(19)国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202220224580.2
(22)申请日 2022.01.26
(73)专利权人 珠海极海半导体有限公司
地址 519060 广东省珠海市横琴新区环岛
东路1889号创意谷1栋二层
(72)发明人 吴国斌 韩志强 张虚谷 康泽华
(74)专利代理机构 北京汇思诚业知识产权代理
有限公司 11444
专利代理师 范旋锋
(51)Int.Cl.
G05B 19/042(2006.01)
(54)实用新型名称
低功耗控制电路及MCU芯片
(57)摘要
本申请涉及IC芯片功耗管理技术领域，公开
一种低功耗控制电路及MCU芯片，其中，所述低功
路、电源以及电平移位器；所述电压比较器的第
二输入端连接参考电压，所述电压比较器的输出
端连接所述开关电路的控制端；所述开关电路的
两端分别连接所述电源和所述电平移位器。本申
请技术方案，可以在处理器唤醒的过程中向电平
移位器提供稳定的电压输入，保证电平移位器正
常工作。权利要求书2页 说明书6页 附图4页CN 216817210 U 2022.06.24
C N 216817210
U
1.一种低功耗控制电路，其特征在于，包括：处理器、电压比较器、开关电路、电源以及电平移位器；
所述电压比较器的第一输入端连接所述处理器，所述电压比较器的第二输入端连接参考电压，所述电压比较器的输出端连接所述开关电路的控制端；
所述开关电路的两端分别连接所述电源和所述电平移位器。
2.根据权利要求1所述的低功耗控制电路，其特征在于，还包括线性稳压器，所述线性稳压器连接在所述开关电路和所述电平移位器之间。
3.根据权利要求2所述的低功耗控制电路，其特征在于，所述线性稳压器包括：功率管Mp、控制晶体管Mc1、控制晶体管Mc2、晶体管M、运算放大器、第一电流源和第二电流源； 所述晶体管M的源极连接所述开关电路；所述晶体管M的漏极连接所述控制晶体管Mc1的源极，并同时连接基准带隙电压；所述控制晶体管Mc1的漏极连接所述第一电流源，并与所述控制晶体管Mc1的栅极相连；所述运算放大器的正向输入端和反向输入端连接所述基准带隙电压，所述运算放大器的输出端连接所述晶体管M的栅极；
所述功率管Mp的源极连接所述开关电路；所述功率管Mp的漏极连接所述控制晶体管Mc2的源极，并作为所述线性稳压器的输出端；所述控制晶体管Mc2的漏极连接所述第二电流源，并同时连接所述功率管Mp的栅极；所述控制晶体管Mc2的栅极连接所述控制晶体管Mc1的栅极。
4.根据权利要求1所述的低功耗控制电路，其特征在于，所述开关电路包括开关管，所述开关管为MOS管或三极管。
5.根据权利要求4所述的低功耗控制电路，其特征在于，所述MOS管具体为N型MOS管或P 型MOS管。
6.一种MCU芯片，其特征在于，包括：MCU内核、电压比较器、开关电路、电源以及电平移位器；
所述电压比较器的第一输入端连接所述MCU内核，所述电压比较器的第二输入端连接参考电压，所述电压比较器的输出端连接所述开关电路的控制端；
所述开关电路的两端分别连接所述电源和所述电平移位器。
7.根据权利要求6所述的MCU芯片，其特征在于，还包括线性稳压器，所述线性稳压器连接在所述开关电路和所述电平移位器之间。
8.根据权利要求7所述的MCU芯片，其特征在于，所述线性稳压器包括：功率管Mp、控制晶体管Mc1、控制晶体管Mc2、晶体管M、运算放大器、第一电流源和第二电流源；
所述晶体管M的源极连接所述开关电路；所述晶体管M的漏极连接所述控制晶体管Mc1的源极，并同时连接基准带隙电压；所述控制晶体管Mc1的漏极连接所述第一电流源，并与所述控制晶体管Mc1的栅极相连；所述运算放大器的正向输入端和反向输入端连接所述基准带隙电压，所述运算放大器的输出端连接所述晶体管M的栅极；
所述功率管Mp的源极连接所述开关电路；所述功率管Mp的漏极连接所述控制晶体管Mc2的源极，并作为所述线性稳压器的输出端；所述控制晶体管Mc2的漏极连接所述第二电流源，并同时连接所述功率管
Mp的栅极；所述控制晶体管Mc2的栅极连接所述控制晶体管Mc1的栅极。
9.根据权利要求6所述的MCU芯片，其特征在于，所述开关电路包括开关管，所述开关管
为MOS管或三极管。
10.根据权利要求9所述的MCU芯片，其特征在于，所述MOS管具体为N型MOS管或P型MOS 管。
低功耗控制电路及MCU芯片
技术领域
[0001]本实用新型涉及IC芯片功耗管理技术领域，尤其涉及一种低功耗控制电路及MCU 芯片。
背景技术
[0002]随着IC(Integrated Circuit，集成电路)技术的发展，IC芯片在各种场景中得到了广泛的应用。例如，在几乎所有涉及到需要按键控制的电子产品中都采用了具有按键扫描逻辑的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)芯片。
[0003]MCU的低功耗设计是芯片设计的一个重要课题。在低功耗设计下，MCU芯片引入了休眠模式的概
念。例如，对于具有按键扫描逻辑的MCU，在休眠模式下，其MCU内核并不工作，而启用外围的低频率的扫描逻辑电路监测电子产品的按键是否被触发，在按键被有效触发时，MCU内核才转换为工作模式。
[0004]在MCU的低功耗设计中，为了进一步节省功耗，通常采用多电源多电压(MSMV，Multiple supply and Multiple Voltage)技术，例如将工作模式下的MCU内核电压设置在第二电压域，而将休眠模式下的MCU内核的电压设置在第一电压域。一般的，在MSMV技术中，通常涉及到电平移位器(level shifter)，电平移位器起到电压转换的作用。
[0005]然而，本申请的发明人在研究中发现，MCU内核在唤醒的过程中，从第一电压域转换到第二电压域具有一定的延迟，当电压较低时，电平移位器将不能正常工作。
实用新型内容
[0006]本实用新型实施例提供低功耗控制电路及MCU芯片，可以在处理器唤醒的过程中向电平移位器提供稳定的电压输入，保证电平移位器正常工作。
[0007]一方面，本申请提供一种低功耗控制电路，包括：处理器、电压比较器、开关电路、电源以及电平移位器；
[0008]所述电压比较器的第一输入端连接所述处理器，所述电压比较器的第二输入端连接参考电压，所述电压比较器的输出端连接所述开关电路的控制端；
[0009]所述开关电路的两端分别连接所述电源和所述电平移位器。
[0010]结合第一方面，在一种可行的实现方式中，还包括线性稳压器，所述线性稳压器连接在所述开关电路和所述电平移位器之间。
[0011]结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述线性稳压器包括：功率管Mp、控制晶体管Mc1、控制晶体管Mc2、晶体管M、运算放大器、第一电流源和第二电流源；
[0012]所述晶体管M的源极连接所述开关电路；所述晶体管M的漏极连接所述控制晶体管Mc1的源极，并同时连接基准带隙电压；所述控制晶体管Mc1的漏极连接所述第一电流源，并与所述控制晶体管Mc1的栅极相连；所述运算放大器的正向输入端和反向输入端连接所述基准带隙电压，所述运算放大器的输出端连接所述晶体管M的栅极；
[0013]所述功率管Mp的源极连接所述开关电路；所述功率管Mp的漏极连接所述控制晶体
管Mc2的源极，并作为所述线性稳压器的输出端；所述控制晶体管Mc2的漏极连接所述第二电流源，并同时连接所述功率管Mp的栅极；所述控制晶体管Mc2的栅极连接所述控制晶体管Mc1的栅极，在本申请
实施例中通过线性稳压器可以稳定输出供电平移位器正常工作的工作电压。
[0014]结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述开关电路包括开关管，所述开关管为MOS管或三极管。
[0015]结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述MOS管具体为N型MOS管或P型MOS 管。
[0016]第二方面，本申请提供一种MCU芯片，包括：MCU内核、电压比较器、开关电路、电源以及电平移位器；
[0017]所述电压比较器的第一输入端连接所述MCU内核，所述电压比较器的第二输入端连接参考电压，所述电压比较器的输出端连接所述开关电路的控制端；
[0018]所述开关电路的两端分别连接所述电源和所述电平移位器。
[0019]结合第二方面，在一种可行的实现方式中，还包括线性稳压器，所述线性稳压器连接在所述开关电路和所述电平移位器之间。
[0020]结合第二方面，在一种可行的实现方式中，所述线性稳压器包括：功率管Mp、控制晶体管Mc1、控制晶体管Mc2、晶体管M、运算放大器、第一电流源和第二电流源；
[0021]所述晶体管M的源极连接所述开关电路；所述晶体管M的漏极连接所述控制晶体管Mc1的源极，并同时连接基准带隙电压；所述控制晶体管Mc1的漏极连接所述第一电流源，并与所述控制晶体管Mc1的栅极相连；所述运算放大器的正向输入端和反向输入端连接所述基准带隙电压，所述运算放大器的输出端连接所述晶体管M的栅极；
[0022]所述功率管Mp的源极连接所述开关电路；所述功率管Mp的漏极连接所述控制晶体管Mc2的源极，并作为所述线性稳压器的输出端；所述控制晶体管Mc2的漏极连接所述第二电流源，并同时连接所述功率管Mp的栅极；所述控制晶体管Mc2的栅极连接所述控制晶体管Mc1的栅极，在本申请实施例中通过线性稳压器可以稳定输出供电平移位器正常工作的工作电压。
[0023]结合第二方面，在一种可行的实现方式中，所述开关电路包括开关管，所述开关管为MOS管或三极管。
[0024]结合第二方面，在一种可行的实现方式中，所述MOS管具体为N型MOS管或P型MOS 管。
[0025]本申请提供低功耗控制电路、MCU芯片，其中MCU芯片包括MCU内核、电压比较器、开关电路、电源以及电平移位器，电压比较器的第一输入端连接MCU内核，从而获取MCU内核的电压，电压比较器的第二输入端连接参考电压，通过设置参考电压，在MCU内核的电压高于参考电压时就意味着MCU内核从休眠模式中唤醒，通过电压比较器的输出连接开关电路，从而使开关电路闭合，电源直接向
电平移位器提供稳定的电压输入，使电平移位器能够正常工作，不会出现翻转功能异常。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需
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