbat，在此时，电源会很快地从1.8V切换至3.6V，相当于在电源上加了一个1.8V的上升跳变。另外，考虑到VDD在后面重新恢复上电时，VDD升高至Vpor以上，Vpor信号控制Power-Switch将芯片供电系统重新切换至VDD，在此时，电源上又会出现一个从3.6V突然变化为1.8V的下降跳变。对于这样突然地大幅度跳变，即使芯片内部电路增存在LDO，但LDO瞬态响应难以在如此短的时间做出任何反应，因此突变的抑制能力也很弱。

在少数应用中，也有部分为外部引脚输入控制信号，人为的或程序化控制电源的切换。电源开关在设考虑中，还需要注意其要具有一定驱动能力，有部分I/O口需要利用备用电源域进行供电，一般在几个驱动负载电流mA左右。