CN112104220A - 一种保护信号发生电路、供电电路及电源芯片 - Google Patents

Abstract

本发明提供的保护信号发生电路、供电电路及电源芯片中，所述保护信号发生电路包括依次连接的采样单元和第一限流保护单元；所述采样单元用于接收电源的输出电流的测量信号并发送至所述第一限流保护单元；所述第一限流保护单元被配置为，当所述电源的输出电流大于第一预设电流值并且持续时长大于或等于第一预设时长时，输出所述第一限流信号，以及，当所述电源启动后，在第二预设时长内，输出所述第一限流信号。如此配置，通过同一个电路同时实现了电源的软启动、限流保护及短路保护功能，具有电路结构简单，限流精度高，成本低的优点。

Description

一种保护信号发生电路、供电电路及电源芯片

技术领域

本发明涉及电源芯片技术领域，特别涉及一种保护信号发生电路、供电电路及电源芯片。

背景技术

使用电源芯片制作的电源方案，在实际使用时，不可避免的会出现输出端短路现象，若电源芯片没有输出短路保护功能或短路保护功能较差，很容易造成芯片损坏，进而引起严重后果。常规的电源芯片一般通过在系统的输出端负极回路添加电流检测电阻，通过检测电阻上电压来实现限制最大输出电流，进而实现过流保护功能，此方法虽然可以解决问题，但是外围电路复杂，且电流检测电阻会造成输入地与输出地之间存在压差。

为提高电源系统的可靠性，一般都需要电源芯片具有软启动、限流保护、短路保护等功能；若限流保护与短路保护功能性能不好，在实际使用过程中会造成系统带载不启动，瞬态负载响应性能差、限流点随输入电压波动大或短路电流不稳定等问题，在现有设计中，一般使用三个模块来实现上述功能，三个功能往往相互独立，电路规模大，成本较高。

综上，现有技术中，电源芯片中尚未有使用单个模块同时实现软启动、限流保护以及短路保护功能的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保护信号发生电路、供电电路及电源芯片，以解决现有技术中电源芯片中尚未有使用单个模块同时实现软启动、限流保护以及短路保护功能的问题。

为了解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种保护信号发生电路，用于提供电源的限流保护信号，所述保护信号发生电路包括依次连接的采样单元和第一限流保护单元；

所述采样单元用于接收电流测量元件发送的电源的输出电流的测量信号，将所述测量信号转化为对应于所述第一限流保护单元的第一信号格式，并将转为第一信号格式的所述测量信号发送至所述第一限流保护单元；

所述第一限流保护单元被配置为，当接收到的所述测量信号反算得到的所述电源的输出电流大于第一预设电流值并且持续时长大于或等于第一预设时长时，输出第一限流信号，以及，当所述电源启动后，在第二预设时长内，输出所述第一限流信号。

可选的，所述第一信号格式为电压信号；

所述第一限流保护单元包括电压比较模块，所述电压比较模块的第一输入端用于获取第一信号格式的所述测量信号，所述电压比较模块的第二端用于获取预设电压，所述电压比较模块被配置为，当所述电压比较模块的第一输入端获取的电压小于所述电压比较模块的第二输入端获取的电压时，输出预设信号；

由所述预设电压反算得到的所述电源的输出电流等于所述第一预设电流值。

可选的，所述第一限流保护单元还包括第一电容器，所述第一电容器的一端与所述电压比较模块的输出端连接，所述第一电容器被配置为，当接收到所述预设信号时，若自身电压小于第一充电电压，则用所述预设信号所携带的电能对自身充电并屏蔽所述预设信号；当未接收到所述预设信号时，放电。

可选的，所述第一限流保护单元还包括软启动模块，所述软启动模块的输入端与所述电压比较模块的输出端连接，所述软启动模块的输出端用于输出所述第一限流信号；

所述软启动模块被配置为，当所述电源启动后的所述第二预设时长内，输出所述第一限流信号，当所述电源启动后的所述第二预设时长外，且当所述软启动模块接收到所述预设信号时，输出所述第一限流信号。

可选的，所述软启动模块包括充放电子模块和第二电容器，所述充放电子模块的放电使能端与所述电压比较模块的输出端连接，所述充放电子模块的充电使能端与所述电源的启动信号输入端相连；

所述充放电子模块被配置为，所述充放电子模块的充电使能端接收到所述电源的启动信号时，所述充放电子模块对所述第二电容器充电，并且将所述第二电容器充电至其电压等于第二充电电压的时长等于所述第二预设时长；当所述充放电子模块的放电使能端接收到所述预设信号时，对所述第二电容器进行放电；

所述软启动模块被配置为，当所述第二电容器的电压小于第二充电电压时，输出所述第一限流信号。

可选的，所述采样单元还用于获取所述电源的电压，并将其转化为所述预设电压。

可选的，所述采样单元将所述电源的电压转化为预设电压的过程包括，通过至少两个串联的二极管将获取的所述电源的电压进行降压；所述采样单元将所述测量信号转化为所述第一信号格式的过程包括，通过同样数量的串联的二极管将获取的所述测量信号进行降压。

可选的，所述保护信号发生电路还包括至少一个与所述采样单元连接的第二限流保护单元；

所述采样单元还用于将所述测量信号转化为对应于所述第二限流保护单元的第二信号格式，并将转化为第二信号格式的所述测量信号发送至所述第二限流保护单元；

所述第二限流保护单元被配置为，当接收到的转化后的所述测量信号反算得到的所述电源的输出电流大于第二预设电流值并且持续时长大于或等于第三预设时长时，输出第二限流信号；

所述保护信号发生电路包括两个以上的所述第二限流保护单元时，每个第二限流保护单元所对应的第二预设电流值各不相同。

为了解决上述技术问题，根据本发明的第二个方面，提供了一种供电电路，所述供电电路包括上述的保护信号发生电路、电源、电流测量元件和限流电路；其中所述电源的输出端依次与所述电流测量元件和所述限流电路连接，并用于连接用电元件；所述保护信号发生电路的输入端与所述电流测量元件的输出端连接，所述保护信号发生电路的输出端与所述限流电路的输入端相连。

为了解决上述技术问题，根据本发明的第三个方面，提供了一种电源芯片，所述电源芯片包括上述的保护信号发生电路。

与现有技术相比，本发明提供的保护信号发生电路、供电电路及电源芯片中，所述保护信号发生电路包括依次连接的采样单元和第一限流保护单元；所述采样单元用于接收电源的输出电流的测量信号并发送至所述第一限流保护单元；所述第一限流保护单元被配置为，当所述电源的输出电流大于第一预设电流值并且持续时长大于或等于第一预设时长时，输出所述第一限流信号，以及，当所述电源启动后，在第二预设时长内，输出所述第一限流信号。如此配置，通过同一个电路同时实现了电源的软启动、限流保护及短路保护功能，具有电路结构简单，限流精度高，成本低的优点。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1是本发明实施例一的保护信号发生电路的结构示意图；

图2是本发明实施例二的保护信号发生电路的结构示意图；

图3是本发明实施例三的保护信号发生电路的电路示意图；

图4是本发明实施例三的保护信号发生电路在一工况下的波形示意图。

附图中：

100-采样单元；200-第一限流保护单元；300-第二限流保护单元；400-偏置单元；

210-电压比较模块；220-第一电容器；230-软启动模块；231-充放电子模块；232-第二电容器。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外，如在本发明中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的核心思想在于提供一种保护信号发生电路、供电电路及电源芯片，以解决现有技术中电源芯片中尚未有使用单个模块同时实现软启动、限流保护以及短路保护功能的问题。

以下参考附图进行描述。

【实施例一】

请参考图1，图1是本发明实施例一的保护信号发生电路的结构示意图；

如图1所示，本实施例提供了一种保护信号发生电路，用于提供电源的限流保护信号，所述保护信号发生电路包括依次连接的采样单元100和第一限流保护单元200；

所述采样单元100用于接收电流测量元件（未图示）发送的电源（未图示）的输出电流的测量信号，将所述测量信号转化为对应于所述第一限流保护单元200的第一信号格式，并将转化为第一信号格式的所述测量信号发送至所述第一限流保护单元200；

所述第一限流保护单元200被配置为，当接收到的所述测量信号反算得到的所述电源的输出电流大于第一预设电流值并且持续时长大于或等于第一预设时长时，输出第一限流信号，以及，当所述电源启动后，在第二预设时长内，输出所述第一限流信号。

需理解，所述保护信号发生电路与一设置于供电回路中的电流测量元件配合工作，在此处不对所述电流测量元件的具体工作原理做限定，任何能够对供电过程不产生较大影响而输出信号能够随着供电电流的变化而变化的电流测量元件，均可以与所述保护信号发生电路配合工作。所述采样单元100对于测量信号转化为第一信号格式的过程，可根据本领域公知常识进行设置，在此不做详细说明。将所述测量信号反算得到的所述电源的输出电流的逻辑，本领域技术人员可以根据公知常识进行设置，例如，当测量元件的工作原理为，将电流转化为电压，且转化规则为V1=f(I)，而所述采样单元100将所述测量信号转化为第一信号格式的规则为，V2=g(V1)，那么由V2反算得到I的式子为I=f^-1(g^-1(V2))。一般而言，第一信号格式的测量信号和所述电源的输出电流之间存在增函数或者减函数的关系，若两者之间为增函数关系时，可以通过提前计算所述第一预设电流值Ith对应的第一信号格式的V2th，后续设置所述第一限流保护单元200的工作逻辑时，只需要设置，当V2大于V2th时，便视为所述电源的输出电流大于第一预设电流值成立，而当两者之间为减函数时，则可以按照如下逻辑配置，当V2小于V2th时，便视为所述电源的输出电流大于第一预设电流值成立。当然，若第一信号格式的测量信号和所述电源的输出电流之间的关系并非是增函数或者减函数的关系时，也可以根据两者之间精确的转换关系式设置相应的判断逻辑，其具体的设置方法可由本领域公知常识确定，在此不做详细说明。需理解，所述第一限流信号，为高电平、低电平、上升沿、下降沿中的一种。

通过对所述第一限流保护单元200进行上述配置，可以获得如下有益效果：

第一，在电源启动后，在第二预设时长内输出所述第一限流信号，配合外部的限流电路工作，能够实现电源的软启动保护功能，所述第二预设时长可根据实际需求进行设置；

第二，在电源输出回路发生过电流或者短路现象时，输出所述第一限流信号，配合外部的限流电路工作，实现过电流保护以及短路保护，具体触发时机可通过对所述第一预设电流值的进行设置决定；

第三，当电源输出回路的电流仅仅是发生毛刺尖峰电流，或者所述电流测量元件在特定工况下输出毛刺信号时，由于所述第一预设时长的存在，不会输出所述第一限流信号，从而避免误动作，其消除毛刺信号的过滤能力和对真实过电流工况的灵敏程度之间的平衡可通过对所述第一预设时长进行调节获得。

在一实施例中，所述第一信号格式为电压信号；如此配置，能够简化所述采样单元100以及所述电流测量元件的电路结构，其可能的实现方式可参考本申请的【实施例三】进行理解；

所述第一限流保护单元200包括电压比较模块210，所述电压比较模块210的第一输入端用于获取第一信号格式的所述测量信号，所述电压比较模块210的第二端用于获取预设电压，所述电压比较模块被配置为，当所述电压比较模块210的第一输入端获取的电压小于所述电压比较模块的第二输入端获取的电压时，输出预设信号；需理解，所述预设信号，为高电平、低电平、上升沿、下降沿中的一种；

由所述预设电压反算得到的所述电源的输出电流等于所述第一预设电流值。如此配置，采用电压信号作为电路过电流的判断依据，最大限度地降低了所述保护信号发生电路对供电回路的影响，并提高了测量的精度。

较优地，所述第一限流保护单元200还包括第一电容器220，所述第一电容器220的一端与所述电压比较模块210的输出端连接，所述第一电容器220被配置为，当接收到所述预设信号时，若自身电压小于第一充电电压，则用所述预设信号所携带的电能对自身充电并屏蔽所述预设信号；当未接收到所述预设信号时，放电。与上述方案相配合地，所述预设信号优选为高电平。需理解，所述第一电容器220所携带的电量正好使其电压与所述预设信号的电压（即所述第一充电电压）相同时，所述预设信号无法把所述第一电容器220的电压进一步地提高，为了便于描述，将这种状态简称为“充满电”，后续说明内容也应当按照这个思路理解。

上述配置，为所述第一限流保护单元200的工作逻辑的具体实现方式之一，且为较优的实现方式，由于所述预设信号刚产生时，所述第一电容器220未携带电量，所述预设信号中携带的电量被所述第一电容器220所吸收，此时，在所述电压比较模块210的输出端无法有效地测得高电平，因此所述第一电容器220起到了较好的屏蔽效果。若所述预设信号为毛刺干扰信号所触发，则该预设信号的持续时间并不会很长，在持续时间中，所述第一电容器220无法被充满，因此该预设信号无法被传递到后续电路中，也无法驱使所述第一限流保护单元200输出所述第一限流信号，因此有效地消除了毛刺信号对电路的干扰。而所述预设信号为过电流状态所触发，则该预设信号的持续时间较长，所述第一电容器220被充满后，后续电路可以接收到所述预设信号，从而驱使所述第一限流保护单元200输出所述第一限流信号。所述第一预设时长则可以通过选择不同容量的所述第一电容器220，以及选择所述预设信号单位时间内所携带的电量来调节，达到预期的效果。

进一步地，所述第一限流保护单元200还包括软启动模块230，所述软启动模块的输入端与所述电压比较模块210的输出端连接，所述软启动模块230的输出端用于输出所述第一限流信号；

所述软启动模块230被配置为，当所述电源启动后，在所述第二预设时长内，输出所述第一限流信号，当所述电源启动后，在所述第二预设时长外，且当所述软启动模块230接收到所述预设信号时，输出所述第一限流信号。

如此配置，一方面使得所述第一限流保护单元200能够在供电电路处于过电流状态下输出所述第一限流信号，实现过电流保护的功能；另一方面又能够在电源启动时输出所述第一限流信号，实现软启动的功能。

基于上述软启动模块230的描述，可以设置多种不同的电路实现上述功能，较优的方案是，所述软启动模块230包括充放电子模块231和第二电容器232，所述充放电子模块231的放电使能端与所述电压比较模块210的输出端连接，所述充放电子模块231的充电使能端与所述电源的启动信号输入端（未图示）相连；

所述充放电子模块231被配置为，所述充放电子模块231的充电使能端接收到所述电源的启动信号时，所述充放电子模块231对所述第二电容器232充电，并且将所述第二电容器232充电至其电压等于第二充电电压的时长等于所述第二预设时长；当所述充放电子模块231的放电使能端接收到所述预设信号时，对所述第二电容器232进行放电；需理解，当所述第二电容器232所携带的电量正好使其电压与所述充放电子模块231所提供的充电电压（即所述第二充电电压）相等时，所述充放电子模块231无法把所述第二电容器232的电压进一步提高，为了便于描述，将这样的状态称为“充满电”。所述充放电子模块231的具体电路，本领域技术人员可以根据公知常识进行设置，凡是符合上述工作逻辑的电路，都应当视为所述充放电子模块231，都应当视为本申请权利要求的保护范围，其具体的实现方式之一，可参考【实施例三】相关部分进行理解。

所述软启动模块230被配置为，当所述第二电容器232的电压小于第二充电电压时，输出所述第一限流信号。需理解，所述软启动模块230根据所述第二电容器232的充电状态输出所述第一限流信号的电路，本领域技术人员可以根据公知常识进行设置，例如，使用一个电压比较模块测量所述第二电容器232的电压，并与所述充放电子模块231的充电电压相比较，当两者电压相等时，则输出所述第一限流信号；又例如，按照【实施例三】中示出的方案实现上述逻辑。此处不对所述软启动模块230相关的部分进行详细说明。

如此配置，当电源启动时，所述第二电容器232处于未充满状态，此时，所述软启动模块230根据配置逻辑输出所述第一限流信号；在电源启动之后，由于所述充放电子模块231持续对所述第二电容器232进行充电，因此在一段时间后，所述第二电容器232被充满，此时，所述软启动模块230根据配置逻辑停止输出所述第一限流信号，软启动过程结束。上述充电时长，即所述第二预设时长，其可通过选择不同容量的所述第二电容器232，以及选择所述充放电子模块231的充电电流来调节，达到预期的效果。

在一优选的实施例中，所述采样单元100还用于获取所述电源的电压，并将其转化为所述预设电压。如此配置，可以进一步简化电路整体的复杂程度，减少了额外的预设电压提供电路，同时也能提高所述保护信号发生电路的精度。

进一步地，所述采样单元100将所述电源的电压转化为预设电压的过程包括，通过至少两个串联的二极管将获取的所述电源的电压进行降压；所述采样单元将所述测量信号转化为所述第一信号格式的过程包括，通过同样数量的串联的二极管将获取的所述测量信号进行降压。如此配置，使得所述电压比较模块210可以直接使用电源提供偏置电流，进一步简化了电路。

在一实施例中，所述保护信号发生电路还包括至少一个与所述采样单元100连接的第二限流保护单元300；

所述采样单元100还用于将所述测量信号转化为对应于所述第二限流保护单元的第二信号格式，并将转化为第二信号格式的所述测量信号发送至所述第二限流保护单元300；

所述第二限流保护单元300被配置为，当接收到的转化后的所述测量信号反算得到的所述电源的输出电流大于第二预设电流值并且持续时长大于或等于第三预设时长时，输出第二限流信号；

所述保护信号发生电路包括两个以上的所述第二限流保护单元300时，每个第二限流保护单元300所对应的第二预设电流值各不相同。

所述第二限流保护单元300也可以配合限流电路实现过电流保护功能，同时通过设置了所述第三预设时长，消除了毛刺信号的影响。通过所述第二限流保护单元300的设置，实现了多级的过电流保护功能，能够满足更为精细的电源及用电元件的保护需求。

本实施例还提供了一种供电电路，所述供电电路包括上述的保护信号发生电路、电源、电流测量元件和限流电路；其中所述电源的输出端依次与所述电流测量元件和所述限流电路连接，并用于连接用电元件；所述保护信号发生电路的输入端与所述电流测量元件的输出端连接，所述保护信号发生电路的输出端与所述限流电路的输入端相连。

本实施例还提供了一种电源芯片，所述电源芯片包括上述的保护信号发生电路。

上述供电电路及电源芯片，均包括了上述的保护信号发生电路，因此也具有同样的有益效果。

【实施例二】

请参考图2，图2是本发明实施例二的保护信号发生电路的结构示意图。在本实施例中，与实施例一的区别在于，所述保护信号发生电路包括三个第二限流保护单元300，所述保护信号发生电路的四个输出端与一个四输入的限流电路（未图示）的输入端分别相连，通过合理配置所述限流电路的内部逻辑，可以针对三种不同工况的过电流状况以及一种短路工况进行保护，增加了供电电路整体的灵活程度，并更好地保护了电源和用电元件。所述限流电路的逻辑和实现方式，本领域技术人员可根据公知常识进行设置，不是本说明书的说明重点，在此不做详细说明。

本实施例的其他细节，请参考【实施例一】的相关说明进行理解。

【实施例三】

请参考图3和图4，其中图3是本发明实施例三的保护信号发生电路的电路示意图；图4是本发明实施例三的保护信号发生电路在一工况下的波形示意图。

如图3所示，本实施例提供了一种设置于电源芯片内部的保护信号发生电路，所述保护信号发生电路包括采样单元100、第一限流保护单元200、第二限流保护单元300和偏置单元400。

所述采样单元100用于接收功率管（未图示）的输出端发送的电压信号，然后通过三个串联的二极管，将其转化为所述第一限流保护单元200可处理的电压信号并发送给所述第一限流保护单元200，同时也通过三个串联的二极管，将其转化为所述第二限流保护单元300可处理的电压信号并发送给所述第二限流保护单元300，在本实施例中，上述两个转化结果为同一个信号。所述功率管（可选择MOS管或晶体管）的输入端连接供电电源VCC，输出端连接所述采样单元100的第一输入端SW；当电源芯片内部的功率管打开时，流过功率管的电流会在功率管上产生压降（此压降随着流过电流增大而增大），基于此工作原理，驱使后续的所述第一限流保护单元200以及所述第二限流保护单元300工作。

所述采样单元100还用于接收供电电源VCC电压，将其转化为所述第一限流保护单元200以及所述第二限流保护单元300的预设电压。请参考图3，在本实施例中，所述第二限流保护单元300的预设电压为供电电源VCC电压通过三个二极管降压后得到，这是为了与功率管的测量信号相对应，此外，还通过一电阻器R2降压；而所述第一限流保护单元200的预设电压除了通过一电阻器R2和三个二极管降压以外，还通过了一电阻器R3进行降压。也就是说所述第一限流保护单元200的预设电压要低于所述第二限流保护单元300的预设电压。当电源电流出现问题时，先触发所述第二限流保护单元300的第二限流信号，此时，所述电源芯片的限流电路开始工作，进行第一次的过电流保护工作。若此次保护未起到足够的效果，电流继续增加，导致所述功率管的压降继续降低，那么最终会触发所述第一限流保护单元200的第一限流信号，此时，所述电源芯片的限流电路进一步工作，进一步限制电流，分为两级保护电源及用电元件，也可以称其为“两阶限流保护电路”。

所述第二限流保护单元300包括一电压比较模块，一电容器C1以及其他辅助电路，其具体元件及连接方式请参考图3。所述第二限流保护单元300的电压比较模块的第一输入端所接收的电压为功率管的测量信号通过三个二极管进行压降后的电压，第二输入端所接收的电压为电源电压通过所述电阻器R2和三个二极管进行压降后的电压。当电源芯片的输出电路正常工作时，所述第二限流保护单元300的电压比较模块的第一输入端的电压大于第二端的电压，此时，所述第二限流保护单元300的电压比较模块输出低电平信号。当输出电流出现过电流的状况时，所述采样单元100的输入端SW得到的电压下降，从而导致所述第二限流保护单元300的电压比较模块的第一输入端的电压下降，当下降至小于第二端得到的电压时，所述第二限流保护单元300的电压比较模块的输出信号从低电平翻转为高电平。当所述高电平信号刚产生时，该信号对所述电容器C1进行充电，在充电过程中，三极管Q11并不导通，所述第二限流保护单元300的输出端并不输出所述第二限流信号，因此在充电过程中所述电容器C1起到了屏蔽高电平信号的作用。当所述电容器C1充满电后，所述三极管Q11导通，三极管Q9关闭，所述第二限流保护单元300的输出端OCP的信号由低电平翻转为高电平，即输出所述第二限流信号。所述电容器C1发挥的前沿消隐功能可参考【实施例一】中关于所述第一电容器220的相关说明进行理解。需理解，所述第二限流保护单元300的电压比较模块的预设电压与所述电源VCC的电压之间的理想压差可先通过所述功率管在正常工作时的压降以及预期的过电流保护点计算得到，再通过设置所述电阻器R2的电阻值实现。

所述第一限流保护单元200包括电压比较模块210、第一电容器220以及软启动模块230，所述软启动模块230包括充放电子模块231和第二电容器232，所述第一限流保护单元的其他元件及连接方式请参考图3。

所述电压比较模块210的第一输入端接收的电压为功率管的测量信号通过三个二极管进行压降后的电压，第二端所接收的电压为电源电压通过所述电阻器R2和三个二极管进行压降后再通过所述电阻器R3进行降压后的电压。当电源芯片的输出电路正常工作时，所述电压比较模块210的第一输入端的电压大于第二输入端的电压，此时，所述第一限流保护单元200的电压比较模块输出低电平信号。当输出电流出现过电流的状况时，所述采样单元100的输入端SW得到的电压下降，从而导致所述电压比较模块210的第一输入端的电压下降，当下降至小于第二输入端得到的电压时，所述电压比较模块210的输出信号从低电平翻转为高电平。由于电阻器R3的存在，所述电压比较模块210的信号触发的压降总是大于所述第二限流保护单元300的电压比较模块的信号触发的压降，并且两者的差值，可通过调节所述电容器R3的电阻值进行调整。

当所述电压比较模块210的高电平信号刚产生时，该信号对所述第一电容器220进行充电，在充电过程中，三极管Q21并不导通，后续电路并不受到影响，因此在充电过程中所述第一电容器220起到了屏蔽高电平信号的作用。当所述第一电容器220充满电后，所述三极管Q21导通，对后续电路产生影响。

请参考图3，所述充放电子模块231的充电使能端与所述偏置单元400的使能端共用同一个接收端，即图3中的VREF输入端，所述VREF输入端用于接收所述电源的启动信号。当所述充放电子模块231的充电使能端接收到所述电源的启动信号时，所述偏执单元400的电路导通，并产生电流I2，随后三极管Q20的基极电流对所述第二电容器232进行充电，此处使用基极电流对所述第二电容器232进行充电的原因是，芯片内部所集成的电容都是pF级别，所述第二电容器232的容量也是pF级别，为延长充电时间，提高精度，因此使用基极电流进行充电。充电过程中，三极管Q20开启，三极管Q18关闭，所述第一限流保护单元200的输出端OSP的信号为高电平，待所述第二电容器232充满后，所述三极管Q20关闭，所述三极管Q18开启，所述第一限流保护单元200的输出端OSP的信号由高电平翻转为低电平。因此，当所述电源启动后，在第二预设时长内，所述第一限流保护单元200输出所述第一限流信号。在电源开启的后续时间中，若所述电压比较模块210输出高电平信号，且所述第一电容器220不屏蔽所述高电平信号时，三极管Q21导通，对所述第二电容器232进行迅速放电，此时，所述第二电容器232再次进入充电状态，所述第一限流保护单元200的输出端OSP的信号由低电平翻转为高电平；并且，由于所述第二电容器通过所述三极管Q21的主回路进行放电，而通过所述三极管Q20的基极电流进行充电，放电电流与充电电流的比值大于50，因此只要所述电压比较模块210输出高电平信号存在，所述第二电容器232永远不可能被充满电，所述第一限流保护单元200的输出端OSP持续输出高电平信号。

请参考图3，所述偏置单元400包括三个电流镜，通过电流镜结构为整个电路提供偏置电流。其中，部分偏置电流的供电端口为vdd，另一部分偏置电流的供电端口为所述电源VCC，其中vdd是小于5V的低压电源，VCC是5-100V电源。

请参考图4，当所述电源启动后，逐渐增加供电回路的电流时，各测量点的电压的波形图如图4所示，其中，A是所述电源VCC的电压波形图，B是小于5V的低压电源vdd的波形图，C是所述电源启动信号的电压波形图，同时也是所述充放电子模块231的充电使能端、以及所述电源的启动信号输入端得到的电压的波形图，D是所述采样单元100的第一输入端SW得到的电压波形图，E是图3所示的电路中A点的电压波形图，同时也是所述第二限流保护单元300的电压比较模块的第二输入端得到的电压波形图，F是图3所示的电路中B点的电压波形图，同时也是所述第二限流保护单元300的电压比较模块的第一输入端、以及所述电压比较模块210的第一输入端得到的电压的波形图，G是图3所示的电路中C点的电压波形图，同时也是所述电压比较模块210的第二输入端得到的电压的波形图，H是图3所示的电路中D点的电压波形图，同时也是所述电压比较模块210的输出信号的波形图，I是图3所示的电路中E点的电压波形图，同时也是所述第二电容器232的电压波形图，J是图3所示的电路中F点的电压波形图，同时也是所述第二限流保护单元300的电压比较模块的输出信号的电压波形图，K是所述第二限流保护单元300的输出端OCP的输出信号的电压波形图，L是第一限流保护单元200的输出端OSP的输出信号的电压波形图。

当电源刚启动时，所述第一限流保护单元200的输出端OSP输出高电平，触发软启动保护功能，接着所述电源的供电电流逐渐增加，所述采样单元100的第一输入端SW得到的电压逐渐降低，所述第二限流保护单元300的保护先被触发，所述第二限流保护单元300的输出端OCP输出高电平，接着，所述采样单元100的第一输入端SW得到的电压继续降低，所述第一限流保护单元200的保护也被触发，所述第一限流保护单元200的输出端OSP输出高电平。电路的执行结果与设计意图完全相符。

综上，在本发明提供的保护信号发生电路、供电电路及电源芯片中，所述保护信号发生电路包括依次连接的采样单元100和第一限流保护单元200；所述采样单元100用于接收电源的输出电流的测量信号并发送至所述第一限流保护单元200；所述第一限流保护单元200被配置为，当所述电源的输出电流大于第一预设电流值并且持续时长大于或等于第一预设时长时，输出所述第一限流信号，以及，当所述电源启动后，在第二预设时长内，输出所述第一限流信号。如此配置，通过同一个电路同时实现了电源的软启动、限流保护及短路保护功能，具有电路结构简单，限流精度高，成本低的优点。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种保护信号发生电路，用于提供电源的限流保护信号，其特征在于，包括依次连接的采样单元和第一限流保护单元；

所述采样单元用于接收电流测量元件发送的电源的输出电流的测量信号，将所述测量信号转化为对应于所述第一限流保护单元的第一信号格式，并将转化为第一信号格式的所述测量信号发送至所述第一限流保护单元；

所述第一限流保护单元被配置为，当接收到的所述测量信号反算得到的所述电源的输出电流大于第一预设电流值并且持续时长大于或等于第一预设时长时，输出第一限流信号，以及，当所述电源启动后，在第二预设时长内，输出所述第一限流信号。

2.根据权利要求1所述的保护信号发生电路，其特征在于，所述第一信号格式为电压信号；

所述第一限流保护单元包括电压比较模块，所述电压比较模块的第一输入端用于获取第一信号格式的所述测量信号，所述电压比较模块的第二端用于获取预设电压，所述电压比较模块被配置为，当所述电压比较模块的第一输入端获取的电压小于所述电压比较模块的第二输入端获取的电压时，输出预设信号；

由所述预设电压反算得到的所述电源的输出电流等于所述第一预设电流值。

3.根据权利要求2所述的保护信号发生电路，其特征在于，所述第一限流保护单元还包括第一电容器，所述第一电容器的一端与所述电压比较模块的输出端连接，所述第一电容器被配置为，当接收到所述预设信号时，若自身电压小于第一充电电压，则用所述预设信号所携带的电能对自身充电并屏蔽所述预设信号；当未接收到所述预设信号时，放电。

4.根据权利要求3所述的保护信号发生电路，其特征在于，所述第一限流保护单元还包括软启动模块，所述软启动模块的输入端与所述电压比较模块的输出端连接，所述软启动模块的输出端用于输出所述第一限流信号；

所述软启动模块被配置为，当所述电源启动后，在所述第二预设时长内，输出所述第一限流信号，当所述电源启动后，在所述第二预设时长外，且当所述软启动模块接收到所述预设信号时，输出所述第一限流信号。

5.根据权利要求4所述的保护信号发生电路，其特征在于，所述软启动模块包括充放电子模块和第二电容器，所述充放电子模块的放电使能端与所述电压比较模块的输出端连接，所述充放电子模块的充电使能端与所述电源的启动信号输入端相连；

所述充放电子模块被配置为，所述充放电子模块的充电使能端接收到所述电源的启动信号时，所述充放电子模块对所述第二电容器充电，并且将所述第二电容器充电至其电压等于第二充电电压的时长等于所述第二预设时长；当所述充放电子模块的放电使能端接收到所述预设信号时，对所述第二电容器进行放电；

所述软启动模块被配置为，当所述第二电容器的电压小于第二充电电压时，输出所述第一限流信号。

6.根据权利要求2所述的保护信号发生电路，其特征在于，所述采样单元还用于获取所述电源的电压，并将其转化为所述预设电压。

7.根据权利要求6所述的保护信号发生电路，其特征在于，所述采样单元将所述电源的电压转化为预设电压的过程包括，通过至少两个串联的二极管将获取的所述电源的电压进行降压；所述采样单元将所述测量信号转化为所述第一信号格式的过程包括，通过同样数量的串联的二极管将获取的所述测量信号进行降压。

8.根据权利要求1所述的保护信号发生电路，其特征在于，所述保护信号发生电路还包括至少一个与所述采样单元连接的第二限流保护单元；

所述采样单元还用于将所述测量信号转化为对应于所述第二限流保护单元的第二信号格式，并将转化为第二信号格式的所述测量信号发送至所述第二限流保护单元；

所述第二限流保护单元被配置为，当接收到的转化后的所述测量信号反算得到的所述电源的输出电流大于第二预设电流值并且持续时长大于或等于第三预设时长时，输出第二限流信号；

所述保护信号发生电路包括两个以上的所述第二限流保护单元时，每个第二限流保护单元所对应的第二预设电流值各不相同。

9.一种供电电路，其特征在于，包括如权利要求1~8任一项所述的保护信号发生电路、电源、电流测量元件和限流电路；其中所述电源的输出端依次与所述电流测量元件和所述限流电路连接，并用于连接用电元件；所述保护信号发生电路的输入端与所述电流测量元件的输出端连接，所述保护信号发生电路的输出端与所述限流电路的输入端相连。

10.一种电源芯片，其特征在于，包括如权利要求1~8任一项所述的保护信号发生电路。

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