一种无时钟待机的低功耗感测芯片制造技术

技术编号:30634567 阅读:32 留言:0更新日期:2021-11-04 00:17
本发明专利技术公开了一种无时钟待机的低功耗感测芯片,涉及芯片领域,该低功耗感测芯片内部做了电源域划分,将电源管理电路和通信寄存电路放在常开电源域,包括时钟电路在内的其他电路放在受电源管理电路控制的可控电源域,从而使得该低功耗感测芯片可以在待机模式下无需请求任何片上时钟就能实现外部通信和寄存器配置,同时区别于传统芯片将所有数字逻辑都放在低电压域的做法,将电源管理电路和通信寄存电路放在高电压域,所以这部分数字逻辑不需要使用到稳压器,也就不会产生稳压器的漏电功耗。由于该部分逻辑的翻转率很低,所以动态功耗只占总功耗的很小一部分,动态功耗的提升小于节省的稳压器漏电功耗,所以最终总功耗得到减少。减少。减少。

【技术实现步骤摘要】
一种无时钟待机的低功耗感测芯片


[0001]本专利技术涉及芯片领域,尤其是一种无时钟待机的低功耗感测芯片。

技术介绍

[0002]诸如红外接近及环境光亮度感测芯片之类的感测芯片已经逐渐普及地设置在移动电话、电视或便携式设备中,而随着芯片功能的不断扩充,高性能芯片的功耗较大,会导致整个设备出现续航能力弱、发热严重的问题,因此如何降低感测芯片的整体功耗、延长系统使用时间是感测芯片设计过程中的一项重点。

技术实现思路

[0003]本专利技术人针对上述问题及技术需求,提出了一种无时钟待机的低功耗感测芯片,本专利技术的技术方案如下:
[0004]一种无时钟待机的低功耗感测芯片,该低功耗感测芯片包括:电源管理电路、通信寄存电路、感测模拟电路、数字控制电路、时钟电路和熔丝电路,通信寄存电路连接通信引脚,通信寄存电路连接电源管理电路、数字控制电路和熔丝电路,数字控制电路连接感测模拟电路,时钟电路用于提供片上时钟;
[0005]电源管理电路和通信寄存电路由常开电源域的常开电源常供电,感测模拟电路、数字控制电路、时钟电路和熔丝电路由可控电源域的电源供电,可控电源域的电源的通断受控于电源管理电路;
[0006]当低功耗感测芯片处于待机模式下时,电源管理电路控制可控电源域的电源断开,低功耗感测芯片在无片上时钟的基础上与通过通信寄存电路利用通信引脚进行外部通信和/或进行寄存器配置。
[0007]其进一步的技术方案为,可控电源域包括熔丝电源域和主电源域,熔丝电路由熔丝电源域的熔丝电源供电,感测模拟电路、数字控制电路和时钟电路由主电源域的主电源供电,电源管理电路分别控制熔丝电源和主电源的通断,当低功耗感测芯片处于待机模式下时,电源管理电路控制熔丝电源和主电源都断开。
[0008]其进一步的技术方案为,当低功耗感测芯片处于熔丝模式下时,电源管理电路控制熔丝电源和主电源都导通,时钟电路给熔丝电路提供片上时钟,熔丝电路烧录或读取熔丝数据;
[0009]当低功耗感测芯片处于感测模式下时,电源管理电路控制熔丝电源断开、主电源导通,低功耗感测芯片执行感测操作。
[0010]其进一步的技术方案为,低功耗感测芯片上电后进入熔丝模式读取熔丝数据,熔丝数据读取完毕后根据通过通信寄存电路接收到的外部切换指令在待机模式和感测模式之间切换。
[0011]其进一步的技术方案为,熔丝电源的电压与常开电源相等,熔丝电路包括熔丝控制器和熔丝器件,熔丝控制器分别连接通信寄存电路和熔丝器件。
[0012]其进一步的技术方案为,主电源域的主电源包括通断状态相同的第一电源和第二电源,第一电源的电压与常开电源相等,第二电源的电压低于常开电源,则低功耗感测芯片还包括工作于主电源域的线性稳压器,线性稳压器用于将第一电源转换为第二电源;
[0013]感测模拟电路包括相连接的高压模拟电路和低压模拟电路,高压模拟电路由主电源域的第一电源供电,低压模拟电路、数字控制电路和时钟电路由主电源域的第二电源供电。
[0014]其进一步的技术方案为,低功耗感测芯片还包括由主电源域的第二电源供电的中断控制电路,中断控制电路连接通信寄存电路和数字控制电路,中断控制电路还连接中断引脚。
[0015]其进一步的技术方案为,通信寄存电路基于高阈值晶体管构建。
[0016]其进一步的技术方案为,通信寄存电路包括相连接的I2C接口和寄存器,I2C接口连接通信引脚,通信引脚包括I2C总线的SCL引脚和SDA引脚,当低功耗感测芯片处于待机模式下时,电源管理电路和通信寄存电路依靠I2C总线的SCL时钟工作。
[0017]本专利技术的有益技术效果是:
[0018]本申请公开了一种无时钟待机的低功耗感测芯片,该低功耗感测芯片内部做了电源域划分,将电源管理电路和通信寄存电路放在常开电源域,包括时钟电路在内的其他电路放在受电源管理电路控制的可控电源域,从而使得该低功耗感测芯片可以在待机模式下无需请求任何片上时钟就能实现外部通信和寄存器配置,有效降低功耗。
[0019]同时区别于传统芯片将所有数字逻辑都放在低电压域的做法,将包括电源管理电路和通信寄存电路的一部分数字逻辑放在高电压域,所以这部分数字逻辑不需要使用到稳压器,也就不会产生稳压器的漏电功耗。由于该部分逻辑的翻转率很低,所以动态功耗只占总功耗的很小一部分,动态功耗的提升小于节省的稳压器漏电功耗,所以最终总功耗得到减少。
[0020]进一步的,采用HVT晶体管来实现高电压域的数字逻辑,可以在不影响芯片运行的基础上减少漏电功耗,最终使得高电压域的数字逻辑的功耗得以进一步减小。
[0021]可控电源域可以进一步划分为熔丝电源域和主电源域,熔丝电源域在熔丝电路访问结束后可以完全断电以达到0功耗的效果。主电源域上电进入感测模式时,熔丝电路保持断电,而且可以及时从感测模式切换回待机模式,相比于传统芯片可以有效降低功耗。
附图说明
[0022]图1是本申请的低功耗感测芯片的内部结构示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。
[0024]本申请公开了一种无时钟待机的低功耗感测芯片,请参考图1,该低功耗感测芯片包括:电源管理电路、通信寄存电路、感测模拟电路、数字控制电路、时钟电路和熔丝电路。通信寄存电路连接通信引脚,通信寄存电路连接电源管理电路、数字控制电路和熔丝电路,数字控制电路连接感测模拟电路。低功耗感测芯片还包括中断控制电路,中断控制电路连接通信寄存电路和数字控制电路,中断控制电路还连接中断引脚INT。其中:
[0025](1)通信寄存电路包括相连接的I2C接口和寄存器,I2C接口连接通信引脚,通信引脚包括I2C总线的SCL引脚和SDA引脚。I2C接口用于对外通信,寄存器用于存放配置及状态信息。
[0026](2)感测模拟电路主要包括光电二极管、模数转换器和LED驱动器,使得该感测芯片实现为红外接近及环境光亮度感测芯片。感测模拟电路包括相连接的高压模拟电路和低压模拟电路,其中,高压模拟电路主要包括LED驱动器,实际可能还包括IO引脚和带隙基准电源等,低压模拟电路主要包括光电二极管和模数转换器。
[0027](3)数字控制电路包括状态机及相应的控制逻辑,用于管理感测模拟电路以及控制数据回传等。
[0028](4)时钟电路用于提供片上时钟,时钟电路主要包括振荡器和时钟控制器,振荡器用于生成片上时钟,时钟控制器负责片上时钟的分支、开启/关停、分频以及复位信号的产生。
[0029](5)熔丝电路包括熔丝控制器和熔丝器件,熔丝控制器分别连接通信寄存电路和熔丝器件。熔丝器件只可写入一次,用以存储矫正数据,熔丝控制器生成熔丝的接口读写信号时序。
[0030](6)中断控制电路用于适时生成中断信号并通过中断引脚INT通知外部的微控制器做相应处理。
[0031]电源管理电路和通信寄存电路由常开电源域PD0的常开电源常供电,感测模拟电路、数字控制电路、时钟电路和熔丝电路本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无时钟待机的低功耗感测芯片,其特征在于,所述低功耗感测芯片包括:电源管理电路、通信寄存电路、感测模拟电路、数字控制电路、时钟电路和熔丝电路,所述通信寄存电路连接通信引脚,所述通信寄存电路连接所述电源管理电路、数字控制电路和熔丝电路,所述数字控制电路连接所述感测模拟电路,所述时钟电路用于提供片上时钟;所述电源管理电路和通信寄存电路由常开电源域的常开电源常供电,所述感测模拟电路、数字控制电路、时钟电路和熔丝电路由可控电源域的电源供电,所述可控电源域的电源的通断受控于所述电源管理电路;当所述低功耗感测芯片处于待机模式下时,所述电源管理电路控制所述可控电源域的电源断开,所述低功耗感测芯片在无片上时钟的基础上与通过所述通信寄存电路利用所述通信引脚进行外部通信和/或进行寄存器配置。2.根据权利要求1所述的低功耗感测芯片,其特征在于,所述可控电源域包括熔丝电源域和主电源域,所述熔丝电路由所述熔丝电源域的熔丝电源供电,所述感测模拟电路、数字控制电路和时钟电路由所述主电源域的主电源供电,所述电源管理电路分别控制所述熔丝电源和主电源的通断,当所述低功耗感测芯片处于待机模式下时,所述电源管理电路控制所述熔丝电源和主电源都断开。3.根据权利要求2所述的低功耗感测芯片,其特征在于,当所述低功耗感测芯片处于熔丝模式下时,所述电源管理电路控制所述熔丝电源和主电源都导通,所述时钟电路给所述熔丝电路提供片上时钟,所述熔丝电路烧录或读取熔丝数据;当所述低功耗感测芯片处于感测模式下时,所述电源管理电路控制所述熔丝电源断开、所述主电源导通,所述低功耗感测芯片执行感测操作。4.根据权利要求3所述的低功耗感测芯片,其特征在于,所述低功耗感测芯片上电后进...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄陆阳
申请(专利权)人:莱弗利科技苏州有限公司
类型:发明
国别省市:

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