CN103677053A - 一种ic芯片输入电压范围优化电路及优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种IC芯片输入电压范围优化电路及优化方法，该电路中上拉单元接收输入电压，输出相应的电压电平；触发单元将上拉单元输出的电压电平与给定的阈值电压进行比较，根据比较结果输出相应电平的使能信号给IC芯片的使能端，以控制IC芯片启停；稳压单元接收上拉单元和触发单元输出的电压电平，根据上拉单元和触发单元输出的电压电平输出相应电平的电压给上拉单元，使上拉单元上拉输出的电压电平大于等于阈值电压，使IC芯片启动工作，或者使上拉单元保持输出的电压电平大于等于所述阈值电压，使IC芯片工作不受所述输入电压变化的影响。本发明能够确保当输入电压在一定的范围内变化时IC芯片仍然能够正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种开关电源技术，特别是关于一种IC芯片输入电压范围优化电路及优化方法。
背景技术
当IC芯片使能端EN接收输入电源后，IC芯片内部有一个初始化过程，该初始化过程结束后，内部触发电平（即使能电平）变为高电平，IC芯片由此开始正常工作。在IC芯片正常工作期间，如果其输入电源的电压不稳发生波动，使能端EN的电平会被拉低，导致IC芯片停止工作。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种IC芯片输入电压范围优化电路及优化方法，以确保当输入电压在一定范围内变化时IC芯片仍然能够正常工作。
本发明提供一种IC芯片输入电压范围优化电路，其特征在于，包括：
上拉单元，其输入端电连接输入电压，用于根据所述输入电压上拉输出端的电压电平；
触发单元，其电连接在所述上拉单元与IC芯片的使能端之间，用于将所述上拉单元输出的电压电平与给定的阈值电压进行比较，根据比较结果输出相应电平的使能信号给IC芯片的使能端，以控制IC芯片启停；
稳压单元，其第一输入端电连接所述上拉单元的输出端，第二输入端电连接所述触发单元的输出端，所述稳压单元的输出端电连接所述上拉单元的控制端，用于根据所述上拉单元以及触发单元输出的电压输出相应电平的电压给所述上拉单元，使所述上拉单元上拉输出的电压电平大于等于所述阈值电压，进而使IC芯片启动工作，或者使所述上拉单元保持输出的电压电平大于等于所述阈值电压，进而使IC芯片工作不受所述输入电压变化的影响。
上述上拉单元包括P型开关晶体管、上拉电阻和分压电阻；所述P型开关晶体管的源极与所述上拉电阻的第一端电连接，作为所述上拉单元的输入端，接收所述输入电压；所述P型开关晶体管的漏极作为所述上拉单元的输出端，通过所述分压电阻电性接地；所述P型开关晶体管的栅极作为所述上拉单元的控制端，电连接所述上拉电阻的第二端。
上述触发单元包括相互串联的施密特触发器和反相器，所述施密特触发器的输入端作为所述触发单元的输入端，电连接所述上拉单元的输出端，所述反相器的输出端作为所述触发单元的输出端，电连接IC芯片的使能端EN。
上述稳压单元包括相互串联的第一、第二和第三齐纳二极管，以及第一和第二开关晶体管；所述第一齐纳二极管的负极电连接所述上拉单元的控制端，正极电连接第二齐纳二极管的负极，所述第二齐纳二极管的正极电连接所述第三齐纳二极管的负极，所述第三齐纳二极管的正极电性接地；所述第一开关晶体管的第一极与第二极分别电连接在所述第三齐纳二极管的两端，栅极电连接所述上拉单元的输出端；所述第二开关元件的第一极和第二极分别电连接在所述第二齐纳二极管的负极与所述第三齐纳二极管的正极，栅极电连接所述触发单元的输出端。
上述第一和第二开关晶体管为N型开关晶体管。
上述第一和第二开关晶体管为P型开关晶体管。
此外，本发明还提供一种IC芯片输入电压范围优化方法，包括以下步骤：
上拉单元接收输入电压，输出相应的电压电平；
触发单元将上拉单元输出的电压电平与给定的阈值电压进行比较，根据比较结果输出相应电平的使能信号给IC芯片的使能端，以控制IC芯片启停；
稳压单元接收上拉单元和触发单元输出的电压电平，根据上拉单元和触发单元输出的电压电平输出相应电平的电压给上拉单元，使上拉单元上拉输出的电压电平大于等于阈值电压，使IC芯片启动工作，或者使上拉单元保持输出的电压电平大于等于所述阈值电压，使IC芯片工作不受所述输入电压变化的影响。
与现有技术相比，本发明提供的IC芯片输入电压范围优化电路及优化方法确保当输入电压在一定范围内变化时IC芯片仍然能够正常工作。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的IC芯片输入电压范围优化电路的组成示意图；
图2是本发明提供的IC芯片输入电压范围优化电路的一个实施例的电路连接示意图。
具体实施方式
如图1所示，是本发明提供的IC芯片输入电压范围优化电路的组成示意图，其包括：
上拉单元10，其输入端11电连接输入电压Vin，用于根据输入电压Vin上拉输出端12的电压电平；
触发单元20，其输入端21电连接上拉单元10的输出端12，输出端22电连接IC芯片的使能端EN，用于将上拉单元10输出的电压电平与给定的阈值电压VT+进行比较，且
当上拉单元10输出的电压电平小于给定的阈值电压VT+时，触发单元20输出低电平的使能信号给IC芯片的使能端EN，以使IC芯片不能工作；
当上拉单元10输出的电压电平大于等于给定的阈值电压VT+时，触发单元20输出高电平的使能信号给IC芯片的使能端EN，以使IC芯片启动工作；
稳压单元30，其第一输入端31电连接上拉单元10的输出端12，第二输入端32电连接触发单元20的输出端22，输出端33电连接上拉单元10的控制端13，用于根据上拉单元10以及触发单元20输出的电压输出相应的稳压电平给上拉单元10，以
在第一阶段，使上拉单元10上拉输出的电压电平大于等于阈值电压VT+，进而使IC芯片启动工作；
在第二阶段，使上拉单元10保持输出的电压电平大于等于阈值电压VT+，进而使IC芯片工作不受输入电压Vin变化的影响。
如图2所示，是本发明提供的IC芯片输入电压范围优化电路的一个具体实施例的电路连接示意图，其中：
上拉单元10，其包括P型开关晶体管Q1、上拉电阻R1和分压电阻R2。P型开关晶体管Q1的源极与上拉电阻R1的第一端电连接，作为上拉单元10的输入端11，接收输入电压Vin；P型开关晶体管Q1的漏极作为上拉单元10的输出端12，通过分压电阻R2电性接地；P型开关晶体管Q1的栅极作为上拉单元10的控制端13，电连接上拉电阻R1的第二端。
其中，输入电压Vin为20V，并会在一定范围内，例如20V～6V的范围内发生波动。
触发单元20，其包括相互串联的施密特触发器S Trigger和反相器NOT，施密特触发器S Trigger的输入端作为触发单元20的输入端21，电连接上拉单元10的输出端12，反相器NOT的输出端作为触发单元20的输出端22，电连接IC芯片的使能端EN。
其中，施密特触发器S Trigger的阈值电压VT+为5V，即当输入施密特触发器S Trigger的电压电平小于5V时，施密特触发器S Trigger输出高电平电压，经反相器NOT反相后，输出低电平的使能信号给IC芯片的使能端EN；当输入施密特触发器S Trigger的电压电平大于等于5V时，施密特触发器S Trigger输出低电平电压，经反相器NOT反相后，输出高电平的使能信号给IC芯片的使能端EN。
稳压单元30，其包括相互串联的第一、第二和第三齐纳二极管ZD1、ZD2和ZD3，以及第一和第二N型开关晶体管Q2和Q3。其中：
第一齐纳二极管ZD1的负极电连接上拉单元10的控制端13，也即上拉电阻R1的第二端，第一齐纳二极管ZD1的正极电连接第二齐纳二极管ZD2的负极，第二齐纳二极管ZD2的正极电连接第三齐纳二极管ZD3的负极，第三齐纳二极管ZD3的正极电性接地。
第一N型开关晶体管Q2的源极电连接稳压单元30中第三齐纳二极管ZD3的负极，漏极电性接地，栅极电连接上拉单元10的输出端12，以在上拉单元10输出的高电平电压的作用下，将第三齐纳二级管ZD3的负极与地导通，也即将第三齐纳二级管ZD3两端短路。
第二N型开关晶体管Q3的源极电连接稳压单元30中第二齐纳二极管ZD2的负极，漏极电性接地，栅极电连接触发单元20的输出端22，以在触发单元20输出的高电平电压的作用下，将第二齐纳二级管ZD2的负极与地导通，也即将第二和第三齐纳二级管ZD2和ZD3同时短路。
其中，第一、第二和第三齐纳二极管ZD1、ZD2和ZD3的反向导通电压均为5.1V。第一和第二N型开关晶体管Q2和Q3的功能是在各自栅极信号的控制下将相应的齐纳二极管短路，因此也可以采用其他具有相同或类似功能的可控开关替代。
下面进一步地介绍上述电路的工作原理：
在第一阶段：
1）当上拉单元10开始接收输入电压Vin（Vin=20V）时，稳压单元30中的第一、第二和第三齐纳二极管ZD1、ZD2和ZD3均导通工作，有电流流经上拉电阻R1，并且由于第一、第二和第三齐纳二极管ZD1、ZD2和ZD3的稳压作用，上拉电阻R1第二端处的电压（即P型开关晶体管Q1的栅极电压）被控制在15V左右，此时P型开关晶体管的源极和漏极导通，然后有P型开关晶体管的源漏极电流流经分压电阻R2，上拉单元10输出端12的电压开始上升，大于零。
2）当上拉单元10输出端12的电压上升时，第一N型开关晶体管Q2的栅极电压也随之升高，源极和漏极导通，将第三齐纳二极管ZD3两端短路，此时稳压单元30中只有第一和第二齐纳二极管ZD1和ZD2工作，由于第一和第二齐纳二极管ZD1和ZD2的稳压作用，上拉电阻R1第二端处的电压（即P型开关晶体管Q1的栅极电压）被控制在10V左右，因此上拉电阻R1两端的电压压降增大，也即P型开关晶体管的栅源极电压差（小于零）的绝对值增大，根据P型开关晶体管的工作特性曲线可知，P型开关晶体管的源漏极电流会随之增大，因此上拉单元10输出端12的电压会继续上升，只要输出的电压小于施密特触发器的阈值电压VT+。在此期间施密特触发器输出高电平，经反相器NOT作用后输出低电平的使能信号给IC芯片的使能端EN，因此IC芯片未开始工作。
3）当上拉单元10输出端12的电压上升至大于等于施密特触发器的阈值电压VT+时，施密特触发器输出低电平，经反相器NOT作用后输出高电平的使能信号给IC芯片的使能端EN，因此IC芯片开始工作。
在第二阶段：
由于触发单元20输出端22为高电平电压，从而使第二N型开关晶体管Q3的源极和漏极导通，将第二和第三齐纳二极管ZD2和ZD3同时短路，此时稳压单元30中只有一个第一齐纳二极管ZD1工作，由于第一齐纳二极管ZD1的稳压作用，上拉电阻R1第二端处的电压（即P型开关晶体管Q1的栅极电压）被控制在5V左右。此时，即使输入电压Vin发生较大的波动，例如从20V降为6V，只要输入电压Vin大于第一齐纳二极管ZD1的反向导通电压5.1V，第一齐纳二极管ZD1保持导通，就有电流流经上拉电阻R1，P型开关晶体管Q1就处于导通状态。此时上拉单元10输出端12的电压近似于输入电压Vin，仍然大于等于施密特触发器的阈值电压VT+，因此触发单元20输出高电平的使能信号给IC芯片的使能端EN，使IC芯片保持正常工作而不受输入电压波动的影响。当然，输入电压Vin也不能无限小，当输入电压小于第一齐纳二极管ZD1的反向导通电压5.1V时，P型开关晶体管Q1截止，上拉单元10输出端12的电压小于斯密特触发器的阈值电压VT+，IC芯片会停止工作。
由上可知，本发明提供的IC芯片输入电压范围优化电路能够确保当输入电压在一定的范围内变化时IC芯片仍然能够正常工作。
上述是本发明的IC芯片输入电压范围优化电路用于例如液晶显示装置IC芯片稳定工作的一个实施例，当然本发明还可以用于驱动其他型号的IC芯片工作，输入电压Vin的正常电压也可以不限于20V，波动范围也可以不限于20V～6V，相应的电路元件的选择以及其参数的设定可以根据具体要求进行调整和改变。例如稳压单元中齐纳二极管的个数可以不限于三个，也可以选择反向导通电压各不相同的齐纳二极管构成稳压单元。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，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该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种IC芯片输入电压范围优化电路，其特征在于，包括：
上拉单元，其输入端电连接输入电压，用于根据所述输入电压上拉输出端的电压电平；
触发单元，其电连接在所述上拉单元与IC芯片的使能端之间，用于将所述上拉单元输出的电压电平与给定的阈值电压进行比较，根据比较结果输出相应电平的使能信号给IC芯片的使能端，以控制IC芯片启停；
稳压单元，其第一输入端电连接所述上拉单元的输出端，第二输入端电连接所述触发单元的输出端，所述稳压单元的输出端电连接所述上拉单元的控制端，用于根据所述上拉单元以及触发单元输出的电压输出相应电平的电压给所述上拉单元，使所述上拉单元上拉输出的电压电平大于等于所述阈值电压，进而使IC芯片启动工作，或者使所述上拉单元保持输出的电压电平大于等于所述阈值电压，进而使IC芯片工作不受所述输入电压变化的影响。
2.如权利要求1所述的IC芯片输入电压范围优化电路，其特征在于：
所述上拉单元包括P型开关晶体管、上拉电阻和分压电阻；所述P型开关晶体管的源极与所述上拉电阻的第一端电连接，作为所述上拉单元的输入端，接收所述输入电压；所述P型开关晶体管的漏极作为所述上拉单元的输出端，通过所述分压电阻电性接地；所述P型开关晶体管的栅极作为所述上拉单元的控制端，电连接所述上拉电阻的第二端。
3.如权利要求2所述的IC芯片输入电压范围优化电路，其特征在于：
所述触发单元包括相互串联的施密特触发器和反相器，所述施密特触发器的输入端作为所述触发单元的输入端，电连接所述上拉单元的输出端，所述反相器的输出端作为所述触发单元的输出端，电连接IC芯片的使能端EN。
4.如权利要求1～3任意一项所述的IC芯片输入电压范围优化电路，其特征在于：
所述稳压单元包括相互串联的第一、第二和第三齐纳二极管，以及第一和第二开关晶体管；所述第一齐纳二极管的负极电连接所述上拉单元的控制端，正极电连接第二齐纳二极管的负极，所述第二齐纳二极管的正极电连接所述第三齐纳二极管的负极，所述第三齐纳二极管的正极电性接地；所述第一开关晶体管的第一极与第二极分别电连接在所述第三齐纳二极管的两端，栅极电连接所述上拉单元的输出端；所述第二开关元件的第一极和第二极分别电连接在所述第二齐纳二极管的负极与所述第三齐纳二极管的正极，栅极电连接所述触发单元的输出端。
5.如权利要求4所述的IC芯片输入电压范围优化电路，其特征在于:
所述第一和第二开关晶体管为N型开关晶体管。
6.如权利要求4所述的IC芯片输入电压范围优化电路，其特征在于:
所述第一和第二开关晶体管为P型开关晶体管。
7.一种如权利要求1～6任意一项所述IC芯片输入电压范围优化电路的优化方法，包括以下步骤：
上拉单元接收输入电压，输出相应的电压电平；
触发单元将上拉单元输出的电压电平与给定的阈值电压进行比较，根据比较结果输出相应电平的使能信号给IC芯片的使能端，以控制IC芯片启停；
稳压单元接收上拉单元和触发单元输出的电压电平，根据上拉单元和触发单元输出的电压电平输出相应电平的电压给上拉单元，使上拉单元上拉输出的电压电平大于等于阈值电压，使IC芯片启动工作，或者使上拉单元保持输出的电压电平大于等于所述阈值电压，使IC芯片工作不受所述输入电压变化的影响。
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