CN112260229B - 一种电源芯片电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源芯片电路，包括电源单元、保护单元、控制单元以及稳压单元，电源单元用于为保护单元、控制单元、稳压单元供电，保护单元包括第一电源输入端、第二电源输入端、复位信号输出端以及短路信号输出端，控制单元包括或非门模块，第一电源输入端用于与电源单元相连接，复位信号输出端用于与电源单元以及或非门模块相连接，第二电源输入端用于与电源单元相连接，短路信号输出端用于与或非门模块相连接，保护单元配置为根据第一电源输入端电压的变化生成并向或非门模块输出复位信号，根据第二电源输入端电压的变化生成并向或非门模块输出短路信号，或非门模块与稳压单元相连接，或非门模块用于根据复位信号、短路信号关断稳压单元。

Description

一种电源芯片电路

技术领域

本发明实施例涉及电源技术，尤其涉及一种电源芯片电路。。

背景技术

电源芯片是一种常用的集成芯片，通过电源芯片可以实现升压或降压。目前，电源芯片通常具备上电复位、欠压保护和短路保护功能。配置上电复位功能的目的在于保证在电源芯片上电后，将模拟、数字模块初始化至已知状态；配置欠压保护功能的目的在于当电源芯片的输入电压低于某一值时，使电源芯片停止工作，进而实现对负载及电源芯片的保护；配置短路保护功能的目的在于对用电系统中不等电位的导体在电气上短接而产生的短路故障进行的保护，确保电源系统发生短路故障时关闭功率管，避免功率管损坏。

现有技术中，电源芯片内部用于实现上电复位、欠压保护以及短路保护的功能模块都是相互独立的，且需要由电源芯片内部的稳压模块供电，电路规模庞大且逻辑复杂，同时由于当稳压模块处于启动时，上述的功能模块才能发挥对应的作用，因此当功能模块工作时，电路功耗大。。

发明内容

本发明提供一种电源芯片电路，以达到在保护单元工作时，降低电源芯片功耗的目的。

本发明实施例提供了一种电源芯片电路，包括电源单元、保护单元、控制单元以及稳压单元，

所述电源单元用于为所述保护单元、所述控制单元、所述稳压单元供电，

所述保护单元包括第一电源输入端、第二电源输入端、复位信号输出端以及短路信号输出端，所述控制单元包括或非门模块，所述第一电源输入端用于与所述电源单元相连接，所述复位信号输出端用于与所述电源单元以及所述或非门模块相连接，所述第二电源输入端用于与所述电源单元相连接，所述短路信号输出端用于与所述或非门模块相连接，

所述保护单元配置为根据所述第一电源输入端电压的变化生成并向所述或非门模块输出复位信号，根据所述第二电源输入端电压的变化生成并向所述或非门模块输出短路信号，

所述或非门模块与所述稳压单元相连接，所述或非门模块用于根据所述复位信号、所述短路信号输出控制信号，所述控制信号用于关断所述稳压单元。

进一步的，所述保护单元包括上电复位模块和短路检测模块，

所述上电复位模块配置有所述第一电源输入端、所述复位信号输出端，

所述短路检测模块配置有所述第二电源输入端、所述短路信号输出端。

进一步的，所述上电复位模块包括延时电路和复位电路，

所述延时电路包括第一开关、第一电容、第二开关，所述第一电源输入端通过所述第一开关的第一端、第二端接地，所述复位信号输出端通过所述第二开关的第一端、第二端接地，

所述第一开关的控制端与所述第一电容相连接，所述第一开关的第一端与所述第二开关的控制端相连接，

所述复位电路与所述延时电路相连接，用于为所述第一电容放电。

进一步的，所述复位电路包括第二电容、第一电阻、第三开关、第一二极管，

所述电源单元的电源端通过所述第二电容以及所述第一电阻接地，所述第三开关的控制端与所述第二电容和所述第一电阻的连接点相连接，所述第三开关的第一端与所述第一电容的一端相连接，所述第三开关的第二端接地，

所述第一二极管的正极与所述电源单元的电源端相连接，所述第一二极管的负极与所述第三开关的控制端相连接。

进一步的，所述短路检测模块包括电流镜电路，第四开关、第二二极管、第二电阻、第三电阻以及钳位二极管，

所述电流镜电路包括输出支路，所述第二电阻串联于所述输出支路，所述第二电阻的第一端与电压输出端相连接，所述电压输出端还配置有第三电容，

所述钳位二极管的正极、负极分别与地、所述第二电阻的第二端相连接，

所述第四开关的第一端与所述第二电源输入端相连接，所述第四开关的第二端接地，所述第四开关的控制端与所述电压输出端相连接，

所述第二二极管的第一端与所述第四开关的第一端相连接，所述第二二极管的第二端通过所述第三电阻接地，所述第二二极管与所述第三电阻的连接点为所述短路信号输出端。

进一步的，所述或非门模块包括第五开关、第六开关、第七开关、控制信号输出电路，

所述控制信号输出电路配置有信号输入端以及控制信号输出端，所述控制信号输出端用于输出所述控制信号，

所述第五开关的第一端、第二端分别与所述电源单元、地相连接，所述第五开关的控制端与所述复位信号输出端相连接，

所述第六开关的第一端、第二端分别与所述电源单元、地相连接，所述第六开关的控制端与所述短路信号输出端相连接，

所述第七开关的第一端与所述电源单元以及所述信号输入端相连接，所述第七开关的第二端接地，所述第七开关的控制端与所述第五开关的第一端相连接。

进一步的，所述保护单元还包括欠压检测模块，所述控制单元还包括欠压信号采集模块，

所述欠压检测模块配置有第三电源输入端、欠压信号输出端，所述欠压检测模块通过所述第三电源输入端与所述电源单元相连接，通过所述欠压信号输出端与所述欠压信号采集模块相连接，所述欠压检测模块配置为根据所述第三电源输入端电压的变化生成并向所述欠压信号采集模块输出欠压信号，

所述欠压信号采集模块的输出端与所述稳压单元相连接，用于根据所述欠压信号输出所述控制信号。

进一步的，所述欠压检测模块包括第三二极管、第四电阻、第八开关，

所述第三二极管的阳极与所述第三电源输入端相连接、所述第三二极管的阴极通过所述第四电阻接地，所述第八开关的第一端、第二端分别与所述电源单元、地相连接，所述第八开关的控制端与所述第三二极管与所述第四电阻的连接点相连接，所述第八开关的第一端为所述欠压信号输出端。

进一步的，所述欠压信号采集模块包括第九开关、控制信号输出电路，

所述控制信号输出电路配置有信号输入端以及控制信号输出端，所述控制信号输出端用于输出所述控制信号，

所述第九开关的第一端、第二端分别与所述电源单元、地相连接，所述第九开关的控制端与所述欠压信号输出端相连接，所述第九开关的第一端与所述信号输入端相连接。

进一步的，所述控制信号输出电路包括第十开关、第十一开关、第十二开关，

所述第十开关的第一端、第二端、控制端分别与所述电源单元的电源端、所述第十一开关的控制端、所述信号输入端相连接，

所述第十一开关的第一端、第二端、控制端分别与所述信号输入端、地、所述第十二开关的控制端相连接，

所述第十二开关的第一端为所述控制信号输出端，所述第十二开关的第二端接地。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明中，电源芯片电路配置有保护单元和控制单元，保护单元和控制单元通过电源单元供电，由于稳压单元无需为保护单元、控制单元供电，且稳压单元可以基于控制单元输出的控制信号实现关断，因此当电源芯片电路上电后，若负载回路发生故障，则稳压单元可以处于关断状态，进而减小电源芯片电路的功耗。

附图说明

图1是实施例中的电源芯片电路结构示意图；

图2是实施例中的另一种电源芯片电路结构示意图；

图3是实施例中的上电复位模块原理示意图；

图4是实施例中的短路检测模块原理示意图；

图5是实施例中的一种控制单元原理示意图；

图6是实施例中的上电复位仿真波形图；

图7是实施例中的短路检测仿真波形图；

图8是实施例中的另一种电源芯片电路结构示意图；

图9是实施例中的一种欠压检测模块原理示意图；

图10是实施例中的欠压检测仿真波形图；

图11是实施例中的另一种控制单元原理示意图；

图12是实施例中的一种电源芯片电路原理示意图；

图13是实施例中的电源芯片结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是实施例中的电源芯片电路结构示意图，参考图1，本实施例提出一种电源芯片电路，电源芯片电路配置有电源单元100、保护单元200、控制单元300以及稳压单元400。

电源单元100用于为保护单元200、控制单元300、稳压单元400供电。保护单元200通过控制单元300与稳压单元400相连接，保护单元200用于检测电源芯片电路或负载回路的故障状态，并输出故障检测信号。控制单元300用于基于故障检测信号输出控制信号，控制信号用于关断稳压单元400，控制稳压单元400停止输出目标电压。

示例性的，电源单元100可以采用基于电流镜电路的恒流源，通过恒流源为保护单元200、控制单元300、稳压单元400提供工作所需的偏置电流。

示例性的，保护单元200可以设计为用于短路保护、过压保护、欠压保护、过温保护等场景，当电源芯片电路或负载回路发生上述故障时，保护单元200可以输出相应的短路保护信号、过压保护信号、欠压保护信号、过温保护信号等故障检测信号。

示例性的，本实施例中，稳压单元400可以采用低压差线性稳压模块（Low DropoutRegulator，LDO），稳压单元400用于输出基准电压。

示例性的，本实施例中，控制单元300基于电路的形式实现，控制单元300可以接收保护单元200输出的故障检测信号，并输出一控制信号，通过控制信号关断稳压单元400。示例性的，控制信号可以作用于LDO的使能端进而控制LDO关断。

参考图1，作为一种可实施方案，本实施例中，保护单元200适用于短路保护的场景，保护单元200包括第一电源输入端V_P、第二电源输入端V_O、复位信号输出端POR以及短路信号输出端OSP。

控制单元300包括或非门模块301。第一电源输入端V_P用于与电源单元100相连接，复位信号输出端POR用于与电源单元100以及或非门模块301相连接，第二电源输入端V_O用于与电源单元100相连接，短路信号输出端OSP用于与或非门模块301相连接。

或非门模块301的输出端与稳压单元400相连接，或非门模块301用于根据复位信号、短路信号输出控制信号，控制信号用于关断稳压单元400。

本实施例中，保护单元200配置为根据第一电源输入端V_P电压的变化生成并向或非门模块301输出复位信号，根据第二电源输入端V_O电压的变化生成并向或非门模块301输出短路信号。

具体的，本实施例中，当电源芯片电路上电后，若第一电源输入端V_P的电压未变化至临界值，则复位信号输出端POR输出复位信号（高电平信号），使得非门模块301在此段时间内输出低电平信号，保证稳压单元400可以启动工作。若第一电源输入端V_P的电压变化至临界值，则复位信号输出端POR输出低电平信号。

示例性的，本实施例中，电源芯片的电压输出端VOUT配置有一电容（C），当负载回路发生短路时，电容（C）的电压下降，当电容（C）的电压下降至小于临界值（1.4V）后，第二电源输入端V_O处的电压随电容（C）电压的变化而变化。

具体的，本实施例中，当第二电源输入端V_O的电压变化至临界值后，短路信号输出端OSP输出短路信号（低电平信号），当复位信号输出端POR输出低电平信号且短路信号输出端OSP输出低电平信号时，或非门模块301输出控制信号（高电平信号），以关断稳压单元400。

示例性的，本实施例中，或非门模块301可以通过数字电路（例如反相器电路）或模拟电路（例如三极管电路）的形式实现。

本实施例中，电源芯片电路配置有保护单元和控制单元，保护单元和控制单元通过电源单元供电，由于稳压单元无需为保护单元、控制单元供电，且稳压单元可以基于控制单元输出的控制信号实现关断，因此当电源芯片电路上电后，若发生故障，则稳压单元可以处于关断状态，进而减小电源芯片电路的功耗。

基于本实施例中电源芯片电路的工作方式，由于无论是否发生短路故障，在电源芯片上电（稳压单元上电）的起始时刻，电源芯片输出端配置电容的电压均为零，因此，若基于稳压单元上电起始时刻电源芯片输出端配置电容的电压进行短路故障判断，则判断结果一定为发生短路故障，即若仅依靠短路信号进行稳压单元的控制，则稳压单元无法启动工作。

基于上述内容，本实施例中，保护单元配置复位信号输出端、短路信号输出端以及或非门模块，当复位信号输出端输出复位信号时，无论负载回路是否发生故障，或非门模块均输出低电平信号，使稳压单元可以启动工作，避免出现负载回路未发生短断路故障时，电源芯片电路无法启动的问题。

图2是实施例中的另一种电源芯片电路结构示意图，参考图2，作为一种可实施方案，保护单元200包括上电复位模块201和短路检测模块202。

上电复位模块201配置有第一电源输入端V_P，复位信号输出端POR，上电复位模块201通过第一电源输入端V_P与电源单元100相连接，通过复位信号输出端POR与电源单元100以及或非门模块301相连接，通过复位信号输出端POR向或非门模块301输出复位信号。

短路检测模块202配置有第二电源输入端V_O、短路信号输出端OSP，短路检测模块202通过第二电源输入端V_O与电源单元100相连接，通过短路信号输出端OSP与或非门模块301相连接，向或非门模块301输出短路信号。

示例性的，图2所示的方案中，短路检测模块202通过电压输出端VOUT配置的电容（C）的电压判断负载回路是否发生短路故障。

图3是实施例中的上电复位模块原理示意图，图3中，开关Q3、Q6、Q8所在的支路（包括Q2、Q4、Q5、Q7、Q9、R1、R2、C1）、以及Q13、Q15所在的支路构成电源单元中的电流镜电路，NJ1为NJFET器件，用于给电流镜电路提供启动电流，电源芯片电路达到稳态后NJ1所在的支路（包括Q1）无电流通过，Q6、Q8、Q13、Q15所在的支路作为电流镜电路的输出支路。

参考图3，具体的，上电复位模块包括延时电路2011和复位电路2012。

延时电路2011包括第一开关Q14、第一电容C3、第二开关Q16，第一电源输入端V_P通过第一开关Q14的第一端、第二端接地，复位信号输出端POR通过第二开关Q16的第一端、第二端接地。

第一开关Q14的控制端与第一电容C3相连接，第一开关Q14的第一端与第二开关Q16的控制端相连接。

复位电路2012与延时电路2011相连接，用于为第一电容C3放电，复位电路2012包括第二电容C2、第一电阻R3、第三开关Q12、第一二极管D1。

电源单元的电源端VCC通过第二电容C2以及第一电阻R3接地，第三开关Q12的控制端与第二电容C2和第一电阻R3的连接点相连接，第三开关Q12的第一端与第一电容C3的一端相连接，第三开关Q12的第二端接地。

第一二极管D1的正极与电源单元的电源端VCC相连接，第一二极管D1的负极与第三开关Q12的控制端相连接，第一二极管D1用于当电源芯片上电第二电容C2充满电后，将第三开关Q12的控制端电压保持在VCC-0.7V，使第三开关Q12保持关闭状态。

示例性的，图3中第一开关Q14采用PNP三极管，第二开关Q16采用NPN三极管，图6是实施例中的上电复位仿真波形图，参考图3和图6，延时电路2011工作时，第一电源输入端V_P处的电压随第一电容C3电压的变化而变化，具体的，电源芯片电路上电的初始时刻，第一电容C3的电压（B点电压）为0，第一开关Q14导通，第一电源输入端V_P为低电平，第二开关Q16控制端的电压为低电平，第二开关Q16关断，此时复位信号输出端POR输出高电平信号。一定时间后，第一电容C3充电使第一开关Q14控制端（B点）的电压上升，当第一开关Q14控制端的电压满足截止条件时，第一开关Q14关断，第一电源输入端V_P为高电平，第二开关Q16控制端的电压为高电平，第二开关Q16导通，复位信号输出端POR输出低电平信号。

示例性的，作为一种优选方案，参考图3，延时电路2011还包括开关Q11，二极管D2和二极管D3。其中，开关Q11采用PNP三极管，开关Q11的第一端与电源单元相连接、第二端接地，开关Q11的控制端与第一开关Q14的控制端相连接，第一电源输入端V_P通过二极管D2和二极管D3与第二开关Q16的基极相连接。

示例性的，Q10所在的支路也用于构成电源单元中的电流镜电路，Q10所在的支路作为电流镜电路的输出支路，电流镜电路中，偏执电流I2、I3、I4、I5的大小与I1呈一定的比例关系，其中，Q10、Q13发射极面积与偏置电流I4、I5的大小相关，可以通过调整Q10、Q13的发射极面积改变偏置电流I4、I5的大小，进而调整第一电容C3的充电时间。

示例性的，该方案中，电源芯片电路上电的初始时刻，B点电压为0V，第一开关Q14发射极电压为0.7V，第二开关Q16关断，复位信号输出端POR输出高电平信号。随着偏置电流I4、I5通过Q11、Q14的基极给第一电容C3充电，第一电容C3上极板电压逐渐提高至到1.4V，此时第一开关Q14发射极电压提高到2.1V，通过二极管D2和二极管D3降压后，第二开关Q16VBE电压为0.7V，第二开关Q16导通，第二开关Q16导通后，偏置电流I4通过开关Q11的基极给第一电容C3充电，可以保证第一电源输入端V_P的电压始终维持在2.1V，保证复位信号输出端POR输出低电平信号。

示例性的，图3中，将复位信号输出端POR输出的高电平信号作为复位信号，当控制单元采集到复位信号时，无论负载回路是否发生故障，均使稳压模块启动工作，当复位信号输出端POR输出低电平信号后，若负载回路发生短路故障，再关断稳压模块。

示例性的，图3中第三开关Q12采用PNP三极管，参考图3和图6，复位电路2012的工作方式为：

电源芯片电路上电工作后，电源电压VCC给第二电容C2充电，使A点电压接近电源电压VCC，即高于B点电压，第三开关Q12关断。电源芯片电路断电时，电源电压VCC开始下降，第二电容C2开始放电，第二电容C2放电电流流经第一电阻R3时，会在A点产生负电压（负电压尖峰最大值为-0.7V），此时第三开关Q12打开，第一电容C3放电至上极板电压为0V，第一电容C3重置，确保在下一次上电时，偏置电流I4、I5还可以通过Q11、Q14的基极将第一电容C3的电压由0V充至1.4V，确保稳压单元正常启动。

图4是实施例中的短路检测模块原理示意图，参考图2和4，具体的，短路检测模块202包括电流镜电路，第四开关Q27、第二二极管D9、第二电阻R5、第三电阻R6以及钳位二极管DZ1。

电流镜电路包括输出支路，第二电阻R5串联于输出支路，第二电阻R5的第一端与电压输出端VOUT相连接，电压输出端VOUT还配置有第三电容C。

钳位二极管DZ1的正极、负极分别与地、第二电阻R5的第二端相连接，第二电源输入端V_O通过第四开关Q27接地，第四开关Q27的控制端与电压输出端VOUT相连接。其中钳位二极管DZ1用于稳压，防止第三电容C的电压被充的过高。

第二二极管D9的第一端与第四开关Q27的第一端相连接，第二二极管D9的第二端通过第三电阻R6接地，第二二极管D9与第三电阻R6的连接点为短路信号输出端OSP。

示例性的，图4中，开关Q20用于构成电源单元中的电流镜电路，同时开关Q20、Q22所在支路（包括Q21、Q23、Q24），以及Q25所在的支路构成另一电流镜电路，第二电阻R5串联于Q25所在的输出支路中，该支路中的电流为I6，电流I6用于为第三电容C充电。

图7是实施例中的短路检测仿真波形图，示例性的，参考图4和图7，短路检测模块202的工作过程为：

若负载回路未发生短路故障或短路故障消除后，经过一定时间，电流I6可以将第三电容C的电压充至短路触发电压，例如1.4V，此时第四开关Q27控制端（电压输出端VOUT）的电压为1.4V，第四开关Q27截止，第二电源输入端V_O为高电平，第二二极管D9导通，短路信号输出端OSP输出高电平信号，若负载回路发生短路故障，则电流I6不能将电三电容C充电至1.4V，此时第四开关Q27控制端的电压小于1.4V，第四开关Q27导通，第二电源输入端V_O为低电平，短路信号输出端OSP输出低电平信号。

示例性的，图4中，将短路信号输出端OSP输出的低电平信号作为短路信号，当控制单元采集到短路信号，且未采集到复位信号时，关断稳压模块。

作为一种可实施方案，短路检测模块202还包括二极管D8，二极管D8与第二二极管D9串联，通过采用两个二极管，便于设计时使短路检测模块202适配不同的短路触发电压。

图5是实施例中的一种控制单元原理示意图，图5中，开关Q29、Q32所在的支路构成电源单元中的电流镜电路。

参考图5，作为一种可实施方案，或非门模块301包括第五开关Q28、第六开关Q30、第七开关Q33、控制信号输出电路3011。

控制信号输出电路3011配置有信号输入端D以及控制信号输出端IBIAS_LDO，控制信号输出端IBIAS_LDO用于输出控制信号。

第五开关Q28的第一端与电源单元相连接、第二端接地，第五开关Q28的控制端与复位信号输出端POR相连接。

第六开关Q30的第一端与电源单元相连接、第二端接地，第六开关Q30的控制端与短路信号输出端OSP相连接。

第七开关Q33的第一端与电源单元相连接、第二端接地，第七开关Q33的控制端与第五开关Q28的第一端相连接，第七开关Q33的第一端与信号输入端D相连接。

参考图5，作为一种可实施方案，控制信号输出电路3011包括第十开关Q35、第十一开关Q34、第十二开关Q36。

第十开关Q35的第一端、第二端、控制端分别与电源单元的电源端VCC、第十一开关Q34的控制端、信号输入端D相连接。

第十一开关Q34的第一端、第二端、控制端分别与信号输入端D、地、第十二开关Q36的控制端相连接。

第十二开关Q36的第一端为控制信号输出端IBIAS_LDO，第十二开关Q36的第二端接地。

示例性的，设置第十二开关Q36，将第十二开关Q36的第一端为控制信号输出端IBIAS_LDO，便于将控制信号输出电路3011设计在稳压单元的启动电路中。

示例性的，图5中开关Q29、Q32作为电源单元中电流镜电路的输出支路，为控制单元提供偏置电流。第五开关Q28、第六开关Q30、第七开关Q33、第十开关Q35、第十一开关Q34、第十二开关Q36采用NPN三极管，参考图5，控制单元300的工作方式为：

当电源芯片电路上电启动时，复位信号输出端POR输出高电平，第五开关Q28导通，第七开关Q33的控制端为低电平，第七开关Q33截止，D点为高电平，开关Q32所在支路的偏置电流可以输入至第十开关Q35的控制端，控制信号输出端IBIAS_LDO输出低电平，进而使控制信号输出端IBIAS_LDO所在支路的基准电流可以建立，使稳压单元启动。当负载回路发生短路故障时，短路信号输出端OSP输出低电平，第六开关Q30截止，第七开关Q33的控制端为高电平，第七开关Q33导通，D点为低电平，开关Q32所在支路的偏置电流通过第七开关Q33流向地，不能输入至第十开关Q35的控制端，控制信号输出端IBIAS_LDO输出高电平，进而使控制信号输出端IBIAS_LDO所在支路的基准电流无法建立，使稳压单元关断。

图8是实施例中的另一种电源芯片电路结构示意图，参考图8，作为一种可实施方案，保护单元200可以用于欠压保护，保护单元200还包括欠压检测模块203，控制单元300还包括欠压信号采集模块302。

欠压检测模块203配置有第三电源输入端V_U、欠压信号输出端UVLO，欠压检测模块203通过第三电源输入端V_U与电源单元100相连接，通过欠压信号输出端UVLO与欠压信号采集模块302相连接，欠压检测模块203配置为根据第三电源输入端V_U电压的变化生成并向欠压信号采集模块302输出欠压信号。

欠压信号采集模块302的输出端与稳压单元相连接，用于根据欠压信号输出控制信号。

图9是实施例中的一种欠压检测模块原理示意图，图9中Q17、Q18所在的支路用于构成电源单元中的电流镜电路。

参考图9，具体的，欠压检测模块203包括第三二极管D7、第四电阻R4、第八开关Q19。

第三电源输入端V_U通过第三二极管D7、第四电阻R4接地，第八开关Q19的第一端与电源单元相连接、第二端接地，第八开关Q19的控制端与第三二极管D7和第四电阻R4的连接点相连接，第八开关Q19的第一端为欠压信号输出端UVLO。

示例性的，参考图9，欠压检测模块还可以包括二极管D4、二极管D5、二极管D6，二极管D4、二极管D5、二极管D6和第三二极管D7串联，通过二极管D4、二极管D5、二极管D6和第三二极管D7便于调整欠压保护的阈值点。

示例性的，图9所示的欠压检测模块中，第八开关Q19采用NPN三极管，图10是实施例中的欠压检测仿真波形图，参考图9和图10，欠压监测模块203的工作方式为：

若电源电压VCC的电压过低，例如低于3.5V（阈值点）时，电源电压VCC无法让二极管D4-D7正向导通，第八开关Q19控制端（C点）的电平为低电平，第八开关Q19截止，欠压信号输出端UVLO输出一高电平信号。若电源电压VCC大于二极管D4-D7的正向导通电压，则经过第三二极管D4-D7在第四电阻R4上产生电压后，第八开关Q19控制端（C点）的电平为高电平，第八开关Q19导通，欠压信号输出端UVLO输出一低电平信号。

示例性的，图9所示的欠压检测模块中，将欠压信号输出端UVLO输出的高电平信号作为欠压信号，若控制单元300接收到欠压信号，则关断稳压单元400。

图11是实施例中的另一种控制单元原理示意图，参考图11，欠压信号采集模块302包括第九开关Q31、控制信号输出电路3011。

控制信号输出电路3011配置有信号输入端D以及控制信号输出端IBIAS_LDO，控制信号输出端IBIAS_LDO用于输出控制信号。

第九开关Q31的第一端与信号输入端D相连接、第二端接地，第九开关Q31的控制端与欠压信号输出端UVLO相连接。

示例性的，图11中第九开关Q31采用NPN三极管，图11中控制信号输出电路3011的结构与图5中所示控制信号输出电路的结构相同，参考图11和图10，控制单元的工作过程还包括：

当发生欠压故障时，欠压信号输出端UVLO输出高电平，第九开关Q31导通，D点为低电平，开关Q32所在支路的偏置电流通过第九开关Q31流向地，不能输入至第十开关Q35的控制端，进而使控制信号输出端IBIAS_LDO所在支路的基准电流无法建立，使稳压单元关断。

图12是实施例中的一种电源芯片电路原理示意图，示例性的，图12中的控制信号输出电路3011还包括开关Q37，控制信号输出电路3011包括控制信号输出端IBIAS_LDO和控制信号输出端IBIAS_BG，开关Q37的工作方式与第十二开关Q36的工作方式相同，当发生短路故障或者欠压故障时，控制信号输出端IBIAS_BG所在支路的基准电流无法建立。

示例性的，本实施例中稳压单元还可以由相对独立的LDO电路模块和带隙基准电路模块构成，通过带隙基准电路模块为LDO电路模块提供基准电压，控制信号输出端IBIAS_LDO和控制信号输出端IBIAS_BG分别与LDO电路模块、带隙基准电路模块的使能端相连接，当发生故障时，同时关断LDO电路模块和带隙基准电路模块。

本实施例中，不对图3、图4、图5、图9、图11、图12中电流镜电路的结构做具体限定，可根据设计需求进行电流镜电路的设计。

示例性的，图3、图4、图5、图9、图11、图12所示的方案中，电源芯片电路简单，可以降低电源芯片电路的功耗。

图13是实施例中的电源芯片结构示意图，参考图13，通过本实施例提出的电源芯片电路构成电源芯片时，电源芯片可以配置电源输入端口Vin、电压输出端VOUT、反馈端口FB、地端口GND。

电源单元100与电源输入端口Vin相连接，用于根据电源输入端口Vin的电压为保护单元200、控制单元300、稳压单元400供电。

电源芯片内部还可包括电压比较/输出模块500，电压比较/输出模块500与电压输出端VOUT、反馈端口FB相连接，通过反馈端口FB采集反馈信号，稳压单元400与电压比较/输出模块500相连接，用于为电压比较/输出模块500提供基准电压，电压比较/输出模块500根据反馈信号和基准电压生成并通过电压输出端VOUT输出目标电压。本实施例中，电压比较/输出模块500为现有技术，对电压比较/输出模块500的具体结构不做限定。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电源芯片电路，其特征在于，包括电源单元、保护单元、控制单元以及稳压单元，

所述电源单元用于为所述保护单元、所述控制单元、所述稳压单元供电，

所述保护单元包括第一电源输入端、第二电源输入端、复位信号输出端以及短路信号输出端，所述控制单元包括或非门模块，所述第一电源输入端用于与所述电源单元相连接，所述复位信号输出端用于与所述电源单元以及所述或非门模块相连接，所述第二电源输入端用于与所述电源单元相连接，所述短路信号输出端用于与所述或非门模块相连接，

所述保护单元配置为根据所述第一电源输入端电压的变化生成并向所述或非门模块输出复位信号，根据所述第二电源输入端电压的变化生成并向所述或非门模块输出短路信号，

所述或非门模块与所述稳压单元相连接，所述或非门模块用于根据所述复位信号、所述短路信号输出控制信号，所述控制信号用于关断所述稳压单元。

2.如权利要求1所述的电源芯片电路，其特征在于，所述保护单元包括上电复位模块和短路检测模块，

所述上电复位模块配置有所述第一电源输入端、所述复位信号输出端，

所述短路检测模块配置有所述第二电源输入端、所述短路信号输出端。

3.如权利要求2所述的电源芯片电路，其特征在于，所述上电复位模块包括延时电路和复位电路，

所述延时电路包括第一开关、第一电容、第二开关，所述第一电源输入端通过所述第一开关的第一端、第二端接地，所述复位信号输出端通过所述第二开关的第一端、第二端接地，

所述第一开关的控制端与所述第一电容相连接，所述第一开关的第一端与所述第二开关的控制端相连接，

所述复位电路与所述延时电路相连接，用于为所述第一电容放电。

4.如权利要求3所述的电源芯片电路，其特征在于，所述复位电路包括第二电容、第一电阻、第三开关、第一二极管，

所述电源单元的电源端通过所述第二电容以及所述第一电阻接地，所述第三开关的控制端与所述第二电容和所述第一电阻的连接点相连接，所述第三开关的第一端与所述第一电容的一端相连接，所述第三开关的第二端接地，

所述第一二极管的正极与所述电源单元的电源端相连接，所述第一二极管的负极与所述第三开关的控制端相连接。

5.如权利要求2所述的电源芯片电路，其特征在于，所述短路检测模块包括电流镜电路，第四开关、第二二极管、第二电阻、第三电阻以及钳位二极管，

所述电流镜电路包括输出支路，所述第二电阻串联于所述输出支路，所述第二电阻的第一端与电源芯片的电压输出端相连接，所述电压输出端还配置有第三电容，

所述钳位二极管的正极、负极分别与地、所述第二电阻的第二端相连接，

所述第四开关的第一端与所述第二电源输入端相连接，所述第四开关的第二端接地，所述第四开关的控制端与所述电压输出端相连接，

所述第二二极管的第一端与所述第四开关的第一端相连接，所述第二二极管的第二端通过所述第三电阻接地，所述第二二极管与所述第三电阻的连接点为所述短路信号输出端。

6.如权利要求2所述的电源芯片电路，其特征在于，所述或非门模块包括第五开关、第六开关、第七开关、控制信号输出电路，

所述控制信号输出电路配置有信号输入端以及控制信号输出端，所述控制信号输出端用于输出所述控制信号，

所述第五开关的第一端、第二端分别与所述电源单元、地相连接，所述第五开关的控制端与所述复位信号输出端相连接，

所述第六开关的第一端、第二端分别与所述电源单元、地相连接，所述第六开关的控制端与所述短路信号输出端相连接，

所述第七开关的第一端与所述电源单元以及所述信号输入端相连接，所述第七开关的第二端接地，所述第七开关的控制端与所述第五开关的第一端相连接。

7.如权利要求1所述的电源芯片电路，其特征在于，所述保护单元还包括欠压检测模块，所述控制单元还包括欠压信号采集模块，

所述欠压检测模块配置有第三电源输入端、欠压信号输出端，所述欠压检测模块通过所述第三电源输入端与所述电源单元相连接，通过所述欠压信号输出端与所述欠压信号采集模块相连接，所述欠压检测模块配置为根据所述第三电源输入端电压的变化生成并向所述欠压信号采集模块输出欠压信号，

所述欠压信号采集模块的输出端与所述稳压单元相连接，用于根据所述欠压信号输出所述控制信号。

8.如权利要求7所述的电源芯片电路，其特征在于，所述欠压检测模块包括第三二极管、第四电阻、第八开关，

所述第三二极管的阳极与所述第三电源输入端相连接、所述第三二极管的阴极通过所述第四电阻接地，所述第八开关的第一端、第二端分别与所述电源单元、地相连接，所述第八开关的控制端与所述第三二极管与所述第四电阻的连接点相连接，所述第八开关的第一端为所述欠压信号输出端。

9.如权利要求7所述的电源芯片电路，其特征在于，所述欠压信号采集模块包括第九开关、控制信号输出电路，

所述控制信号输出电路配置有信号输入端以及控制信号输出端，所述控制信号输出端用于输出所述控制信号，

所述第九开关的第一端、第二端分别与所述电源单元、地相连接，所述第九开关的控制端与所述欠压信号输出端相连接，所述第九开关的第一端与所述信号输入端相连接。

10.如权利要求6或9所述的电源芯片电路，其特征在于，所述控制信号输出电路包括第十开关、第十一开关、第十二开关，

所述第十开关的第一端、第二端、控制端分别与所述电源单元的电源端、所述第十一开关的控制端、所述信号输入端相连接，

所述第十一开关的第一端、第二端、控制端分别与所述信号输入端、地、所述第十二开关的控制端相连接，

所述第十二开关的第一端为所述控制信号输出端，所述第十二开关的第二端接地。

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