DE19632120C1 - Spannungsüberwachungsschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Spannungsüberwachungs­ schaltung und insbesondere eine Schaltung zur Überwachung der Versorgungsspannung von batteriegespeisten Mikroprozes­ soren.

Bei digitalen Systemen wie Mikrocomputern und Mikroprozes­ soren ist es wichtig, daß sie nur dann in einen aktiven Zu­ stand versetzt werden, wenn ihre Versorgungsspannung sich auf ihrem Sollwert befindet. Ein Absinken oder Zusammenbre­ chen der Versorgungsspannung kann zu einem fehlerhaften Arbeiten dieser Systeme führen. Daher enthalten sie in der Regel eine Schaltung, die den Wert der Versorgungsspannung überwacht.

Eine immer wichtigere Rolle spielen in jüngerer Zeit trag­ bare Systeme, die von einer Batterie gespeist werden. Bei diesen Geräten überwachen die Spannungsüberwachungsschal­ tungen die Versorgungsspannung der Mikroprozessoren.

Ein Beispiel für eine solche bisher verwendete Spannungs­ überwachungsschaltung findet sich in einer von der Firma Texas Instruments herausgegebenen technischen Information vom 28. 4. 1995 mit dem Titel "TLC77XX Series of BiCMOS SUPPLY VOLTAGE SUPERVISORS" auf den Seiten 9ff.

Bei dieser Schaltung wird ein Komparator eingesetzt, der an einem Referenzeingang als Sollspannung eine Spannung von einer Referenzspannungsquelle empfängt. Die Referenzspan­ nungsquelle, die hier aus einer Bandabstands-Referenz be­ steht, wird zur Erzeugung der Referenzspannung Vref ständig mit Strom versorgt. Die zu überwachende Spannung Vcc wird durch einen aus zwei Widerständen bestehenden ohmschen Span­ nungsteiler so aufgeteilt, daß an einem der beiden Widerstä­ nde eine Spannung abfällt, deren Wert dann, wenn sich die zu überwachende Spannung Vcc auf ihrem vollen Pegel befindet, in etwa dem Wert der Referenzspannung entspricht. Tatsäch­ lich liegt sie bei vollem Pegel der zu überwachenden Span­ nung Vcc um eine gewisse Sicherheitstoleranzschwelle über der Referenzspannung. Die am Abgriff des Spannungsteilers anliegende Spannung wird dann als Istspannung an den Signal­ eingang des Komparators angelegt. Wenn die Istspannung klei­ ner als die Sollspannung wird, gibt der Komparator ein Warn­ signal ab.

Ein Nachteil bei der beschriebenen Spannungsüberwachungs­ schaltung liegt darin, daß sie durch den ständigen Betrieb der Referenzspannungsquelle und die an den Widerständen des ohmschen Spannungsteilers auftretenden Verluste relativ viel Energie verbraucht.

Aus der US 5 196 833 ist ebenfalls eine Schaltungsanordnung zum Überwachen einer Batteriespannung bekannt, die Span­ nungsteiler und eine Referenzspannungsquelle enthält und Bestandteil einer größeren batteriebetriebenen Schaltungs­ anordnung sein kann, deren sichere Funktion eine ausreichen­ de Batteriespannung voraussetzt. Ferner ist in der DE 38 37 821 A1 eine Schaltungsanordnung offenbart, bei der ständig eine Bank aus abgestuften Schwellwertschaltern zur "Grobaus­ wertung" an die Versorgungsspannung angeschlossen ist. Erst dann, wenn die Grobauswertung einen Spannungsfehler ermit­ telt hat, wird eine weitere Schaltung, die Spannungsteiler mit entsprechend höherem Stromverbrauch enthält, zur "Fein­ auswertung" an die Stromversorgung angeschlossen. In einer aus der US 5 440 263 bekannten Schaltung ist eine Abtast­ schaltung mit Kondensatoren vorgesehen, die immer nur kurzzeitig an die zu messende Spannung bzw. an den Eingang eines Komparators gelegt werden. Auch bei einer aus der JP 03-182921A bekannten Schaltung erfolgt das anschließend an die zu überwachende Batterie immer nur für eine kurze Meß­ zeit. Maßnahmen zur belastungsarmen ständigen Überwachung der Versorgungsspannung sind jedoch aus diesen Druckschrif­ ten nicht bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Span­ nungsüberwachungsschaltung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die die genannten Energieverluste reduziert und dennoch zuverlässig auf Änderungen der Versorgungsspannung reagiert.

Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Spannungsüber­ wachungsschaltung mit Hilfe der kennzeichnenden Teile des Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

In der erfindungsgemäßen Spannungsüberwachungsschaltung sind während Zeitperioden, in denen an den Komparatoren die Ist­ spannung größer als die Sollspannung ist, die wesentlichen Stromverbraucher von der Versorgungsspannung abgetrennt, so daß sie keine Energie verbrauchen können. Die Komparatoren vergleichen in diesen Zeitperioden an Kondensatoren gespei­ cherte Spannungen. Damit diese Spannungen stets ein getreues Abbild der tatsächlich zu überwachenden Spannung sind, er­ zeugt der zweite Komparator durch den absichtlich herbei­ geführten Leckstrom durch den mit seinem Signaleingang ver­ bundenen Kondensator ein Steuersignal, das zur Auffrischung der an den Kondensatoren anliegenden Soll- und Istspannungen führt.

Es entsteht daher eine Spannungsüberwachungsschaltung mit sehr geringem Energieverbrauch, die zuverlässig auf Änderun­ gen der Versorgungsspannung eines Verbrauchers, z. B. eines Mikroprozessors, reagiert.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeich­ nung zeigt die einzige Figur ein Schaltbild einer Ausfüh­ rungsform der Spannungsüberwachungsschaltung gemäß der vor­ liegenden Erfindung.

Die in der Zeichnung dargestellte Spannungsüberwachungs­ schaltung enthält einen ersten Komparator 10, der einen Signaleingang 12 und einen Referenzeingang 14 aufweist. Der Ausgang 16 des ersten Komparators 10 ist mit der Ausgangs­ klemme 18 verbunden. Wie zu erkennen ist, ist der Signalein­ gang 12 des ersten Komparators 10 mit dem Abgriff 20 eines kapazitiven Spannungsteilers aus einem Kondensator C1 und einem damit in Serie geschalteten Kondensator C2 verbunden, der zwischen der Versorgungsspannungsleitung 22 und der Masseleitung 24 liegt. Parallel zu diesem kapazitiven Spannungsteiler liegt ebenfalls zwischen der Versorgungs­ spannungsleitung 22 und der Masseleitung 24 ein ohmscher Spannungsteiler aus einem Widerstand R1 und einem damit in Serie geschalteten Widerstand R2. Der Abgriff 26 dieses ohm­ schen Spannungsteilers ist über einen Schalter 28 mit dem Abgriff 20 des kapazitiven Spannungsteilers und somit auch mit dem Signaleingang 12 des ersten Komparators 10 verbind­ bar. Ferner ist sowohl mit dem Widerstand R1 als auch mit dem Widerstand R2 jeweils ein Schalter 30 bzw. 32 in Serie geschaltet, so daß durch Öffnen dieser Schalter die Wider­ stände R1 und R2 von der Versorgungsspannungsleitung 22 bzw. der Masseleitung 24 abgetrennt werden können.

Der Referenzeingang 14 des ersten Komparators 10 ist über einen Schalter 34 mit dem Ausgang einer Referenzspannungs­ quelle 36 verbindbar. Ferner liegt zwischen dem Referenz­ eingang 14 und der Masseleitung 24 ein weiterer Kondensator C3.

Über Versorgungseingänge 38, 40 ist der erste Komparator 10 einerseits mit der Masseleitung 24 und andererseits über eine Stromquelle 42 mit der Versorgungsspannungsleitung 22 verbunden. Durch Schließen eines Schalters 44 kann eine wei­ tere Stromquelle 46 zur Stromquelle 42 parallelgeschaltet werden, so daß der erste Komparator 10 bedarfsweise mit einem höheren Versorgungsstrom gespeist werden kann. Der Schalter 44 wird vom Ausgangssignal einer ODER-Schaltung 48 gesteuert, die an einem Eingang über einen Kondensator C4 mit der Versorgungsspannungsleitung 22 verbunden ist, wäh­ rend ihrem zweiten Eingang ein später noch zu erläuterndes Schaltsignal S zugeführt werden kann.

Die Spannungsüberwachungsschaltung enthält außerdem einen zweiten Komparator 50, dessen Signaleingang 52 über einen Schalter 54 und eine Stromquelle 56 mit der Versorgungsspan­ nungsleitung 22 verbindbar ist. Außerdem liegt zwischen dem Signaleingang 52 des zweiten Komparators 50 und der Masse­ leitung 24 ein weiterer Kondensator C5. Der Referenzeingang 58 des zweiten Komparators 50 ist mit dem Referenzeingang 14 des ersten Komparators 10 verbunden.

Wie der erste Komparator 10 weist auch der zweite Komparator 50 zwei Versorgungsanschlüsse 60 und 62 auf, die mit der Masseleitung 24 bzw. über eine Stromquelle 64 mit der Ver­ sorgungsspannungsleitung 22 in Verbindung stehen.

Die Referenzspannungsquelle 36 weist zwei Versorgungsan­ schlüsse 66 und 68 auf, die mit der Masseleitung 24 bzw. über einen Schalter 70 mit der Versorgungsspannungsleitung 22 in Verbindung stehen.

An die Versorgungsspannungsleitung 22 wird über einen An­ schluß 70 die Versorgungsspannung Vcc angelegt. Masse wird über einen Anschluß 72 an die Masseleitung 24 angelegt.

Der Ausgang 74 des zweiten Komparators 50 ist mit einem Ein­ gang einer ODER-Schaltung 76 verbunden, die einen weiteren, mit dem Ausgang 16 des ersten Komparators 10 verbundenen Eingang sowie einen mit einer Eingangsklemme 78 verbundenen Eingang aufweist. Der Ausgang 80 der ODER-Schaltung 76 ist mit den Steueranschlüssen der Schalter 28, 30, 32, 34, 54 und 70 und mit einem Eingang der ODER-Schaltung 48 verbun­ den.

Die beschriebene Spannungsüberwachungsschaltung arbeitet wie folgt:
Es wird angenommen, daß mit Hilfe der bisher beschriebenen Schaltung eine Spannung Vcc von 5 V überwacht werden soll, die von einer Batterie über die Klemme 70 an die Versor­ gungsspannungsleitung 22 angelegt wird. Wenn die Schaltungen noch nicht in Betrieb sind, sind alle Schalter geöffnet, und alle Kondensatoren sind entladen.

Bei der Inbetriebnahme der Spannungsüberwachungsschaltung wird der Klemme 78 ein Einschaltimpuls angelegt, der zur Folge hat, daß die ODER-Schaltung 76 an ihrem Ausgang 80 diesen Einschaltimpuls in Form des Schaltsignals S an die Schalter anlegt, so daß diese geschlossen werden. Dies hat zur Folge, daß die Referenzspannungsquelle 36 ihren Betrieb aufnimmt und über den geschlossenen Schalter 34 sowohl dem Referenzeingang 14 des ersten Komparators 10 als auch dem Referenzeingang 58 des zweiten Komparators 50 eine Referenz­ spannung zuführt. Wegen des geschlossenen Zustandes der Schalter 28, 30 und 32 stellt sich am Signaleingang 12 des ersten Komparators 10 eine vom Verhältnis der Widerstände R1 und R2 und vom Verhältnis der Kondensatoren C1 und C2 abhän­ gige Spannung ein. Die Widerstände R1 und R2 und die Konden­ satoren C1 und C2 sind jeweils so dimensioniert, daß sich an den Abgriffen der beiden Spannungsteiler jeweils die gleiche Spannung ergibt. Dies setzt voraus, daß die Widerstände und die Kondensatoren die angelegte Versorgungsspannung jeweils im gleichen Verhältnis teilen.

Da auch der Schalter 54 geschlossen wird, stellt sich am Signaleingang 52 des zweiten Komparators 50 die an der Ver­ sorgungsspannungsleitung 22 vorhandene Spannung ein.

Nach Beendigung des Startimpulses endet auch das Schaltsi­ gnal S am Ausgang 80 der ODER-Schaltung 76, so daß alle Schalter in der dargestellten Spannungsüberwachungsschaltung in den geöffneten Zustand übergehen. Dies hat zur Folge, daß der Spannungsteiler aus den Widerständen R1 und R2 von der Versorgungsspannung abgetrennt wird, während der Abgriff 26 dieses Spannungsteilers vom Signaleingang 12 des ersten Komparators 10 abgetrennt wird. An diesem Signaleingang 12 liegt in diesem Zustand die am Abgriff 20 des kapazitiven Spannungsteilers aus den Kondensatoren C1 und C2 vorhandene Spannung. Wegen des Öffnens des Schalters 34 wird die Refe­ renzspannungsquelle 36 von den Referenzeingängen der beiden Komparatoren 10 und 50 abgetrennt, so daß an diesen Refe­ renzeingängen nicht mehr die Ausgangsspannung der Referenz­ spannungsquelle 36, sondern die am Kondensator C3 gespei­ cherte Spannung anliegt.

Nach Öffnen der erwähnten Schalter vergleicht der erste Komparator 10 die am Abgriff 20 des kapazitiven Spannungs­ teilers C1, C2 mit der am Referenzeingang 14 anliegenden, am Kondensator C3 gespeicherten Spannung. Der zweite Komparator 50 vergleicht die an seinem Referenzeingang 58 anliegende Spannung mit der am Kondensator C5 gespeicherten Spannung.

Sollte die zu überwachende Spannung Vcc nach dem Öffnen der Schalter noch nicht ihren Sollwert erreicht haben, dann stellt der erste Komparator 10 fest, daß die an seinem Signaleingang 12 anliegende Spannung kleiner als die an seinem Referenzeingang 14 anliegende Spannung ist. Dies hat zur Folge, daß am Ausgang 16 des ersten Komparators 10 ein Signal mit dem Wert "1" erscheint, das einerseits der Aus­ gangsklemme 18 als Warnsignal und andererseits der ODER-Schaltung 76 als Steuersignal zugeführt wird, das die Abgabe des Schaltsignals S am Ausgang 80 dieser ODER-Schaltung zur Folge hat. Das Schaltsignal S bewirkt das erneute Schließen der Schalter, so daß die Spannungen an den Eingängen der zwei Komparatoren 10 und 50 aufgefrischt werden. Das Signal mit dem Wert "1" am Ausgang 16 des ersten Komparators 10 hält solange an, bis der Spannungswert am Signaleingang 12 des ersten Komparators 10 größer als der Spannungswert am Referenzeingang 14 ist. Sobald dies eintritt, nimmt das Steuersignal am Ausgang 16 des ersten Komparators 10 den Wert "0" an, so daß daraufhin das Schaltsignal S nicht mehr am Ausgang 80 der ODER-Schaltung 76 erscheint. Die genannten Schalter gehen dann in den offenen Zustand über.

Der Vergleich der am Abgriff 20 und somit am Signaleingang 12 des ersten Komparators 10 anliegenden Spannung mit der Spannung an dessen Referenzeingang 14 ermöglicht nur für einen begrenzten Zeitraum eine tatsächliche Überwachung der Spannung an der Versorgungsspannungsleitung 22. Aufgrund von Leckströmen ändert sich nämlich die Spannung am Abgriff 20, so daß sie nicht mehr in dem durch das Verhältnis der Kon­ densatoren C1 und C2 und auch der Widerstände R1 und R2 vorgegebenen Verhältnis zur Versorgungsspannung Vcc steht.

In der beschriebenen Spannungsüberwachungsschaltung sind Maßnahmen vorgesehen, die gewährleisten, daß die Spannung am Abgriff 20 immer wieder so aufgefrischt wird, daß sie im richtigen Verhältnis zur überwachten Versorgungsspannung Vcc steht. Sie verhält sich dadurch so, als würde sie direkt die Spannung Vcc und nicht eine davon abgeleitete und auf Kon­ densatoren gespeicherte Spannung überwachen. Das Steuersi­ gnal zur Erzielung dieses Auffrischvorgangs wird vom zweiten Komparator 50 erzeugt.

Der zweite Komparator 50 vergleicht wie der erste Komparator 10 die an seinem Signaleingang 52 anliegende Spannung mit der Spannung an seinem Referenzeingang 58, wobei diese bei­ den Spannungen am Kondensator C5 bzw. am Kondensator C3 gespeichert sind. Der Kondensator C5 ist ein Kondensator mit einem im Verhältnis zum Kondensator C3 sehr kleinen Wert (1/10 oder auch 1/100 des Kapazitätswerts des Kondensators C3), damit er gegenüber den anderen in der Schaltung verwen­ deten Kondensatoren schneller durch die äußere Beschaltung ("Leckstrom") entladen wird. Dies hat zur Folge, daß die an ihm gespeicherte und somit am Signalein­ gang 52 des zweiten Komparators 50 anliegende Spannung auf­ grund dieses Leckstroms deutlich schneller absinkt als die Spannungen an den anderen Kondensatoren. Sobald die Istspannung am Signaleingang 52 des zweiten Komparators 50 kleiner als die Sollspannung am Referenzeingang 58 wird, gibt der zweite Komparator 50 ein Steuersignal ab, das von der ODER-Schaltung 76 als Schaltsignal S an die Schalter 28, 30, 32, 34, 54, 70 und über die ODER-Schaltung 48 auch an den Schalter 44 angelegt wird, was das Schließen dieser Schalter zur Folge hat. Durch das Schließen der Schalter wird über den ohmschen Spannungsteiler R1, R2 an den Abgriff 20 wieder die gewünschte Sollspannung an den Signaleingang 12 des ersten Komparators 10 angelegt, und die Referenz­ spannung wird an die Referenzeingänge 14 und 58 der Kompa­ ratoren 10 bzw. 50 angelegt. Am Kondensator C5 wird ferner wieder die Versorgungsspannung Vcc hergestellt.

Bisher wurde angenommen, daß sich die Versorgungsspannung Vcc nicht geändert hat, sondern immer noch den Sollwert von 5 V hat. Nach dem Auffrischvorgang liegt somit am Signal­ eingang 52 des zweiten Komparators 50 wieder eine Spannung, die größer als die Referenzspannung am Referenzeingang 58 ist, so daß der zweite Komparator 50 das Steuersignal nicht mehr abgibt. Im beschriebenen Beispiel bedeutet dies, daß das Ausgangssignal des zweiten Komparators 50 wieder den Signalwert "0" annimmt. Demzufolge geht auch das Schaltsi­ gnal S wieder auf den Wert "0" zurück, so daß die Schalter wieder in den geöffneten Zustand übergehen. Es liegt nunmehr wieder der Zustand vor, in dem die Komparatoren 10 und 50 die an den Kondensatoren C1, C2, bzw. C3, C5 gespeicherten Spannungen miteinander vergleichen. Da in diesem Zustand weder der Spannungsteiler R1, R2 noch die Referenzspannungs­ quelle 36 mit der Versorgungsspannung Vcc verbunden sind, ist die Stromaufnahme der Spannungsüberwachungsschaltung in dieser Zeitperiode drastisch reduziert. In der Praxis hat sich nämlich gezeigt, daß gerade eine hochgenaue Referenz­ spannungsquelle im Verhältnis zu den anderen in der Schal­ tung enthaltenen Komponenten einen relativ hohen Betriebs­ strom benötigt, so daß die Abschaltung der Referenzspan­ nungsquelle zu einer deutlichen Verringerung der Stromauf­ nahme führt. Auch das Abschalten des ohmschen Spannungs­ teilers R1, R2 trägt zu dieser Stromreduzierung bei.

Es wird nun angenommen, daß die Versorgungsspannung Vcc nach dem letztmaligen Erzeugen des Schaltsignals S und dem daraus resultierenden Schließen der Schalter auf einen Wert abge­ sunken ist, der unterhalb eines noch tolerierbaren Toleranz­ werts liegt. Dieser Wert der Versorgungsspannung Vcc muß daher zur Abgabe des Alarmsignals am Ausgang 16 des Kompa­ rators 10 führen. Das Absinken der Versorgungsspannung Vcc führt dazu, daß auch am Abgriff 20 des kapazitiven Span­ nungsteilers und auch am Signaleingang 12 des Komparators 10 ein niedrigerer Spannungswert auftritt, der angenommenerwei­ se kleiner als der Referenzspannungswert am Referenzeingang 14 ist. Der erste Komparator 10 gibt somit an seinem Ausgang 16 das Alarmsignal mit dem Wert "1" ab, das über die An­ schlußklemme 18 dem mit der geschilderten Spannungsüberwa­ chungsschaltung ausgestatteten Gerät zugeführt werden kann, und es kann dort gewünschte Reaktionen auslösen. Beispiels­ weise kann einem Benutzer über eine Anzeigevorrichtung mit­ geteilt werden, daß ein Batteriewechsel im Gerät vorgenommen werden muß. Das Alarmsignal könnte beispielsweise aber auch in dem Gerät das Abspeichern wichtiger Daten auslösen und einen in dem Gerät vorhandenen Mikroprozessor wieder auf einen definierten Anfangszustand zurücksetzen.

Das oben geschilderte Verhalten gilt für eine langsame Ände­ rung der zu überwachenden Spannung Vcc. Damit die Spannungs­ überwachungsschaltung mit möglichst geringer Verzögerung auch auf schnelle Änderungen der Versorgungsspannung Vcc ansprechen kann, ist eine zusätzliche Stromquelle 46 vorge­ sehen, die über den Schalter 44 parallel zur Stromquelle 42 geschaltet werden kann. Das Schließen des Schalters wird einerseits vom Schaltsignal S während des Normalbetriebs bewirkt. Der erste Komparator 10 kann dann, wenn er mit einem erhöhten Strom gespeist wird, schneller auf eine Änderung der Spannung an seinem Signaleingang 12 reagieren. Das Steuersignal zum Schließen des Schalters 44 wird aber auch von der ODER-Schaltung 48 dann abgegeben, wenn über den Kondensator C4 ein Impuls zu dieser ODER-Schaltung 48 ge­ langt, der immer dann auftritt, wenn eine sehr schnelle Änderung der Versorgungsspannung Vcc auftritt. Diese schnel­ le Spannungsänderung gelangt über den Kondensator C1 auch an den Signaleingang 12 des ersten Komparators 10. Für die Fälle, in denen ein sehr schnelles Reagieren des ersten Komparators 10 erforderlich ist, sorgt das Parallelschalten der Stromquelle 46 zur Stromquelle 42 für eine Erhöhung des Versorgungsstroms des ersten Komparators 10, so daß dieser den Anforderungen entsprechend reagieren kann.

Als Referenzspannungsquelle kann in der beschriebenen Span­ nungsüberwachungsschaltung vorzugsweise eine Bandabstands-Referenz verwendet werden, die eine hochkonstante Ausgangs­ spannung von 1,2 V abgibt. In einem konkreten Fall kann an­ genommen werden, daß die zu überwachende Versorgungsspannung Vcc einen Wert von 5 V hat und ein Absinken bis auf 4,85 V noch nicht zum Ansprechen des ersten Komparators 10 und zur Abgabe des Alarmsignals führen soll. Erst wenn die Spannung unter 4,85 V absinkt, soll das Alarmsignal erzeugt werden. Wenn in diesem Beispiel für den Widerstand R1 ein Widerstand von 3,65 kΩ und für den Widerstand R2 ein Widerstand von 1,2 kΩ verwendet wird, dann stellt sich dann, wenn die Versorgungsspannung Vcc den Wert 5 V hat, am Signaleingang 12 des Komparators 10 eine Spannung von 1,237 V ein. Sobald die Versorgungsspannung Vcc unter 4,85 V absinkt, wird am Signaleingang ein Spannungswert unter 1,2 V erreicht, der kleiner als die Referenzspannung aus der Referenzspannungs­ quelle 36 von 1,2 V ist. Dies führt zum Ansprechen des ersten Komparators 10 und zur Abgabe des Alarmsignals an dessen Ausgang 16. Die Kondensatoren C1 und C2 teilen, wie bereits oben erwähnt, die Spannung Vcc im gleichen Verhält­ nis wie die Widerstände R1 und R2, wobei die Kapazitätswerte dieser Kondensatoren je nach den Möglichkeiten und Anfor­ derungen gewählt werden können.

Die gesamte Spannungsüberwachungsschaltung kann in Form einer integrierten Schaltung ausgeführt werden, wobei sie mit geringem Platzbedarf direkt auf dem Halbleiter-Chip eines Mikroprozessors zur Überwachung seiner Versorgungs­ spannung untergebracht werden kann.

Claims (5)

1. Spannungsüberwachungsschaltung mit einem ersten Kompara­ tor (10), der an einem Referenzeingang (14) als Sollspannung eine Spannung empfängt, die von einer durch die zu überwa­ chende Spannung (Vcc) gespeisten Referenzspannungsquelle (36) erzeugt wird, und der an einem Signaleingang (12) als Istspannung von einem Abgriff eines ohmschen Spannungstei­ lers (R1, R2) eine von der zu überwachenden Spannung (Vcc) abgeleitete Spannung empfängt, wobei der erste Komparator (10) ein Warnsignal (RES) abgibt, wenn die Istspannung an seinem Signaleingang (12) kleiner als die Sollspannung an seinem Referenzeingang (14) wird, gekennzeichnet durch

• - einen kapazitiven Spannungsteiler (C1, C2), der parallel zum ohmschen Spannungsteiler (R1, R2) geschaltet ist und die zu überwachende Spannung (Vcc) an einem mit dem Signalein­ gang des ersten Komparators (10) und dem Abgriff (26) des ohmschen Spannungsteilers (R1, R2) verbundenen Abgriff (20) im gleichen Verhältnis wie der ohmsche Spannungsteiler (R1, R2) aufteilt,
• - einen zweiten Komparator (50), der an einem Referenzein­ gang (58) als Sollspannung die Referenzspannung und an einem Signaleingang (52) als Istspannung die zu überwachende Spannung (Vcc) empfängt, wobei der zweite Komparator (50) ein Steuersignal abgibt, wenn die Istspannung an seinem Signaleingang (52) kleiner als die Sollspannung an seinem Referenzeingang (58) wird,
• - einen ersten Speicherkondensator (C3), der mit dem Refe­ renzeingang (14) des ersten Komparators (10) und dem Refe­ renzeingang (58) des zweiten Komparators (50) verbunden ist,
• - einen zweiten Speicherkondensator (C5), der mit dem Si­ gnaleingang (52) des zweiten Komparators (50) verbunden ist und eine wesentlich kleinere Kapazität als der erste Spei­ cherkondensator (C3) und die Kondensatoren (C1, C2) des kapazitiven Spannungsteilers hat, so daß eine an ihm gespei­ cherte Spannung durch die äußere Beschaltung schneller absinkt als an den anderen Kondensatoren (C1, C2, C3) gespeicherte Spannungen,
• - einen ersten steuerbaren Schalter (30) und einen zweiten steuerbaren Schalter (32) zum Abtrennen des ohmschen Span­ nungsteilers (R1, R2) von der zu überwachenden Schaltung (Vcc),
• - einen dritten steuerbaren Schalter (28) zum Abtrennen des ohmschen Spannungsteilers (R1, R2) vom Signaleingang (12) des ersten Komparators (10) sowie vom Abgriff (20) des kapazitiven Spannungsteilers (C1, C2),
• - einen vierten steuerbaren Schalter (34) und einen fünften steuerbaren Schalter (70) zum Abtrennen der Referenzspan­ nungsquelle (36) von den Referenzeingängen des ersten Kompa­ rators (10) und des zweiten Komparators (50) sowie von der Spannungsversorgung (Vcc),
• - einen sechsten steuerbaren Schalter (54) zum Abtrennen des zweiten Komparators (50) von der zu überwachenden Spannung (Vcc),
• - wobei ein von dem Steuersignal aus dem zweiten Komparator (50) oder ein vom Warnsignal (RES) aus dem ersten Komparator (10) abgeleitetes Steuersignal (S) den steuerbaren Schaltern (28, 29, 30, 34, 54, 70) zum Schließen dieser Schalter zuge­ führt wird, so daß der ohmsche Spannungsteiler (R1, R2) und die Referenzspannungsquelle (36) aktiviert werden, wenn die Versorgungsspannung (Vcc) unter ihren Sollwert absinkt.

2. Spannungsüberwachungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannungsquelle (36) eine Bandabstands-Referenz ist.

3. Spannungsüberwachungsschaltung nach Anspruch 1 oder An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß über einen siebten steuerbaren Schalter (44) eine Zusatzstromquelle (46) an dem Stromversorgungseingang des ersten Komparators (10) an­ schließbar ist, und daß der siebte Schalter (44) durch das Schaltsignal (S) oder durch ein durch ein schnelles Absinken der Versorgungsspannung erzeugtes weiteres Steuersignal in den geschlossenen Zustand versetzbar ist.

4. Spannungsüberwachungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Steuersignal durch einen mit der Versorgungsspannungsquelle verbundenen Kondensator (C4) erzeugt wird.

5. Spannungsüberwachungsschaltung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als inte­ grierte Schaltung ausgebildet ist.