CN114744854B - 电源电路及电源芯片 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电源电路及电源芯片。其中，所述电源电路包括电压斜率判断模块，所述电压斜率判断模块用于获取反馈电压的电压增量，当所述电压增量大于预设增量时，所述电压斜率判断模块输出第一电平，当所述电压增量小于所述预设增量时，所述电压斜率判断模块输出第二电平；所述电源电路的输出信号基于所述电压斜率判断模块的输出信号生成。如此配置，即使所述反馈电压本身较低，所述电源电路也能根据所述电压增量判断当前的外部电路处于短路或者正常工作状态，并且在外部电路处于正常工作状态时输出合适的信号以解除负载启动的限制，解决了现有技术中的电源芯片无法兼容短路保护功能和恒流/恒阻负载的快速启动功能的问题。

Description

电源电路及电源芯片

技术领域

本发明涉及电源芯片技术领域，特别涉及一种电源电路及电源芯片。

背景技术

对于电源芯片，短路关机功能一般是根据采样输出电压，当输出电压低于一定值时，就判断该芯片输出端处于短路状态，从而控制芯片关断，达到保护芯片和元器件的目的。这种芯片一般适合恒压模式工作，不适合带载恒流类型或者容性较大的负载。

另外，一些用户在进行芯片选型时，仅关注芯片所具备的功能，不关注芯片指定的运用场合，出现将此类芯片运用到其他场合的现象。当此类芯片运用到恒流类型或者容性较大的负载，又或者评估芯片性能时，采用电子负载恒流/恒阻模式进行测试，就会出现芯片上电启动速度非常慢，或者所谓的“不启动”现象，此时再更换芯片，就会增加研发周期和成本。

总之，现有技术中的电源芯片无法兼容短路保护功能和恒流/恒阻负载的快速启动功能。

发明内容

本发明提供了一种电源电路及电源芯片，以解决现有技术中的电源芯片无法兼容短路保护功能和恒流/恒阻负载的快速启动功能的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电源电路，所述电源电路用于输出表征负载的驱动电路当前是否允许工作的参考信号，所述电源电路包括电压斜率判断模块，其中，所述电压斜率判断模块用于获取反馈电压的电压增量；当符合工作条件时，所述电压斜率判断模块按照如下逻辑工作：当所述电压增量大于预设增量时，所述电压斜率判断模块输出第一电平，当所述电压增量小于所述预设增量时，所述电压斜率判断模块输出第二电平；所述第一电平与所述第二电平相反；当不符合所述工作条件时，所述电压斜率判断模块输出所述第二电平；所述参考信号基于所述电压斜率判断模块的输出信号生成。

所述电压斜率判断模块包括充电子模块，所述充电子模块包括第一电容。

当符合所述工作条件时，所述第一电容以恒定速度充电；当不符合所述工作条件时，所述第一电容的电压保持或者下降。

所述电压斜率判断模块还包括采集子模块和比较子模块，所述采集子模块包括第一采集点和第二采集点。

所述第一采集点用于在第一采集时刻之前获取所述反馈电压的实时电压，所述第一采集点用于在所述第一采集时刻之后保持自身的电压值。

所述第二采集点用于在第二采集时刻之前保持自身的电压值为0，所述第二采集点用于在第二采集时刻之后获取所述反馈电压的实时电压。

当所述第二采集点的电压减去所述第一采集点的电压大于所述预设增量时，所述比较子模块输出所述第一电平；当所述第二采集点的电压减去所述第一采集点的电压小于所述预设增量时，所述比较子模块输出所述第二电平。

所述第一采集时刻以及所述第二采集时刻基于所述第一电容的电压确定。

可选的，所述电源电路还包括电压比较模块，其中，所述电压比较模块用于获取所述反馈电压；当所述反馈电压大于第一预设电压时，所述电压比较模块输出第三电平，当所述反馈电压小于所述第一预设电压时，所述电压比较模块输出第四电平；所述第三电平与所述第四电平相反；所述预设增量小于所述第一预设电压；所述参考信号还基于所述电压比较模块的输出信号生成。

可选的，所述电压斜率判断模块输出所述第一电平或者所述电压比较模块输出所述第三电平时，所述参考信号为表征所述驱动电路允许工作的信号格式；其余情况下，所述参考信号为表征所述驱动电路不允许工作的信号格式。

可选的，所述工作条件包括：所述反馈电压小于第二预设电压，以及，外部供电电压大于第三预设电压。

其中，所述第二预设电压对应于可不通过所述电压增量就能直接判断所述驱动电路当前是否允许工作的临界值，所述第三预设电压对应于区分所述外部供电电压是否掉电的临界值。可选的，所述充电子模块还包括二极管、第一比较器、第二比较器、恒流源、第一开关元件和第二开关元件。

其中，所述二极管的正极用于获取内部供电电压，所述内部供电电压和外部供电电压符合如下对应关系，所述外部供电电压小于第四预设电压时，所述内部供电电压随着所述外部供电电压的增加而增加，所述外部供电电压大于所述第四预设电压时，所述内部供电电压稳定在工作电压。

所述第一比较器的反相端与所述二极管的负极连接，所述第一比较器的正相端用于获取第一比较电压，所述第一比较器的电源正极用于获取所述外部供电电压或者所述内部供电电压，所述第一比较器的电源负极用于接地。

所述第二比较器的反相端用于获取所述反馈电压，所述第二比较器的正相端用于获取第二比较电压，所述第二比较器的电源正极用于获取所述内部供电电压，所述第二比较器的电源负极用于接地。

所述恒流源的正极用于获取所述外部供电电压或者所述内部供电电压。

所述第一开关元件被配置为，当所述第一开关元件的控制端接收到高电平时，所述第一开关元件导通自身的连接端两侧的电路，当所述第一开关元件的控制端接收到低电平时，所述第一开关元件关断自身的连接端两侧的电路，所述第一开关元件的控制端与所述第二比较器的输出端连接，所述第一开关元件的第一连接端与所述恒流源的负极连接，所述第一开关元件的第二连接端用于连接所述第一电容的第一端。

所述第一电容的第二端用于接地。

所述第二开关元件被配置为，当所述第二开关元件的控制端接收到低电平时，所述第二开关元件关断自身的连接端两侧的电路，当所述第二开关元件的控制端接收到高电平时，所述第二开关元件导通自身的连接端两侧的电路，所述第二开关元件的控制端与所述第一比较器的输出端连接，所述第二开关元件通过自身的连接端与所述第一电容并联。

可选的，所述第一采集时刻以及所述第二采集时刻基于所述电压斜率判断模块的其他模块的电压信号确定，所述采集子模块包括第三比较器、第四比较器、第三开关元件、第四开关元件和第二电容。

其中，所述第三比较器的正相端用于获取第三比较电压，所述第三比较器的反相端用于获取用于确定所述第一采集时刻以及所述第二采集时刻的电压信号，所述第三比较器的电源正极用于获取内部供电电压，所述第三比较器的电源负极用于接地。

所述第三开关元件被配置为，当所述第三开关元件的控制端接收到高电平时，所述第三开关元件导通自身的连接端两侧的电路，当所述第三开关元件的控制端接收到低电平时，所述第三开关元件关断自身的连接端两侧的电路，所述第三开关元件的控制端与所述第三比较器的输出端连接，所述第三开关元件的第一连接端用于获取所述反馈电压。

所述第二电容的第一端与所述第三开关元件的第二连接端连接，所述第二电容的第二端用于接地，所述第二电容的第一端被配置为所述第一采集点。

所述第四比较器的反相端用于获取第四比较电压，所述第四比较器的正相端用于获取用于确定所述第一采集时刻以及所述第二采集时刻的电压信号，所述第四比较器的电源正极用于获取所述内部供电电压，所述第四比较器的电源负极用于接地；所述第四比较电压大于所述第三比较电压。

所述第四开关元件的工作逻辑与所述第三开关元件相同，所述第四开关元件的控制端与所述第四比较器的输出端连接，所述第四开关元件的第一连接端用于获取所述反馈电压，所述第四开关元件的第二连接端被配置为所述第二采集点。

可选的，所述比较子模块包括运算放大器、第五比较器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻。

其中，所述运算放大器的反相端通过所述第一电阻与所述第一采集点连接，所述运算放大器的正相端通过所述第二电阻与所述第二采集点连接，所述运算放大器的电源正极用于获取内部供电电压，所述运算放大器的电源负极用于接地，所述运算放大器的反相端还通过所述第三电阻与自身的输出端连接，所述运算放大器的正相端还通过所述第四电阻与自身的电源负极连接。

所述第五比较器的正相端与所述运算放大器的输出端连接，所述第五比较器的反相端用于获取第五比较电压，所述第五比较器的输出端被配置为所述电压斜率判断模块的输出端。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种电源芯片，包括上述的电源电路。

与现有技术相比，本发明提供的电源电路及电源芯片中，所述电源电路包括电压斜率判断模块，其中，所述电压斜率判断模块用于获取反馈电压的电压增量；当符合工作条件时，所述电压斜率判断模块按照如下逻辑工作：当所述电压增量大于预设增量时，所述电压斜率判断模块输出第一电平，当所述电压增量小于所述预设增量时，所述电压斜率判断模块输出第二电平；所述第一电平与所述第二电平相反；当不符合所述工作条件时，所述电压斜率判断模块输出所述第二电平；所述电源电路的输出信号基于所述电压斜率判断模块的输出信号生成。如此配置，即使所述反馈电压本身较低，所述电源电路也能根据所述电压增量判断当前的外部电路处于短路或者正常工作状态，并且在外部电路处于正常工作状态时输出合适的信号以解除负载启动的限制，解决了现有技术中的电源芯片无法兼容短路保护功能和恒流/恒阻负载的快速启动功能的问题。

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是本发明一实施例的结构示意图；

图2是本发明一实施例的电路示意图；

图3是本发明一实施例的负载工作于恒压模式下的波形图；

图4是本发明一实施例的负载工作于恒流/恒阻模式下的波形图；

图5是本发明一实施例的负载短路时的波形图。

附图中：

1-电压斜率判断模块；2-电压比较模块；3-逻辑处理模块；4-比较电压生成模块；11-充电子模块；12-采集子模块；13-比较子模块。

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电源电路及电源芯片，以解决现有技术中的电源芯片无法兼容短路保护功能和恒流/恒阻负载的快速启动功能的问题。

以下参考附图进行描述。

请参考图1至图5，其中，图1是本发明一实施例的结构示意图；图2是本发明一实施例的电路示意图；图3是本发明一实施例的负载工作于恒压模式下的波形图；图4是本发明一实施例的负载工作于恒流/恒阻模式下的波形图；图5是本发明一实施例的负载短路时的波形图。

本实施例提供了一种电源电路，所述电源电路用于输出表征负载的驱动电路当前是否允许工作的参考信号，可以理解的，所述参考信号仅提供一种参考信息，在实际使用中，具体应该基于所述参考信号进行何种逻辑的具体操作(例如所述驱动电路工作为所述负载供电或者停止工作进行断电)，由上一级的控制电路或者控制逻辑进行确定。上一级的控制电路或者控制逻辑的具体细节与本申请的内容关联不大，在此不进行展开描述。

如图1所示，所述电源电路包括电压斜率判断模块1，其中，所述电压斜率判断模块1用于获取反馈电压VFB的电压增量。所述反馈电压VFB与所述负载获取的电压存在函数关系，例如是，存在正比例关系。所述反馈电压VFB可基于分压电阻得到，在本说明书中不展开说明所述反馈电压VFB的具体获取方式。

当符合工作条件时，所述电压斜率判断模块1按照如下逻辑工作：当所述电压增量大于预设增量时，所述电压斜率判断模块1输出第一电平，当所述电压增量小于所述预设增量时，所述电压斜率判断模块1输出第二电平；所述第一电平与所述第二电平相反；当不符合所述工作条件时，所述电压斜率判断模块1输出所述第二电平。在本实施例中，所述第一电平为高电平，所述第二电平为低电平。所述电压斜率判断模块1的核心逻辑是基于所述电压增量判断当前的所述驱动电路是否允许工作，同时配合所述工作条件的判断以增加控制精度，在设定的条件不满足时，所述电压斜率判断模块1不工作。

所述参考信号基于所述电压斜率判断模块1的输出信号生成。例如，所述电源电路包括一逻辑处理模块3，所述逻辑处理模块3的一个输入端与所述电压斜率判断模块1的输出端连接，所述逻辑处理模块3的输出端被配置为所述电源电路的输出端。

如此配置，通过所述电压斜率判断模块1判断所述反馈电压VFB的斜率，可以区分短路状态和恒流/恒阻模式的工作状态，以解决现有技术中存在的问题。

进一步地，所述电源电路还包括电压比较模块2，其中，所述电压比较模块2用于获取所述反馈电压VFB；当所述反馈电压VFB大于第一预设电压时，所述电压比较模块2输出第三电平，当所述反馈电压VFB小于所述第一预设电压时，所述电压比较模块2输出第四电平；所述第三电平与所述第四电平相反。在本实施例中，所述第三电平为高电平，所述第四电平为低电平。

在本文中，会出现“第X预设电压”和“第X比较电压”的描述，为了防止阅读时产生不必要的误解，在此特别强调，两者所指的概念并不等同（值可能相等）。

所述电源电路的输出信号还基于所述电压比较模块2的输出信号生成。例如，所述逻辑处理模块3的另一个输入端与所述电压比较模块2的输出端连接。

可以理解地，所述第一预设电压是一个较大的值，而所述预设增量是一个较小的值，如此配置，才能够使得所述反馈电压VFB未达到所述第一预设电压时，可能通过所述电压增量解除所述负载启动的限制。也就是说，所述预设增量小于所述第一预设电压。请参考图2，在图2中，电压V1的值对应于所述第一预设电压。

所述电压比较模块2本身可以基于所述反馈电压VFB进行一些初步的判断，例如当VFB超过所述第一预设电压时，允许所述驱动电路工作。

在一实施例中，所述逻辑处理模块3为或门，即，所述电压斜率判断模块1输出所述第一电平或者所述电压比较模块2输出所述第三电平时，所述参考信号为表征所述驱动电路允许工作的信号格式，例如为高电平；其余情况下，所述参考信号为表征所述驱动电路不允许工作的信号格式，例如为低电平。如此配置，所述电压斜率判断模块1和所述电压比较模块2可以配合工作，在预期的三种工况下（恒压、恒流和恒阻）均输出合适的参考信号。

可以理解的，在电气电路领域，两个模块共用元件是常见的设置，在不同的实施例中，所述电压斜率判断模块1和所述电压比较模块2可以各自独立或者拥有共用元件。图2示出了一种共用元件的例子。

在一实施例中，所述工作条件包括：所述反馈电压VFB小于第二预设电压，以及，外部供电电压VCC大于第三预设电压。其中，所述第二预设电压对应于可不通过所述电压增量就能直接判断所述驱动电路当前是否允许工作的临界值，所述第三预设电压对应于区分所述外部供电电压是否掉电的临界值。若所述外部供电电压VCC太低，则说明外部供电电源尚未连接或者连接存在问题，这种情况下，没有必要使所述驱动电路工作；若所述反馈电压较大，则可以通过其他方式判断，此时，所述电压斜率判断模块1没有必要工作。

所述第二预设电压取理论值或者取理论值结合安全性修正后得到的值，所述第三预设电压取理论值或者取理论值结合安全性修正后得到的值。安全性修正是指，例如理论值为5V，但是考虑到测量误差，以及对准确率和误判率的要求，实际可能设置为4.5V或者5.5V等。

所述第二预设电压和所述第一预设电压可以相对独立地设置，例如：相等或者不相等。为了节约元件，简化逻辑，在图2所示的实施例中，所述第二预设电压等于所述第一预设电压。

请参考图2，所述电压斜率判断模块1包括充电子模块11，所述充电子模块11包括第一电容C1；当符合所述工作条件时，所述第一电容C1以恒定速度充电；当不符合所述工作条件时，所述第一电容C1的电压Va保持或者下降；所述电压斜率判断模块1的其他子模块用于根据所述第一电容C1的电压Va确定所述电压增量的第一采集时刻以及第二采集时刻。通过所述第一电容C1的电压Va的变化，所述电压斜率判断模块1可以精确地确定所述第一采集时刻和所述第二采集时刻的具体时间点，并采集所述反馈电压VFB的值进行相减，从而确定所述电压增量。

具体地，所述充电子模块11还包括二极管D1、第一比较器COMP1、第二比较器COMP2、恒流源S1、第一开关元件M1、第二开关元件Q2和第五电阻R9。

其中，所述二极管D1的正极用于获取内部供电电压VDD，所述内部供电电压VDD由所述外部供电电压VCC通过电源转化模块转化而来，所述内部供电电压VDD和所述外部供电电压VCC符合如下对应关系，所述外部供电电压VCC小于第四预设电压时，所述内部供电电压VDD随着所述外部供电电压VCC的增加而增加(在一实施例中，两者相等)，所述外部供电电压VCC大于所述第四预设电压时，所述内部供电电压VDD稳定在工作电压。所述第四预设电压可根据所述内部供电电压VDD的工作电压以及所述电源转化模块的具体工作原理进行反推计算得到。

所述第一比较器COMP1的反相端与所述二极管D1的负极连接，所述第一比较器COMP1的正相端用于获取第一比较电压V5，所述第一比较器COMP1的电源正极用于获取所述外部供电电压VCC（在其他实施例中也可以是，所述内部供电电压VDD），所述第一比较器COMP1的电源负极用于接地。在本实施例中，所述第三预设电压的具体值为V5+V_D，其中V_D为所述二极管D1的导通压降。

所述第二比较器COMP2的反相端用于获取所述反馈电压VFB，所述第二比较器COMP2的正相端用于获取第二比较电压V1，所述第二比较器COMP2的电源正极用于获取所述内部供电电压VDD，所述第二比较器的电源负极用于接地，所述第二比较器COMP2的电源负极还通过所述第五电阻R9与自身的输出端连接。在其他实施例中，所述第二比较器COMP2的电源负极也可以不与自身的输出端连接。

所述恒流源S1的正极用于获取所述内部供电电压VDD（在其他实施例中，也可以是所述外部供电电压VCC）。所述恒流源S1的具体实现方式可以根据本领域公知常识进行设置，在此不进行展开描述。

所述第一开关元件M1被配置为，当所述第一开关元件M1的控制端接收到高电平时，所述第一开关元件M1导通自身的连接端两侧的电路，当所述第一开关元件M1的控制端接收到低电平时，所述第一开关元件M1关断自身的连接端两侧的电路，所述第一开关元件M1的控制端与所述第二比较器COMP2的输出端连接，所述第一开关元件M1的第一连接端与所述恒流源S1的负极连接，所述第一开关元件M1的第二连接端用于连接所述第一电容C1的第一端。在本实施例中，所述第一开关元件M1为NMOS管，所述第一开关元件M1的各功能端的连接情况可根据图2进行理解。

所述第一电容C1的第二端用于接地。

所述第二开关元件Q2被配置为，当所述第二开关元件Q2的控制端接收到低电平时，所述第二开关元件Q2关断自身的连接端两侧的电路，当所述第二开关元件Q2的控制端接收到高电平时，所述第二开关元件Q2导通自身的连接端两侧的电路，所述第二开关元件Q2的控制端与所述第一比较器COMP1的输出端连接，所述第二开关元件Q2通过自身的连接端与所述第一电容C1并联。在本实施例中，所述第二开关元件Q2为NPN型三极管，所述第二开关元件Q2的各功能端的连接情况可根据图2进行理解。

根据上述连接关系可知，若VCC在建立过程中未达到所述第一比较电压V5 ，或者VCC在下电过程中降低到所述第一比较电压V5之下，所述第一比较器COMP1的输出端Vo1均为高电平，此时Q2导通，给所述第一电容C1放电。在VCC电压大于比较电压V5后，Vo1输出低电平，Q2断开，不影响所述第一电容C1的充电过程。

在上电启动时，VFB根据输出电压动态变化，当VFB上升到大于所述第二比较电压V1时，所述第二比较器COMP2输出端Vo2为低电平，M1不导通；当VFB电压值未达到V1时，所述第二比较器COMP2输出端Vo2为高电平，M1导通，所述恒流源S1以固定电流IS给电容C1进行充电，记C1两端电压Va，则Va的计算公式为：Va=IS*T。由于Va的增长速度固定，为后续的采集电压的时间点的确定提供了便利。

进一步地，所述电压斜率判断模块1包括采集子模块12和比较子模块13，所述采集子模块12包括第一采集点和第二采集点。

所述第一采集点用于在第一采集时刻之前获取所述反馈电压VFB的实时电压，所述第一采集点用于在所述第一采集时刻之后保持自身的电压值。

所述第二采集点用于在第二采集时刻之前保持自身的电压值为0，所述第二采集点用于在第二采集时刻之后获取所述反馈电压的实时电压。

当所述第二采集点的电压Vc减去所述第一采集点的电压Vb大于所述预设增量时，所述比较子模块13输出所述第一电平；当所述第二采集点的电压Vc减去所述第一采集点的电压Vb小于所述预设增量时，所述比较子模块输出所述第二电平。

所述第一采集时刻以及所述第二采集时刻基于所述电压斜率判断模块1的其他模块的输出信号确定。在本实施例中，所述第一采集时刻以及所述第二采集时刻基于所述电压斜率判断模块1的其他模块的电压信号确定，即由Va确定。所述采集子模块12包括第三比较器COMP3、第四比较器COMP4、第三开关元件M2、第四开关元件M3和第二电容C2。

其中，所述第三比较器COMP3的正相端用于获取第三比较电压V2，所述第三比较器COMP3的反相端用于获取用于确定所述第一采集时刻以及所述第二采集时刻的电压信号（即Va），所述第三比较器COMP3的电源正极用于获取内部供电电压VDD，所述第三比较器的电源负极用于接地。

所述第三开关元件M2被配置为，当所述第三开关元件M2的控制端接收到高电平时，所述第三开关元件M2导通自身的连接端两侧的电路，当所述第三开关元件M2的控制端接收到低电平时，所述第三开关元件M2关断自身的连接端两侧的电路。所述第四开关元件M3的工作逻辑与所述第三开关元件M2相同。在本实施例中，所述第三开关元件M2和所述第四开关元件M3均为NMOS管。

所述第三开关元件M2的控制端与所述第三比较器COMP3的输出端连接，所述第三开关元件M2的第一连接端用于获取所述反馈电压VFB。

所述第二电容C2的第一端与所述第三开关元件M2的第二连接端连接，所述第二电容C2的第二端用于接地，所述第二电容C2的第一端被配置为所述第一采集点。

所述第四比较器COMP4的反相端用于获取第四比较电压V3，所述第四比较器COMP4的正相端用于获取用于确定所述第一采集时刻以及所述第二采集时刻的电压信号（即Va），所述第四比较器COMP4的电源正极用于获取所述内部供电电压VDD，所述第四比较器COMP4的电源负极用于接地；所述第四比较电压V3大于所述第三比较电压V2。

所述第四开关元件M3的控制端与所述第四比较器COMP4的输出端连接，所述第四开关元件M3的第一连接端用于获取所述反馈电压VFB，所述第四开关元件M3的第二连接端被配置为所述第二采集点。

基于上述连接关系可知，由于比较电压V2小于V3 ，电容C1两端的电压Va一定是先抵达V2，再继续充电才会抵达V3，记电容C1两端电压分别达到V2和V3的时间为T1（即所述第一采集时刻）和T2（即所述第二采集时刻），记M3导通之后的连续时间为T2’（ T2’大于T2），T2’与T1的时间差记为△T，则△T=T2’-T1。

比较器COMP3正相端为比较电压V2，反相端为电容C1两端电压Va，当电容C1两端电压Va小于V2时，比较器COMP3输出高电平，M2导通，电容C2两端电压Vb等于输出反馈电压VFB（此处无需考虑电容C2的放电回路，在M3导通期间，若Vb小于VFB，则VFB给电容C2充电；若Vb大于VFB，电容C2会通过电路外部分压网络放电，最终维持Vb等于VFB，所以在Va达到V2时刻，电容C2总是可以采集真实的VFB）；当Va大于V2时，比较器COMP3输出低电平，M2不导通，输出采样端与电容C2断开，电容C2维持此刻电压Vb，则Vb是T1时刻对VFB的采样电压。

比较器COMP4正相端为电容C1两端电压Va，反相端为比较电压V3，电容C1两端电压Va达到V2后继续充电，在Va小于V3时，比较器COMP4输出低电平，M3不导通；在Va大于V3时，比较器COMP4输出高电平，M3导通，输出采样电压VFB通过M3向后级传递，记为Vc, 则Vc是T2时刻以后对VFB的采样电压，在M3导通期间，Vc电压随着VFB的变化而变化。

具体的，所述比较子模块13包括运算放大器OP2（为了不至于引起混淆，在后文中，称为“第一运算放大器”）、第五比较器COMP5、第一电阻R12、第二电阻R11、第三电阻R13和第四电阻R10。

其中，所述第一运算放大器OP2的反相端通过所述第一电阻R12与所述第一采集点连接，所述第一运算放大器OP2的正相端通过所述第二电阻R11与所述第二采集点连接，所述第一运算放大器OP2的电源正极用于获取内部供电电压VDD，所述第一运算放大器OP2的电源负极用于接地，所述第一运算放大器OP2的反相端还通过所述第三电阻R13与自身的输出端连接，所述第一运算放大器OP2的正相端还通过所述第四电阻R10与自身的电源负极连接。

所述第五比较器COMP5的正相端与所述第一运算放大器OP2的输出端连接，所述第五比较器COMP5的反相端用于获取第五比较电压V4，所述第五比较器COMP5的输出端被配置为所述电压斜率判断模块1的输出端。

Vc通过电阻与运算放大器OP2正向端连接，输出电容C2两端电压Vb通过电阻与运算放大器OP2反向端连接，运算放大器OP2的输出端电压Vo3的计算公式为：Vo3=R13/R12*(Va-Vb)。

在芯片正常上电启动期间，由于输出电压的建立需要一定的时间，则由输出电压采样而来的VFB的变化趋势也是随时间动态上升的，所以Vc大于Vb。由于OP2负极接地，即便在M3断开期间，Vc电压为0，Vb电压为正，输出也为低电平。

比较器COMP5正向端为运算放大器OP2的输出电压Vo3，反向端为比较电压V4，当运算放大器OP2的输出电压Vo3小于V4时，比较器COMP5输出端Vo4为低电平；当Vo3大于V4时，比较器COMP5输出端Vo4为高电平。

也就是说，前文中提到的预设压差满足V4=R13/R12*ΔV，其中，ΔV表示所述预设压差，ΔV=V4*R12/R13。

请继续参考图2，所述电源电路还包括非门逻辑单元X1和或门逻辑单元X2，所述非门逻辑单元X1的输入端与所述第二比较器COMP2的输出端连接。所述或门逻辑单元X2的第一输入端与所述电压斜率判断模块1的输出端连接，所述或门逻辑单元X2的第二输入端与所述非门逻辑单元X1的输出端y1连接，所述或门逻辑单元X2的输出端y2被配置为所述电源电路的输出端。

只要Vo4和y1其中一个为高电平，y2就为高电平，用于表征所述驱动电路允许工作的；Vo4和y1均为低电平时，y2为低电平，用于表征所述驱动电路不允许工作的。

在本实施例中，所述或门逻辑单元X2构成所述逻辑处理模块3，所述第二比较器COMP2和所述非门逻辑单元X1构成所述电压比较模块2。在其他实施例中，所述电压比较模块2和所述逻辑处理模块3还可以采用其他的形式。

所述电源电路还包括比较电压生成模块4，所述比较电压生成模块4用于提供其他模块所需要的比较电压，具体包括所述第一比较电压V5、所述第二比较电压V1、所述第三比较电压V2、所述第四比较电压V3以及所述第五比较电压V4。

所述比较电压生成模块4包括第二运算放大器OP1、稳定电压生成元件Q1、第六电阻R1、第七电阻R2、第八电阻R3、第九电阻R4、第十电阻R5、第十一电阻R6、第十二电阻R7以及第十三电阻R8。

其中，所述稳定电压生成元件Q1用于产生一稳定电压Vd，具体可选型二极管、三极管等，在本实施例中为NPN型三极管。所述稳定电压Vd即NPN型三极管导通时的管压降。

所述第二运算放大器OP1、所述稳定电压生成元件Q1、所述第十一电阻R6、所述第十二电阻R7以及所述第十三电阻R8构成一子模块以生成所述第一比较电压V5。上述元件的连接关系可以参考图2进行理解，V5的计算公式为：V5=(R8/R7+1)*Vd。

所述第六电阻R1、所述第七电阻R2、所述第八电阻R3、所述第九电阻R4以及所述第十电阻R5构成分压子模块以生成所述第二比较电压V1、所述第三比较电压V2、所述第四比较电压V3以及所述第五比较电压V4。上述元件的连接关系可以参考图2进行理解，其中，V1=R1/R_总，V2=(R1+R2)/R_总，V3=(R1+R2+R3)/R_总，V4=(R1+R2+R3+R4)/R_总，R_总=(R1+R2+R3+R4+R5)。

除了V2<V3是必须成立的条件，V1~V4中，其他的任意两个比较电压都不存在必然的大小关系，在不同的实施例中，V1~V4的引出口的顺序不一定和图2所示的一致。

请参考图3，图3中各符号所代表的涵义可以参考前文内容进行理解，Vref代表负载正常工作时所述反馈电压VFB对应的参考电压。本实施例外接的负载在恒压模式下工作。到T0时刻，所述反馈电压VFB达到V1；在T0时刻之前，Va从零开始增加，到了T0时刻因为不再满足所述工作条件，因此Va因放电而下降至零。图3所示的工作方式与现有技术中的电源电路接近。

请参考图4，本实施例外接的负载在恒流/恒阻模式下工作。由于所述反馈电压VFB一直处于较低的值（小于V1），因此在现有技术中负载很难启动。但是由于Va持续增加，触发了所述电压增量的采集，从而通过所述电压斜率判断模块1输出的信号可以解除所述负载启动的限制。

请参考图5，本实施例外接的负载短路。此时，所述反馈电压VFB不仅值较低，连斜率也近似水平，因此不会触发所述电压斜率判断模块1的高电平，从而达到短路保护的作用。

由图3~图5可知，当负载处于恒压工况或者短路时，本实施例的表现和现有技术接近，而当负载处于恒流/恒阻工况时，本实施例可以快速启动，相较于现有技术，效果更佳，具有更好的兼容性。

另外，本实施例还提供了一种电源芯片，包括上述的电源电路。所述电源芯片的具体细节可以参考本说明书前述的内容进行理解，所述电源芯片也能解决现有技术中存在的问题。

综上所述，本实施例提供的电源电路及电源芯片中，所述电源电路包括电压斜率判断模块，其中，所述电压斜率判断模块用于获取反馈电压的电压增量；当符合工作条件时，所述电压斜率判断模块按照如下逻辑工作：当所述电压增量大于预设增量时，所述电压斜率判断模块输出第一电平，当所述电压增量小于所述预设增量时，所述电压斜率判断模块输出第二电平；所述第一电平与所述第二电平相反；当不符合所述工作条件时，所述电压斜率判断模块输出所述第二电平；所述电源电路的输出信号基于所述电压斜率判断模块的输出信号生成。如此配置，即使所述反馈电压本身较低，所述电源电路也能根据所述电压增量判断当前的外部电路处于短路或者正常工作状态，并且在外部电路处于正常工作状态时输出合适的信号以解除负载启动的限制，解决了现有技术中的电源芯片无法兼容短路保护功能和恒流/恒阻负载的快速启动功能的问题。

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，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种电源电路，其特征在于，所述电源电路用于输出表征负载的驱动电路当前是否允许工作的参考信号，所述电源电路包括电压斜率判断模块，其中，

所述电压斜率判断模块用于获取反馈电压的电压增量；

当符合工作条件时，所述电压斜率判断模块按照如下逻辑工作：当所述电压增量大于预设增量时，所述电压斜率判断模块输出第一电平，当所述电压增量小于所述预设增量时，所述电压斜率判断模块输出第二电平；所述第一电平与所述第二电平相反；

当不符合所述工作条件时，所述电压斜率判断模块输出所述第二电平；

所述参考信号基于所述电压斜率判断模块的输出信号生成；

所述电压斜率判断模块包括充电子模块，所述充电子模块包括第一电容；

当符合所述工作条件时，所述第一电容以恒定速度充电；当不符合所述工作条件时，所述第一电容的电压保持或者下降；

所述电压斜率判断模块还包括采集子模块和比较子模块，所述采集子模块包括第一采集点和第二采集点；

所述第一采集点用于在第一采集时刻之前获取所述反馈电压的实时电压，所述第一采集点用于在所述第一采集时刻之后保持自身的电压值；

所述第二采集点用于在第二采集时刻之前保持自身的电压值为0，所述第二采集点用于在第二采集时刻之后获取所述反馈电压的实时电压；

当所述第二采集点的电压减去所述第一采集点的电压大于所述预设增量时，所述比较子模块输出所述第一电平；当所述第二采集点的电压减去所述第一采集点的电压小于所述预设增量时，所述比较子模块输出所述第二电平；

所述第一采集时刻以及所述第二采集时刻基于所述第一电容的电压确定；

所述工作条件包括：

所述反馈电压小于第二预设电压，以及，外部供电电压大于第三预设电压；

其中，所述第二预设电压对应于不通过所述电压增量就能直接判断所述驱动电路当前是否允许工作的临界值，所述第三预设电压对应于区分所述外部供电电压是否掉电的临界值。

2.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述电源电路还包括电压比较模块，其中，

所述电压比较模块用于获取所述反馈电压；当所述反馈电压大于第一预设电压时，所述电压比较模块输出第三电平，当所述反馈电压小于所述第一预设电压时，所述电压比较模块输出第四电平；所述第三电平与所述第四电平相反；

所述预设增量小于所述第一预设电压；

所述参考信号还基于所述电压比较模块的输出信号生成。

3.根据权利要求2所述的电源电路，其特征在于，所述电压斜率判断模块输出所述第一电平或者所述电压比较模块输出所述第三电平时，所述参考信号为表征所述驱动电路允许工作的信号格式；其余情况下，所述参考信号为表征所述驱动电路不允许工作的信号格式。

4.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述充电子模块还包括二极管、第一比较器、第二比较器、恒流源、第一开关元件和第二开关元件；其中，

所述二极管的正极用于获取内部供电电压，所述内部供电电压和外部供电电压符合如下对应关系，所述外部供电电压小于第四预设电压时，所述内部供电电压随着所述外部供电电压的增加而增加，所述外部供电电压大于所述第四预设电压时，所述内部供电电压稳定在工作电压；

所述第一比较器的反相端与所述二极管的负极连接，所述第一比较器的正相端用于获取第一比较电压，所述第一比较器的电源正极用于获取所述外部供电电压或者所述内部供电电压，所述第一比较器的电源负极用于接地；

所述第二比较器的反相端用于获取所述反馈电压，所述第二比较器的正相端用于获取第二比较电压，所述第二比较器的电源正极用于获取所述内部供电电压，所述第二比较器的电源负极用于接地；

所述恒流源的正极用于获取所述外部供电电压或者所述内部供电电压；

所述第一开关元件被配置为，当所述第一开关元件的控制端接收到高电平时，所述第一开关元件导通自身的连接端两侧的电路，当所述第一开关元件的控制端接收到低电平时，所述第一开关元件关断自身的连接端两侧的电路，所述第一开关元件的控制端与所述第二比较器的输出端连接，所述第一开关元件的第一连接端与所述恒流源的负极连接，所述第一开关元件的第二连接端用于连接所述第一电容的第一端；

所述第一电容的第二端用于接地；

所述第二开关元件被配置为，当所述第二开关元件的控制端接收到低电平时，所述第二开关元件关断自身的连接端两侧的电路，当所述第二开关元件的控制端接收到高电平时，所述第二开关元件导通自身的连接端两侧的电路，所述第二开关元件的控制端与所述第一比较器的输出端连接，所述第二开关元件通过自身的连接端与所述第一电容并联。

5.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述采集子模块包括第三比较器、第四比较器、第三开关元件、第四开关元件和第二电容；其中，

所述第三比较器的正相端用于获取第三比较电压，所述第三比较器的反相端用于获取所述第一电容的电压信号，所述第三比较器的电源正极用于获取内部供电电压，所述第三比较器的电源负极用于接地；所述第三比较器用于通过比较自身正相端和反相端的电压大小以确定所述第一采集时刻；

所述第三开关元件被配置为，当所述第三开关元件的控制端接收到高电平时，所述第三开关元件导通自身的连接端两侧的电路，当所述第三开关元件的控制端接收到低电平时，所述第三开关元件关断自身的连接端两侧的电路，所述第三开关元件的控制端与所述第三比较器的输出端连接，所述第三开关元件的第一连接端用于获取所述反馈电压；

所述第二电容的第一端与所述第三开关元件的第二连接端连接，所述第二电容的第二端用于接地，所述第二电容的第一端被配置为所述第一采集点；

所述第四比较器的反相端用于获取第四比较电压，所述第四比较器的正相端用于获取所述第一电容的电压信号，所述第四比较器的电源正极用于获取所述内部供电电压，所述第四比较器的电源负极用于接地；所述第四比较电压大于所述第三比较电压；所述第四比较器用于通过比较自身正相端和反相端的电压大小以确定所述第二采集时刻；

所述第四开关元件的工作逻辑与所述第三开关元件相同，所述第四开关元件的控制端与所述第四比较器的输出端连接，所述第四开关元件的第一连接端用于获取所述反馈电压，所述第四开关元件的第二连接端被配置为所述第二采集点。

6.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述比较子模块包括运算放大器、第五比较器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；其中，

所述运算放大器的反相端通过所述第一电阻与所述第一采集点连接，所述运算放大器的正相端通过所述第二电阻与所述第二采集点连接，所述运算放大器的电源正极用于获取内部供电电压，所述运算放大器的电源负极用于接地，所述运算放大器的反相端还通过所述第三电阻与自身的输出端连接，所述运算放大器的正相端还通过所述第四电阻与自身的电源负极连接；

所述第五比较器的正相端与所述运算放大器的输出端连接，所述第五比较器的反相端用于获取第五比较电压，所述第五比较器的输出端被配置为所述电压斜率判断模块的输出端。

7.一种电源芯片，其特征在于，包括如权利要求1~6中任一项所述的电源电路。

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