CN106300248A - 一种电流控制方式的欠压保护电路 - Google Patents

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    • H02H3/24—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to undervoltage or no-voltage

Abstract

本发明实施例公开了一种电流控制方式的欠压保护电路，包括：偏置电路10、比较器电路20。偏置电路10检测输入是否欠压，为比较器电路20产生一个负端输入INN电压。比较器电路20通过比较两个输入端的电压，产生一个输出电压op_out，判断输入IN是否欠压。本发明的实例中，如果输入电压IN发生变化，偏置电路10的电流会发生变化，进而比较器电路20的负端输入电压发生变化，进而比较器电路20的输出电压会发生变化。通过电流控制方式的欠压保护电路，对于芯片输入的欠压检测更加精确。让芯片在较低的输入条件下停止工作，避免了芯片的非正常工作功耗，提高了芯片的正常工作效率。

Description

一种电流控制方式的欠压保护电路
技术领域
本发明涉及到集成电路开关电源技术领域，尤其是涉及一种电流控制方式的欠压保护电路。
背景技术
随着集成电路技术的发展, 对电源管理芯片的开关频率、传输延迟、稳定性、功耗等各种要求越来越高, 以保证电源电压在波动的情况下能够可靠的工作。一般的电源芯片上电启动时, 电源会通过输入端的等效电阻和电容对其充电, 使得电源芯片的电压逐步上升, 直到电压上升到芯片的开启电压时电路正常工作。然而若系统的负载电流较大, 有可能把电路的电压拉低到开启电压以下, 出现一开启就关断的情况。为了保证电路正常进入启动状态并且稳定工作, 同时也为了电路工作时电源电压的波动不会对整个电路和系统造成损害, 一般使用所谓的欠压保护电路对输入进行实时监控和保护。
欠压保护电路最主要的特点就是具有简单的电路结构、高的反应速度、低的温度敏感性和精准的门限电压。传统的欠压保护电路采用电阻分压，得到一个输入电压的分压与固定电压进行比较，这种方法的缺点是反应速度慢，灵敏度不高。电流控制方式的欠压保护电路对输入电压变化更灵敏，所以反应速度更快，更好地保护电路，因而存在一种电流控制方式的欠压保护电路的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种电流控制方式的欠压保护电路，使得芯片工作更高效，避免芯片工作在欠压模式下。
本发明公开的技术方案包括：
提供了一种电流控制方式的欠压保护电路，其特征在于，包括：偏置电路，所述偏置电路通过外接一个电流镜得到一个镜像电流，但输入端IN的变化会影响镜像的电流大小，进而影响偏置电路产生的输出电压大小；所述比较器电路包括正向输入端VREF、反向输入端和输出端op_out，比较器电路的反向输入端INN接到偏置电路产生的输出电压，比较器电路的正向输入端VREF为基准电压，通过比较两端输入电压的大小得到一个输出电压；共源级输出电路，所述共源级输出电路的输入端连接到所述比较器电路的输出端op_out，控制共源级场效应管的导通与关闭，得到逻辑电平输出UVLO。其中偏置电路的电流控制很精确，输入端IN的大小会影响场效应管的工作区，进而影响偏置电路的输出电压。
本发明的一个实例中，所述偏置电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一场效应管NM1、第二场效应管NM2、第三场效应管PM1，其中：所述第一电阻R1的一端连接到芯片输入IN，另一端连接到所述第一场效应管NM1的漏极和所述第三场效应管PM1的栅极；所述第一场效应管NM1的栅极接到电源端VDD，所述第一场效应管NM1的源极接到所述第二场效应管NM2的漏极；所述第二场效应管NM2的栅极接到一个偏置电压nbias,所述第二场效应管NM2的源极接地；所述第三场效应管PM1的源极接到芯片输入IN,所述第三场效应管PM1的漏极接到所述第二电阻R2的一端；所述第二电阻R2的另一端接到所述比较器电路的反向输入端INN和所述第三电阻R3的一端；所述第三电阻R3的另一端接地。
本发明的一个实例中，所述共源级输出电路包括第四场效应管PM2、第五场效应管NM3，其中：所述第四场效应管PM2的源极接到电源端VDD，所述第四场效应管PM2的栅极接到一个偏置电压pbias，所述第四场效应管PM2的漏极接到所述第五场效应管NM3的漏极，成为输出端UVLO；所述第五场效应管NM3的栅极接到所述比较器电路的输出端op_out，所述第五场效应管NM3的源极接地。
本发明的一个实例中，所述比较器电路包括第六场效应管PM3、第七场效应管PM4、第八场效应管PM5、第九场效应管NM4、第十场效应管NM5，其中：所述第六场效应管PM3的栅极接到偏置电压pbias，所述第六场效应管PM3的源极接到电源端VDD，所述第六场效应管PM3的漏级接到所述第七场效应管PM4的源极和所述第八场效应管PM5的源极；所述第七场效应管PM4的栅极接到基准电压VREF，所述第七场效应管PM4的漏极接到所述第九场效应管NM4的漏极和栅极；所述第八场效应管PM5的栅极接到所述偏置电路的输出端INN,所述第八场效应管PM5的漏极连接到所述第十场效应管NM5的漏极，即所述比较器电路的输出端op_out；所述第九场效应管NM4的源极接地；所述第十场效应管NM5的栅极接到所述九场效应管NM4的栅极和漏级，所述第十场效应管NM5的源极接地。
本发明的实例中，如果输入电压IN发生变化，偏置电路的电流会发生变化，进而比较器电路的负端输入电压发生变化，进而共源级输出电路会发生高低电平变化。偏置电路的电流控制方式比较精确，输入端IN的大小会影响场效应管的工作区，进而影响偏置电路的输出电压。因此通过电流控制方式的欠压保护电路，对于芯片输入的欠压检测更加精确和灵敏。让芯片在较低的输入条件下停止工作，避免了芯片的非正常工作功耗，提高了芯片的正常工作效率。
附图说明
图1是本发明实施例的电流控制方式的欠压保护电路的结构示意图。
图2是本发明实施例的比较器电路的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图详细说明本发明的实施例的电流控制方式的欠压保护电路的具体结构。
图1为本发明一个实施例的电流控制方式的欠压保护电路的结构示意图。
如图1所示，本发明一些实施例中，一种电流控制方式的欠压保护电路包括偏置电路10、比较器电路20和共源级输出电路30。
偏置电路通过外接一个电流镜得到一个镜像电流，但输入端IN的变化会影响镜像的电流大小，进而影响偏置电路产生的输出电压大小；所述比较器电路20包括正向输入端VREF、反向输入端INN和输出端op_out，比较器电路20的反向输入端INN接到偏置电路10产生的输出电压，比较器电路20的正向输入端VREF为基准电压，通过比较两端输入电压的大小得到一个输出电压；共源级输出电路30，所述共源级输出电路30的输入端连接到所述比较器电路20的输出端op_out，控制共源级场效应管的导通与关闭，得到逻辑电平输出UVLO。其中偏置电路10的电流控制很精确，输入端IN的大小会影响场效应管的工作区，进而影响偏置电路的输出电压。
如图1所示，本发明的一些实施例中，偏置电路10包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一场效应管NM1、第二场效应管NM2、第三场效应管PM1，其中：所述第一电阻R1的一端连接到芯片输入IN，另一端连接到所述第一场效应管NM1的漏极和所述第三场效应管PM1的栅极；所述第一场效应管NM1的栅极接到电源端VDD，所述第一场效应管NM1的源极接到所述第二场效应管NM2的漏极；所述第二场效应管NM2的栅极接到一个偏置电压nbias,所述第二场效应管NM2的源极接地；所述第三场效应管PM1的源极接到芯片输入IN,所述第三场效应管PM1的漏极接到所述第二电阻R2的一端；所述第二电阻R2的另一端接到所述比较器电路20的反向输入端INN和所述第三电阻R3的一端；所述第三电阻R3的另一端接地。
如图1所示，本发明的一些实施例中，共源级输出电路30包括第四场效应管PM2、第五场效应管NM3，其中：所述第四场效应管PM2的源极接到电源端VDD，所述第四场效应管PM2的栅极接到一个偏置电压pbias，所述第四场效应管PM2的漏极接到所述第五场效应管NM3的漏极，成为输出端UVLO；所述第五场效应管NM3的栅极接到所述比较器电路20的输出端op_out，所述第五场效应管NM3的源极接地。
在这些实施例中，输入电压IN可以达到比较高的电位，第一场效应管NM1是耐高压型的场效应管，起到保护第二场效应管NM2不被击穿的作用。
如图2所示，本发明的一些实例中，比较器电路20包括第六场效应管PM3、第七场效应管PM4、第八场效应管PM5、第九场效应管NM4、第十场效应管NM5，其中：所述第六场效应管PM3的栅极接到偏置电压pbias，所述第六场效应管PM3的源极接到电源端VDD，所述第六场效应管PM3的漏级接到所述第七场效应管PM4的源极和所述第八场效应管PM5的源极；所述第七场效应管PM4的栅极接到基准电压VREF，所述第七场效应管PM4的漏极接到所述第九场效应管NM4的漏极和栅极；所述第八场效应管PM5的栅极接到所述偏置电路10的输出端INN,所述第八场效应管PM5的漏极连接到所述第十场效应管NM5的漏极，即所述比较器电路20的输出端op_out；所述第九场效应管NM4的源极接地；所述第十场效应管NM5的栅极接到所述九场效应管NM4的栅极和漏级，所述第十场效应管NM5的源极接地。
本发明的实例中，如果输入电压IN发生变化，偏置电路的电流会发生变化，进而比较器电路20的负端输入电压发生变化，进而共源级输出电路30会发生高低电平变化。通过电流控制方式的欠压保护电路，对于芯片输入的欠压检测更加精确。让芯片在较低的输入条件下停止工作，避免了芯片的非正常工作功耗，提高了芯片的正常工作效率。
下面简要说明本发明实施例的电路的工作原理。
例如，图1所示的实施例中，当芯片输入电压IN比较低的时候，会使得第二场效应管NM2进入到三极管区，这样就不能按照比例镜像外部提供的偏置电流。第二场效应管NM2的漏电流会因为IN的降低不满足线性镜像关系，导致第一电阻R1两端压差降低。第一电阻R1两端压差即为第三场效应管PM1的栅源电压，控制着该条支路的电流大小，进而通过电阻分压控制比较器电路20的负端电压INN大小。
当芯片输入电压IN正常的时候，偏置电路的场效应管都工作在饱和区，比较器的负端输入电压INN比基准电压VREF高，进而得到稳定的逻辑电平UVLO使得电路其他模块正常工作。
可见本发明的实施例通过把输入电压IN的变化转化为电流变化，设置合适的电阻值即可精确地检测输入电压IN是否处于欠压状态。让芯片在较低的输入条件下停止工作，避免了芯片的非正常工作功耗，提高了芯片的工作效率。
以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。此外，以上多处所述的“一个实施例”表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。

Claims (3)

1.一种电流控制方式的欠压保护电路，其特征在于，包括：
偏置电路（10）：偏置电路（10）通过外接一个电流镜得到一个镜像电流，通过电阻分压得到一个电压输出INN；所述偏置电路（10）的第一场效应管NM1和第三场效应管PM1为耐高压的场效应管；
比较器电路（20）：比较器电路（20）包括正向输入端VREF、反向输入端INN和输出端op_out，比较器电路(20)的反向输入端INN接到偏置电路（10）产生的输出电压，比较器电路(20)的正向输入端VREF为基准电压，通过比较两端输入电压的大小得到一个输出电压。
2.如权利要求1所述的一种电流控制方式的欠压保护电路，其特征在于，所述偏置电路（10）包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一场效应管NM1、第二场效应管NM2、第三场效应管PM1，其中：
所述第一电阻R1的一端连接到芯片输入IN，另一端连接到所述第一场效应管NM1的漏极和所述第三场效应管PM1的栅极；
所述第一场效应管NM1的栅极接到电源端VDD，所述第一场效应管NM1的源极接到所述第二场效应管NM2的漏极；
所述第二场效应管NM2的栅极接到一个偏置电压nbias,所述第二场效应管NM2的源极接地；
所述第三场效应管PM1的源极接到芯片输入IN,所述第三场效应管PM1的漏极接到所述第二电阻R2的一端；
所述第二电阻R2的另一端接到所述比较器电路（20）的反向输入端INN和所述第三电阻R3的一端；
所述第三电阻R3的另一端接地。
3.如权利要求1至3中任意所述的一种电流控制方式的欠压保护电路，其特征在于，所述比较器电路（20）包括第六场效应管PM3、第七场效应管PM4、第八场效应管PM5、第九场效应管NM4、第十场效应管NM5，其中：
所述第六场效应管PM3的栅极接到偏置电压pbias，所述第六场效应管PM3的源极接到电源端VDD，所述第六场效应管PM3的漏级接到所述第七场效应管PM4的源极和所述第八场效应管PM5的源极；
所述第七场效应管PM4的栅极接到基准电压VREF，所述第七场效应管PM4的漏极接到所述第九场效应管NM4的漏极和栅极；
所述第八场效应管PM5的栅极接到所述偏置电路（10）的输出端INN,所述第八场效应管PM5的漏极连接到所述第十场效应管NM5的漏极，即所述比较器电路（20）的输出端op_out；
所述第九场效应管NM4的源极接地；
所述第十场效应管NM5的栅极接到所述九场效应管NM4的栅极和漏级，所述第十场效应管NM5的源极接地。
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