CN105450017B - 时间可调的抗干扰低电压保护开关电路 - Google Patents

Abstract

一种时间可调的抗干扰低电压保护开关电路，其特征在于，包括主芯片U1以及外围电路，所述主芯片U1又包括时间调节引脚、地引脚、电压检测引脚、电压输入引脚、电压输出引脚、开关控制引脚、二极管D、电阻R1、电阻R2、电阻R3、比较器、方向器、M1管、M2管、M3管、M4管、M5管；所述外围电路又包括定时电容C1、电阻R4、定时电阻R5；电压输入引脚与电源VCC相连；开关控制引脚通过定时电阻R5与电源VCC连接，以输入电源；电压检测引脚通过电阻R4与时间调节引脚相连，时间调节引脚再通过一个定时电容C1连接至地。本发明有效的防止了检测不准确输出不稳定的弊端，延迟时间易于调节，输出更加精确。

Description

时间可调的抗干扰低电压保护开关电路

技术领域

本发明属于集成电路领域，具体涉及一种时间可调的抗干扰低电压保护开关芯片。

背景技术

众所周知，电压检测电路检测供给电压，当该电压变化到某一设定值时，电压检测电路输出控制信号。当我们设定检测电压值时，希望能准确检测输入电压值，并输出相应的控制电压值。现有的电压检测电路可以做到这一点，但是存在着如下缺点：

(1)电压检测电路是对输入电压瞬时值的检测，导致输出信号的不稳定，使电源频繁开关。

(2)容易误判低电压，导致检测错误。

(3)无法通过简易的改动来设定延迟时间。

(4)在包含电池的应用电路中时，若电池供电并处于低压，容易导致电池的漏电和过度放电。

发明内容

本发明提出一种时间可调的抗干扰低电压保护开关芯片电路，以解决上述问题。

为了达到上述目的，本时间可调的抗干扰低电压保护开关芯片给出的技术方案为：

一种时间可调的抗干扰低电压保护开关电路，其特征在于，包括主芯片U1以及外围电路，

所述主芯片U1又包括时间调节引脚RC(时间调节引脚1)、地引脚GND(地引脚2)、电压检测引脚VC(电压检测引脚3)、电压输入引脚VIN(电压输入引脚4)、电压输出引脚VOUT(电压输出引脚6)和开关控制引脚VR(开关控制引脚8)、二极管D、电阻R1、电阻R2、电阻R3、比较器、方向器、M1管、M2管、M3管、M4管、M5管；

所述外围电路又包括定时电容C1、电阻R4、定时电阻R5；

它们之间的连接关系为：

主芯片U1的电压输入引脚4与电源VCC相连；

主芯片U1的开关控制引脚8通过定时电阻R5与电源VCC连接，以输入电源；

主芯片U1的电压检测引脚3通过电阻R4与时间调节引脚1相连，时间调节引脚1再通过一个定时电容C1连接至地；

主芯片U1内：

电压输入引脚4、电压输出引脚6、开关控制引脚8、时间调节引脚1、电压检测引脚3、地引脚2依次串接成闭合；

电阻R1、电阻R2、电阻R3依次串接，首端的电阻R1同时连接M2管的漏极、电压输入引脚4，末端的电阻R3接地；

电压输入引脚4与M2的漏极连接，

二极管D的截止端与M4的源极连接，二极管D与地GND反向连接，M4的漏极与电压输出引脚6连接，M4的栅极分别与开关控制引脚8、M5的漏极连接，

M5的漏极同时与开关控制引脚8连接，M5的栅极与时间调节引脚1连接，M5的源极接地，

M2管的源极与M3管的漏极直接连接，又同时连接于电压检测引脚3，M2管、M3管通过各自的栅极连接，

M3管通过源极接地，同时也与地引脚2连接，

在电阻R1、电阻R2之间通过导线与比较器的正极连接，比较器的负极与基准电压Vref连接，比较器的输出端与反相器输入端连接，反相器输出端与M2管、M3管之间的共有栅极连接，

在电阻R2、电阻R3之间通过导线与M1管的漏极连接，M1管的栅极连接于反相器的输出端，M1管的源极连接地。

本发明的有益效果是：集成了带有开关控制的电压检测电路，降低了用户成本，简化了设计。并设置了时间调节电路以设置延迟时间。当检测到高电压时，输出为高电压。当检测到低电压时，开关控制会断开，输出为零，主芯片进入低功耗状态。当检测电压在延迟时间内发生抖动，电压检测电路检测到的是设置的延迟时间结束后的电压，可以避免检测瞬时电压出现的误判和输出电压的不稳定。延迟时间可以通过时间控制引脚，电压检测引脚与外接的电阻、电容方便的调节。

本发明有效的防止了检测不准确输出不稳定的弊端，延迟时间易于调节，输出更加精确。

附图说明

图1为本发明电路的内部框图。

图2为本发明主芯片U1的引脚定义图。

图3为本发明外部整体电路连接图。

图4为本发明的时序图。

图中引脚说明：

1-时间调节引脚

2-地引脚

3-电压检测引脚

4-电压输入引脚

5-电压输出引脚

6-电压输出引脚

7-开关控制引脚

8-开关控制引脚

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行进一步说明：

图1显示，本发明一种时间可调的抗干扰低电压保护开关电路，该整体电路包括主芯片U1以及外围电路，

所述主芯片U1又包括时间调节引脚RC(时间调节引脚1)、地引脚GND(地引脚2)、电压检测引脚VC(电压检测引脚3)、电压输入引脚VIN(电压输入引脚4)、电压输出引脚VOUT(电压输出引脚6)和开关控制引脚VR(开关控制引脚8)、二极管D、电阻R1、电阻R2、电阻R3、比较器、方向器、M1管、M2管、M3管、M4管、M5管；

所述外围电路又包括定时电容C1、电阻R4、定时电阻R5；

它们之间的连接关系为：

主芯片U1的电压输入引脚4与电源VCC相连；

主芯片U1的开关控制引脚8通过定时电阻R5与电源VCC连接，以输入电源；

主芯片U1的电压检测引脚3通过电阻R4与时间调节引脚1相连，时间调节引脚1再通过一个定时电容C1连接至地；

主芯片U1内：

电压输入引脚4、电压输出引脚6、开关控制引脚8、时间调节引脚1、电压检测引脚3、地引脚2依次串接成闭合；

电阻R1、电阻R2、电阻R3依次串接，首端的电阻R1同时连接M2管的漏极、电压输入引脚4，末端的电阻R3接地；

电压输入引脚4与M2的漏极连接，

二极管D的截止端与M4的源极连接，二极管D与地GND反向连接，M4的漏极与电压输出引脚6连接，M4的栅极分别与开关控制引脚8、M5的漏极连接，

M5的漏极同时与开关控制引脚8连接，M5的栅极与时间调节引脚1连接，M5的源极接地，

M2管的源极与M3管的漏极直接连接，又同时连接于电压检测引脚3，M2管、M3管通过各自的栅极连接，

M3管通过源极接地，同时也与地引脚2连接，

在电阻R1、电阻R2之间通过导线与比较器的正极连接，比较器的负极与基准电压Vref连接，比较器的输出端与反相器输入端连接，反相器输出端与M2管、M3管之间的共有栅极连接，

在电阻R2、电阻R3之间通过导线与M1管的漏极连接，M1管的栅极连接于反相器的输出端，M1管的源极连接地。

基于以上结构，本发明工作特点：

当电压输入为高电平时，通过电阻R1、电阻R2和电阻R3的分压，比较器正极输入高于负极的基准电压输入，输出为高电平，通过反相器的作用，则输出为低电平。此时M1管关断，R3连通，从而起到分压的作用。

当输入从高到低变化时，使得M1管导通，R3被短路，使得比较器正极输入电压再被拉低，使得电路的输出相对稳定，防止抖动的发生。M2管与M3管作为反向输出极保证了比较器输出的稳定。

电路中的M4管与M5管通过开关控制引脚8、时间调节引脚1以及连接的R4和定时电容C1(图3)构成了时间调节电路，以设定需要的关断延迟时间，防止低压误判。

本发明通过控制在电压检测引脚3和时间调节引脚1之间的定时电阻R4以及时间调节引脚1与引脚地2之间的定时电容C1组成的RC时间调节延时电路来设定具体的时间，以及通过开关控制引脚8的高低控制M4的通断，从而控制输出电压的高低。输入电压决定了电压检测引脚3电平的高低，电压检测引脚3和时间调节引脚1之间的定时电阻R4与时间调节引脚1和地引脚2之间的定时电容C1决定了延迟时间，当低电压输入的维持时间大于设定时间时，输出关断。

在电压检测的过程中，当输入电压低于设定的检测电压时，主芯片U1通过开关控制引脚8关断开关，输出电压为零。当出现检测电压不稳定发生抖动的情况时，电压检测电路检测到的是设置的延迟时间结束后的电压，可以避免检测瞬时电压出现的误判和输出电压的不稳定。

在检测到高电压输入时输出电压为高，检测低电压输入维持时间达到设定时间时，关断输出电压，主芯片U1进入低功耗状态，防止电池过度放电和漏液。

时间调节引脚1实现关断延迟功能，时间调节引脚1连接定时电容C1，以设定需求的关断延迟时间，从而防止低压误判。

M1管、M2管、M3管、M4管、M5管即为现有技术中的MOS管，其中M2管、M4管属于PMOS管，M1管、M3管、M5管为NMOS管。

如图4的电路时序图所示:

当输入电压发生短时间下降时(即发生抖动时)，输出电压不会有很明显的下降。

当检测到输入长时间处于低电压时，电路的开关才会关断，输出为0。

本发明有效的防止了检测不准确输出不稳定的弊端，延迟时间易于调节，输出更加精确。

Claims (1)

1.一种时间可调的抗干扰低电压保护开关电路设计方法，其特征在于，包括主芯片U1以及外围电路，

所述主芯片U1又包括时间调节引脚1、地引脚2、电压检测引脚3、电压输入引脚4、电压输出引脚6、开关控制引脚8、二极管D、电阻R1、电阻R2、电阻R3、比较器、反相器、M1管、M2管、M3管、M4管、M5管；

所述外围电路又包括定时电容C1、电阻R4、定时电阻R5；

它们之间的连接关系为：

主芯片U1的电压输入引脚4与电源VCC相连；

主芯片U1的开关控制引脚8通过定时电阻R5与电源VCC连接，以输入电源；

主芯片U1的电压检测引脚3通过电阻R4与时间调节引脚1相连，时间调节引脚1再通过一个定时电容C1连接至地；

主芯片U1内：

电压输入引脚4、电压输出引脚6、开关控制引脚8、时间调节引脚1、电压检测引脚3、地引脚2顺序分布排列布置；

电阻R1、电阻R2、电阻R3依次串接，首端的电阻R1同时连接M2管的漏极、电压输入引脚4，末端的电阻R3接地；

电压输入引脚4与M2的漏极连接，

二极管D的阴极端与M4的源极连接，二极管D的阳极端与地引脚2反向连接，M4的漏极与电压输出引脚6连接，M4的栅极分别与开关控制引脚8、M5的漏极连接，

M5的漏极同时与开关控制引脚8连接，M5的栅极与时间调节引脚1连接，M5的源极接地，

M2管的源极与M3管的漏极直接连接，又同时连接于电压检测引脚3，M2管的栅极与M3管的栅极连接，

M3管的源极接地，同时也与地引脚2相连，

在电阻R1、电阻R2之间通过导线与比较器的正极连接，比较器的负极与基准电压Vref连接，比较器的输出端与反相器输入端连接，反相器输出端与M2管的栅极、M3管的栅极均相连，

在电阻R2、电阻R3之间通过导线与M1管的漏极连接，M1管的栅极连接于反相器的输出端，M1管的源极连接地；

当电压输入为高电平时，通过电阻R1、电阻R2和电阻R3的分压，比较器正极输入高于负极的基准电压输入，输出为高电平，通过反相器的作用，则输出为低电平；此时M1管关断，R3连通，从而起到分压的作用；

当输入从高到低变化时，使得M1管导通，R3被短路，使得比较器正极输入电压再被拉低，使得电路的输出相对稳定，防止抖动的发生；M2管与M3管作为反向输出极保证了比较器输出的稳定；

电路中的M4管与M5管通过开关控制引脚8、时间调节引脚1以及连接的R4和定时电容C1构成了时间调节电路，以设定需要的关断延迟时间，防止低压误判；

通过控制在电压检测引脚3和时间调节引脚1之间的定时电阻R4以及时间调节引脚1与引脚地2之间的定时电容C1组成的RC时间调节延时电路来设定具体的时间，以及通过开关控制引脚8的高低控制M4的通断，从而控制输出电压的高低；输入电压决定了电压检测引脚3电平的高低，电压检测引脚3和时间调节引脚1之间的定时电阻R4与时间调节引脚1和地引脚2之间的定时电容C1决定了延迟时间，当低电压输入的维持时间大于设定时间时，输出关断；

在电压检测的过程中，当输入电压低于设定的检测电压时，主芯片U1通过开关控制引脚8关断开关，输出电压为零；当出现检测电压不稳定发生抖动的情况时，电压检测电路检测到的是设置的延迟时间结束后的电压，可以避免检测瞬时电压出现的误判和输出电压的不稳定；

在检测到高电压输入时输出电压为高，检测低电压输入维持时间达到设定时间时，关断输出电压，主芯片U1进入低功耗状态，防止电池过度放电和漏液；

时间调节引脚1实现关断延迟功能，时间调节引脚1连接定时电容C1，以设定需求的关断延迟时间，从而防止低压误判。