CN109491442A - 电压监控电路和电压监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电压监控电路和电压监控系统，所述电压监控电路包括：第一MOS管、第二MOS管、第一电阻和第二电阻；第一MOS管的栅极用于接入需要监控的目标电压，第二MOS管的栅极连接第一MOS管的漏极；第一MOS管和第二MOS管的漏极均通过第一电阻连接预设的第一供电电压，其源极均接地；或第一MOS管和第二MOS管的漏极均通过第一电阻接地，其源极均连接预设的第二供电电压；第二MOS管的漏极用于输出与目标电压对应的电压监控信号。根据本发明的技术方案，可以实现对电源芯片或模块的输出电压进行状态监控，从而可及时发现电源的电压异常问题，相比现有的专用电源监控芯片，具有成本低廉，结构简单等特点。

Description

电压监控电路和电压监控系统

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种电压监控电路和电压监控系统。

背景技术

电源是电路板中不可或缺的一部分，确保电源正常工作是保证整个电路板正常工作的第一步。大多数情况下设计者都会将输出电压的监测信号接入管理控制器件进行监控，以便用户能随时知道各电源电压的当前状态。于是，当电源电压出现异常时，能及时发现该问题并采取相应措施。因此，大多数的电源芯片或模块都带有电源的状态检测信号(即PG信号)，这个PG信号通常为高电平有效(即高指示正常)。而对于没有PG信号的电源芯片或模块，同样也需要对其进行输出电压的监控。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出一种电压监控电路，通过采用2个级联的MOS管来构成该电压监控电路，以解决对没有PG信号的电源芯片或模块的监控以及现有的专用电源监控芯片成本高等问题。

本发明实施例提出一种电压监控电路，包括：第一MOS管、第二MOS管、第一电阻和第二电阻；

所述第一MOS管的栅极用于接入需要监控的目标电压，所述第二MOS管的栅极连接所述第一MOS管的漏极；

所述第一MOS管和所述第二MOS管的漏极分别通过所述第一电阻和所述第二电阻连接预设的第一供电电压，其源极均接地；

或所述第一MOS管和所述第二MOS管的漏极分别通过所述第一电阻和所述第二电阻接地，其源极均连接预设的第二供电电压；

所述第二MOS管的漏极用于输出与所述目标电压对应的电压监控信号。

进一步地，所述第一MOS管和所述第二MOS管为型号相同的 NMOS管，所述第一MOS管和所述第二MOS管的漏极均通过所述第一电阻连接所述第一供电电压，其源极均接地。

进一步地，所述第一MOS管和所述第二MOS管为型号相同的 PMOS管，所述第一MOS管和所述第二MOS管的漏极均通过所述第一电阻接地，其源极均连接所述第二供电电压。

进一步地，本发明实施例的电压监控电路，还包括：第三电阻和第四电阻，

所述目标电压经过所述第三电阻连接所述第一MOS管的栅极；

所述第四电阻的两端分别连接所述第一MOS管的漏极和所述第二MOS管的栅极。

进一步地，本发明实施例的电压监控电路，还包括：第五电阻和第六电阻，

所述第五电阻的一端用于接入所述目标电压，其另一端连接所述第六电阻的一端和所述第一MOS管的栅极，所述第六电阻的另一端接地。

进一步地，本发明实施例的电压监控电路，还包括：第七电阻，

所述第七电阻的一端连接所述第二MOS管的漏极，其另一端用于将所述电压监控信号输出至连接的管理控制模块。

进一步地，若所述NMOS管的导通电压阈值记为Vth1，所述目标电压对应的目标电压值记为Vo1，所述第五电阻和第六电阻的阻值分别记为R5和R6，则所述第五电阻和所述第六电阻的阻值取值关系应满足：

进一步地，若所述NMOS管的导通电压阈值电压记为Vth1，所述第一供电电压记为Vcc1，则所述第一供电电压的取值应满足： Vcc1>Vth1。

根据上述实施例的电压监控电路，本发明的另一实施例还提出一种电压监控系统，所述系统包括：电源电路、电压监控电路和管理控制模块，

所述电压监控电路用于从所述电源电路接入需要监控的目标电压，并将与所述目标电压对应的电压监控信号输出到所述管理控制模块以进行相应的监控和处理，其中，所述电压监控电路为上述的电压监控电路。

本发明的技术方案通过采用2个级联的MOS管和电阻等基础器件构成的电压监控电路，可以实现对没有状态检测信号的电源芯片或模块的输出电压进行状态监控，从而可及时发现电源的电压异常问题，相比现有的专用电源监控芯片，具有成本低廉，结构简单等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。

图1为本发明实施例1的电压监控电路的第一结构示意图；

图2为本发明实施例1的电压监控电路的第二结构示意图；

图3为本发明实施例2的电压监控电路的结构示意图。

图4为本发明实施例3的电压监控系统的结构示意图。

主要元件符号说明：

1、1’、10-电压监控电路；Q1-第一NMOS管；Q2-第二NMOS 管；Q1’-第一PMOS管；Q2’-第二PMOS管；R1、R1’-第一电阻；R2、R2’-第二电阻；R3、R3’-第三电阻；R4、R4’-第四电阻；R5-第五电阻；R6-第六电阻；R7-第七电阻；100-电压监控系统；20- 电源电路；30-管理控制模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合具体的实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

请参照图1，本实施例提出一种电压监控电路1，可应用于对电源芯片或模块等的输出电压的状态监控，尤其是没有状态检测信号 (即PG信号)或PG信号已故障的电源芯片或模块。该电压监控电路1通过采用2个级联的MOS管及电阻等构成，具有结构简单、成本低廉等特点。

如图1所示，该电压监控电路1主要包括第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第一电阻R1和第二电阻R2。具体地，该第一NMOS 管Q1的栅极用于接入需要监控的目标电压，该第二NMOS管Q2的栅极连接该第一MOS管的漏极；该第一NMOS管Q1和第二NMOS 管Q2的漏极分别通过第一电阻R1和第二电阻R2连接预设的第一供电电压，其源极均接地。

进一步地，该电压监控电路1还可包括第三电阻R3和第四电阻 R4。具体地，该接入的电压经过该第三电阻R3连接第一NMOS管 Q1的栅极；该第四电阻R4的两端分别连接该第一MOS管的漏极和该第二NMOS管Q2的栅极。

可以理解，第三电阻R3和第四电阻R4分别与两个NMOS管的栅极连接，不仅可有效防止两NMOS管的内部振荡，以保证两个 NMOS管的正常工作的可靠性，还可以保护两个NMOS管不被轻易烧坏等作用。

本实施例中，该第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q2采用型号相同的两个NMOS管。示范性地，可采用增强型N沟道MOS管。

进一步地，如图2所示，该电压监控电路1还可包括第五电阻 R5和第六电阻R6。具体地，该第五电阻R5的一端用于接入需要监控的电压，其另一端连接第六电阻R6的一端和第一NMOS管Q1的栅极，而该第六电阻R6的另一端接地。

可以理解，该第五电阻R5和第六电阻R6构成一分压电路，如图2所示，当接入的电压通过第五电阻R5接入后，由第五电阻R5 和第六电阻R6对其进行分压，然后将a点电压接入第一NMOS管 Q1的栅极，以用于对该第一MOS管的导通进行控制。

可以理解，本实施例的电压监控是指，即实时监控该接入的目标电压是否低于一对应的目标电压值Vo1，当在达到或低于该目标电压值Vo1时，通过改变两个级联的MOS管的导通或关闭状态，从而输出对应的高电平或低电平的电压监控信号，以实现对接入的目标电压的监控。

本实施例中，若第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q2的导通电压阈值相同且均记为Vth1(即MOS管的开启电压Vgs(th))，预设的第一供电电压记为Vcc1，为保证MOS管能够正常导通和工作，于是有，该第一供电电压Vcc1的取值应满足：Vcc1>Vth1。示范性地，该Vcc1可取值为后续的管理控制模块的工作电压，如3.3V、5V 等等。

结合上述的分压电路和目标电压对应的目标电压值Vo1，若a点电压记为Va，该第五电阻R5和第六电阻R6的阻值分别记为R5和 R6，则第五电阻R5和第六电阻R6的取值关系应满足：

其中，即为a点电压Va(也即第六电阻R6两端的电压)。可知，Va将随着接入的电压的变化而变化，故可用于控制第一NMOS管Q1的导通，即当Va与第一NMOS管 Q1的源极电压的差值大于导通电压阈值Vth1时，则第一NMOS管 Q1将导通，反之，第一NMOS管Q1将关断。

可以理解，通过在两NMOS管前先接入该分压电路，可以使该电压监控电路1对接入的目标电压的适用范围更广，而不会被MOS 管的导通电压阈值所局限。例如，假设需要监控的目标电压为5V，而NMOS管的导通电压在2.5V，若此时接入的电压降低至3V时，还是能将第一NMOS管Q1导通，导致第二NMOS管Q2在该接入的电压达不到对应的目标电压值5V时，使得电压监控信号仍输出高电平而指示电源正常。而采用分压电路后，在接入的电压达到对应的目标值5V的情况下，将第一NMOS管Q1的栅极电压分压至其导通电压阈值，根据分压电阻的取值公式可知，只要当接入的目标电压低于5V时，则第一NMOS管Q1的栅极-源极电压Vgs就会小于导通电压阈值，那么该第一NMOS管Q1将不会导通，从而可输出正确的电压异常的电压监控信号。

示范性地，如图2所示，下面对该电压监控电路1的具体工作原理进行描述，此处，第一NMOS管Q1用Q1表示，第二NMOS管 Q2用Q2表示，于是有：

当接入的电压达到或高于目标电压值Vo1时，a点电压Va达到 Q1的导通电压阈值Vth1，此时Q1导通，Q1的漏极(即图2中的b 点)的电压为0；由于b点电压小于Q2的导通电压阈值Vth1，此时 Q2关断，Q2的漏极(即图2中的c点)的电压通过第二电阻R2上拉至第一供电电压Vcc1，故c点输出高电平信号，即表示接入的电压正常。

当接入的电压低于该目标电压值Vo1时，a点电压Va小于Q1 的导通电压阈值Vth1，此时Q1关断，Q1的漏极(即图2中的b点) 的电压通过第一电阻R1上拉至第一供电电压Vcc1；由于b点电压大于Q2导通电压阈值Vth1，此时Q2导通，Q2的漏极(即图2中的c 点)的电压为0，故c点输出低电平信号，即表示接入的电压出现异常。

进一步地，该电压监控电路1还可以包括第七电阻R7，该第七电阻R7的一端连接至第二NMOS管Q2的漏极，其另一端则用于将所述电压监控信号输出至管理控制模块，以使该管理控制模块可根据该电压监控信号进行相应的处理。可以理解，该第七电阻R7可用于吸收小能量的电压脉冲，进而可防止电压监控信号损坏该管理控制模块的连接引脚等。

可以理解，通过这两个级联的NMOS管可以对电源芯片或模块中输出的电压进行目标电压值的监控，以监测该接入的电压是否一直是目标电压值状态，当出现低于该目标电压值时，则表示电压出现异常，此时可通过管理控制模块进行及时处理等。示范性地，可用于对如通信设备、便携式终端等常规设备中的电源芯片或模块的输出电压的监控。

本实施例的电压监控电路，通过两个MOS管和若干电阻等基础器件构成，不仅可以实现对电源芯片或模块等的输出电压进行状态监控，相比一些专用的电源监控芯片，还具有结构简单、成本低廉等特点。此外，该电压监控电路还可以保证输出的电压监控信号的有效电平与其他电源自带的PG信号的有效电平保持一致，即高电平代表有效、正常，这样可以使整个电源设计更加统一。

实施例2

图3示出了本实施例的电压监控电路1’的结构示意图。具体地，该电压监控电路1’主要包括第一PMOS管Q1’、第二PMOS管Q2’、第一电阻R1’和第二电阻R2’。具体地，该第一PMOS管Q1’的栅极用于接入需要监控的电压，该第二PMOS管Q2’的栅极连接该第一PMOS管Q1’的漏极；该第一PMOS管Q1’和第二PMOS管 Q2’的漏极分别通过第一电阻R1’和第二电阻R2’接地，其源极均连接预设的第二供电电压。

进一步地，该电压监控电路1’还可包括第三电阻R3’和第四电阻R4’。具体地，该接入的目标电压经过该第三电阻R3’连接第一PMOS管Q1’的栅极；该第四电阻R4’的两端分别连接该第一 MOS管的漏极和该第二PMOS管Q2’的栅极。

可以理解，第三电阻R3’和第四电阻R4’分别与两个MOS管的栅极连接，不仅可有效防止这两个MOS管的内部振荡，以保证两个MOS管的正常工作的可靠性，还可以保护这两个MOS管不被轻易烧坏等作用。

其中，该第三电阻R3’和第四电阻R4’的阻值应当满足当第一PMOS管Q1’或第二PMOS管Q2’导通时，第一PMOS管Q1’或第二PMOS管Q2’的漏极的电压能被拉高至第二供电电压。

本实施例中，第一PMOS管Q1’和第二PMOS管Q2’可采用型号相同的两个PMOS管。示范性地，可采用增强型P沟道MOS管。

本实施例中，若第一PMOS管Q1’和第二PMOS管Q2’的导通电压阈值相同且均记为Vth2(即MOS管的开启电压Vgs(th))，预设的第二供电电压记为Vcc2，接入的目标电压所对应的目标电压值为Vo2，为保证两PMOS管能够正常导通和工作，于是有，第二供电电压Vcc2的取值应满足：Vcc2<Vo2且Vcc2>|Vth2|。其中，PMOS 管的开启电压Vgs(th)为负值。

示范性地，该第二供电电压Vcc2的取值可为后续的管理控制模块的工作电压，如3.3V、5V等等。本实施例中，该电压监控电路1’可用于监控一些常规设备中的电源芯片或模块的输出电压。

示范性地，如图3所示，下面对该电压监控电路1’的具体工作原理进行描述，此处，第一PMOS管Q1’用Q1’表示，第二PMOS 管Q2’用Q2’表示，于是有：

当接入的电压达到目标电压值Vo2时，由于Q1’的栅极-源极的电压小于Vth2，此时Q1’关断，Q1’的漏极(即图3中的d点)的电压为0；由于Q1’的栅极-源极电压大于Vth2，此时Q2’导通， Q2’的漏极(即图3中的e点)的电压等于Vcc2，故e点输出高电平信号，即表示接入的电压正常。

当接入的电压低于Vcc2与|Vth2的电压差值(指低电平)时，由于接入的电压满足Q1’的导通条件，此时Q1’导通，Q1’的漏极(即图3中的d点)的电压等于Vcc2；由于Q2’的栅极电压与源极电压相等，此时Q2’关断，Q2’的漏极(即图3中的e点)的电压为0，故e点输出低电平，即表示接入的电压出现异常。

实施例3

请参照图4，基于上述实施例1或实施例2的电压监控电路10，本实施例提出一种电压监控系统100，以用于对设备中的电源部分进行监控及管理等。该电压监控系统100主要包括电源电路20、电压监控电路10和管理控制模块30。

具体地，所述电压监控电路10用于从所述电源电路20接入需要监控的目标电压，并将与所述目标电压对应的电压监控信号输出到所述管理控制模块30以进行相应的监控和处理。

本实施例的电压监控电路10对应于上述实施例1或实施例2中的电压监控电路，上述实施例1或实施例2中的电压监控电路的可选项同样适应于本实施例，故在此不再详述。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电压监控电路，其特征在于，包括：第一MOS管、第二MOS管、第一电阻和第二电阻；

所述第一MOS管的栅极用于接入需要监控的目标电压，所述第二MOS管的栅极连接所述第一MOS管的漏极；

所述第一MOS管和所述第二MOS管的漏极分别通过所述第一电阻和所述第二电阻连接预设的第一供电电压，其源极均接地；

或所述第一MOS管和所述第二MOS管的漏极分别通过所述第一电阻和所述第二电阻接地，其源极均连接预设的第二供电电压；

所述第二MOS管的漏极用于输出与所述目标电压对应的电压监控信号。

2.根据权利要求1所述的电压监控电路，其特征在于，所述第一MOS管和所述第二MOS管为型号相同的NMOS管，

所述第一MOS管和所述第二MOS管的漏极均通过所述第一电阻连接所述第一供电电压，其源极均接地。

3.根据权利要求1所述的电压监控电路，其特征在于，所述第一MOS管和所述第二MOS管为型号相同的PMOS管，

所述第一MOS管和所述第二MOS管的漏极均通过所述第一电阻接地，其源极均连接所述第二供电电压。

4.根据权利要求2或3所述的电压监控电路，其特征在于，还包括：第三电阻和第四电阻，

所述目标电压经过所述第三电阻连接所述第一MOS管的栅极；

所述第四电阻的两端分别连接所述第一MOS管的漏极和所述第二MOS管的栅极。

5.根据权利要求2所述的电压监控电路，其特征在于，还包括：第五电阻和第六电阻，

所述第五电阻的一端用于接入所述目标电压，其另一端连接所述第六电阻的一端和所述第一MOS管的栅极，所述第六电阻的另一端接地。

6.根据权利要求5所述的电压监控电路，其特征在于，还包括：第七电阻，

所述第七电阻的一端连接所述第二MOS管的漏极，其另一端用于将所述电压监控信号输出至连接的管理控制模块。

7.根据权利要求5所述的电压监控电路，其特征在于，若所述NMOS管的导通电压阈值记为Vth1，所述目标电压对应的目标电压值记为Vo1，所述第五电阻和第六电阻的阻值分别记为R5和R6，则所述第五电阻和所述第六电阻的阻值取值关系应满足：

8.根据权利要求2所述的电压监控电路，其特征在于，若所述NMOS管的导通电压阈值电压记为Vth1，所述第一供电电压记为Vcc1，则所述第一供电电压的取值应满足：Vcc1>Vth1。

9.根据权利要求3所述的电压监控电路，其特征在于，若所述PMOS管的导通电压阈值记为Vth2，所述目标电压对应的目标电压值记为Vo2，所述第二供电电压记为Vcc2，则所述第二供电电压的取值应满足：Vcc2<Vo2且Vcc2>|Vth2|。

10.一种电压监控系统，其特征在于，包括：电源电路、电压监控电路和管理控制模块，

所述电压监控电路用于从所述电源电路接入需要监控的目标电压，并将与所述目标电压对应的电压监控信号输出到所述管理控制模块以进行相应的监控和处理，其中，所述电压监控电路为如权利要求1-9中任一项所述的电压监控电路。