CN114784927A

CN114784927A - 一种用于节约芯片版图面积的供电电路

Info

Publication number: CN114784927A
Application number: CN202210708576.8A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Suzhou Baker Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Suzhou Baker Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2022-06-22
Filing date: 2022-06-22
Publication date: 2022-07-22
Anticipated expiration: 2042-06-22
Also published as: CN114784927B

Abstract

本发明公开一种用于节约芯片版图面积的供电电路，其中，模块供电电路包括：第一电路模块、第二电路模块、电流镜模块和供电模块；第一电路模块的输入端接电源、输出端用于输出第一固定电压；第二电路模块包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第一电阻，第二开关管的受控端与第一电路模块的输出端连接，第一开关管的受控端接基准电压模块的基准电压输出端，第三开关管的受控端与供电模块连接，第一开关管、第二开关管和第三开关管的输入端均接电源、输出端均通过第一电阻接地；电流镜模块用于将第二开关管上的电流或第一开关管上的电流镜像至第三开关管，供电模块的输入端接电源、输出端输出供电电压。本发明能够减小电路体积、降低电路成本。

Description

一种用于节约芯片版图面积的供电电路

技术领域

本发明涉及电池供电技术领域，具体涉及一种用于节约芯片版图面积的供电电路。

背景技术

相关技术中，可以采用如图1所示的电池供电电路对电池进行充电，输入电源依次经过输入端、工频变压器、整流滤波电路、充电电路（即电池充电电路）和输出滤波电路后，对电池负载进行充电。

目前比较常见的电池充电电路通常由集成电路控制芯片和控制芯片的外部电路构成，其中集成电路控制芯片中通常包括给集成电路控制芯片中各个模块供电的模块供电电路。常见的集成电路控制芯片中的模块供电电路，如图2所示，其输入为电源VIN和基准电压BG，输出为OUT，且该基准电压BG由基准电压模块产生。但是当电池充电电路刚上电时，由于模块供电电路未产生输出电压，因此，各个模块均无法工作，包括基准电压模块也无法产生基准电压BG，故此时，现有技术中通常利用电源VIN和高压开关管的组合结构，在电池充电电路上电的初期为各个模块供电，此时，有多少个模块需要供电，就必须配合设计多少个高压开关管，而由于高压开关管会占用较大的芯片版图面积，因此会导致集成电路控制芯片体积较大，从而增加了电池充电电路的体积和成本。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种用于节约芯片版图面积的供电电路，以解决电池充电电路刚上电时，由于模块供电电路未产生输出电压，只能分别通过一个高压开关管为各个模块供电，导致的高压开关管数量多，进而导致电路体积大、成本高的问题。

本发明实施例提供一种模块供电电路，包括：第一电路模块、第二电路模块、电流镜模块和供电模块；

所述第一电路模块的输入端接电源、输出端用于输出第一固定电压；

所述第二电路模块包括第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3和第一电阻R3，所述第二开关管M2的受控端与所述第一电路模块的输出端连接，所述第一开关管M1的受控端接基准电压模块的基准电压输出端，所述第三开关管M3的受控端与所述供电模块连接，所述第一开关管M1、所述第二开关管M2和所述第三开关管M3的输入端均接所述电源、输出端均通过所述第一电阻R3接地；

所述第二开关管M2的受控端接大于或等于第一阈值的电压时导通，所述第一固定电压大于或等于所述第一阈值，所述基准电压模块输出的基准电压能够使所述第一开关管M1导通、且所述第一开关管M1导通后输出端的电压大于所述第二开关管M2导通后输出端的电压，所述第三开关管M3的受控端接大于或等于第二阈值的电压时导通，所述电流镜模块用于将所述第二开关管M2上的电流或所述第一开关管M1上的电流镜像至所述第三开关管M3，所述供电模块的输入端接所述电源、输出端基于所述第三开关管M3的受控端的电压输出供电电压。

可选的，所述电流镜模块包括第四开关管M4、第五开关管M5，所述第四开关管M4的输入端与所述电源连接，所述第四开关管M4的输出端分别与所述第一开关管M1和所述第二开关管M2的输入端连接，所述第五开关管M5串联在所述电源与所述第三开关管M3之间，所述第四开关管M4和所述第五开关管M5的受控端均与所述第四开关管M4的输出端连接、或者均与所述第五开关管M5的输出端连接。

可选的，所述供电模块包括第二电阻R2和隔离模块，所述隔离模块输入端与所述电源连接、输出端与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端接地，所述隔离模块的输出端作为所述供电模块的输出端输出所述供电电压，所述第三开关管M3的受控端与所述第二电阻R2的第一端连接。

可选的，所述隔离模块包括第六开关管M6，所述第六开关管M6的输入端作为所述隔离模块的输入端与所述电源连接，所述第六开关管M6的输出端作为所述隔离模块的输出端与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第六开关管M6的受控端与所述第一开关管M1的输入端及所述第二开关管M2的输入端连接，所述第六开关管M6的受控端接低于第三阈值的电压时导通。

可选的，所述供电模块还包括第三电阻R1，所述第三电阻R1的一端与所述隔离模块的输出端连接、另一端与所述第二电阻R2的第一端连接。

可选的，所述第一电路模块包括第四电阻R4以及至少一个第一元器件；

所述第四电阻R4的一端作为所述第一电路模块的输入端，与所述电源连接，

在所述第一元器件为一个的情况下，所述第四电阻R4的另一端与所述第一元器件串联后接地；

在所述第一元器件为两个或两个以上的情况下，所述第四电阻R4的另一端与两个或两个以上的所述第一元器件依次串联连接后接地；

所述第一元器件为二极管和/或三极管和/或场效应管；

所述第四电阻R4的另一端与所述第一元器件的连接处作为所述第一电路模块的输出端输出所述第一固定电压。

可选的，所述模块供电电路还包括第七开关管M7，所述第七开关管M7的一端与所述第二开关管M2的受控端连接，所述第七开关管M7的另一端接地，所述第七开关管M7的受控端接所述基准电压模块的另一输出端，所述基准电压模块的另一输出端用于生成第二电压信号，所述第二电压信号用于使得所述第七开关管M7导通。

可选的，所述模块供电电路还包括环路补偿电容C1，所述环路补偿电容C1的一端与所述第一开关管M1的输入端以及所述第二开关管M2的输入端连接，所述环路补偿电容C1的另一端与所述供电模块的输出端连接。

可选的，所述模块供电电路还包括高压隔离电路模块和第三电路模块；

所述高压隔离电路模块包括第八开关管M8和第九开关管M9，所述第八开关管M8的一端通过所述电流镜模块与所述电源连接、所述第八开关管M8的另一端与所述第一开关管M1的输入端以及所述第二开关管M2的输入端连接，所述第九开关管M9的一端通过所述电流镜模块与所述电源连接、所述第九开关管M9的另一端与所述第三开关管M3的输入端连接；

所述第三电路模块的输入端与所述电源连接，所述第三电路模块的输出端分别与所述第八开关管M8的受控端、所述第九开关管M9的受控端连接，所述第三电路模块用于输出能够驱动所述第八开关管M8和所述第九开关管M9导通的电信号。

可选的，所述第三电路模块包括第五电阻R5和稳压二极管D1，所述第五电阻R5的一端作为所述第三电路模块的输入端与所述电源连接，所述第五电阻R5的另一端与所述稳压二极管D1的负极连接，所述稳压二极管D1的正极接地，所述稳压二极管D1的负极作为所述第三电路模块的输出端。

本发明实施例还提供一种集成电路控制芯片，包括上述的任一种模块供电电路。

本发明实施例还提供一种电池充电电路，包括上述的集成电路控制芯片和所述集成电路控制芯片的外部电路。

本发明实施例提供的模块供电电路，在电路刚上电时和正常工作后都能正常输出供电电压，不需要额外为每个需要供电的模块设计一个高压开关管，以在上电初期为各个需要供电的模块供电，从而减少了高压开关管的数量，减小的电路体积、降低了电路成本。

在将本发明实施例提供的模块供电电路应用至集成电路控制芯片时，可以节约芯片版图面积，从而减小芯片体积、降低成本。

在将包括本发明实施例提供的模块供电电路的集成电路控制芯片，应用至电池充电电路时，可以减小电池充电电路的体积和成本。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为电池供电电路的电路框图；

图2为集成电路控制芯片中的模块供电电路的电路结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种模块供电电路的电路结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种模块供电电路的电路结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种模块供电电路的电路结构示意图；

图6为本发明实施例提供的第四种模块供电电路的电路结构示意图；

图7为本发明实施例提供的第五种模块供电电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动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。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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。在以下各实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

场效应管，即MOS管，MOS，是MOSFET的缩写。MOSFET的全称是：Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，中文为：金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管。

请参阅图3，本发明实施例提供一种模块供电电路，包括：第一电路模块、第二电路模块、电流镜模块和供电模块；

所述第一电路模块的输入端接电源VIN、输出端用于输出第一固定电压；所述第一电路模块在所述电源接通后即可输出第一固定电压，也即在模块供电电路刚上电时或应用该模块供电电路的电池充电电路刚上电时即可输出第一固定电压；

所述第二电路模块包括第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3（在图3中第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3均以MOS管作为示例，但实际上，第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3均不限于是MOS管，还可以是其他的开关管）和第一电阻R3，所述第二开关管M2的受控端与所述第一电路模块的输出端连接，所述第一开关管M1的受控端接基准电压模块的基准电压输出端，所述第三开关管M3的受控端与所述供电模块连接，所述第一开关管M1、所述第二开关管M2和所述第三开关管M3的输入端均接所述电源、输出端均通过所述第一电阻R3接地；所述第一开关管M1、所述第二开关管M2和所述第三开关管M3的输出端均通过所述第一电阻R3接地，也即，所述第一开关管M1、所述第二开关管M2和所述第三开关管M3的输出端相互连接后通过所述第一电阻R3接地；

在所述电源刚接通时，由于模块供电电路尚未产生输出电压，因此基准电压模块也无法产生基准电压BG，只有在模块供电电路输出供电电压之后，基准电压模块才能正常工作输出基准电压BG。因此，在刚上电时，所述第一开关管M1的受控端为低电平。而所述第二开关管M2的受控端由于与所述第一电路模块的输出端连接，因此在刚上电时，所述第二开关管M2的受控端即为第一固定电压。

所述第二开关管M2的受控端接大于或等于第一阈值的电压时导通，所述第一固定电压大于或等于所述第一阈值，所述基准电压模块输出的基准电压能够使所述第一开关管M1导通、且所述第一开关管M1导通后输出端的电压大于所述第二开关管M2导通后输出端的电压，所述第三开关管M3的受控端接大于或等于第二阈值的电压时导通，所述电流镜模块用于将所述第二开关管M2上的电流或所述第一开关管M1上的电流镜像至所述第三开关管M3，所述供电模块的输入端接所述电源、输出端OUT基于所述第三开关管M3的受控端的电压输出供电电压。所述供电模块在所述电源接通时即可向所述第三开关管M3的受控端提供大于或等于第二阈值的电压。第二阈值可以与第一阈值相等。

其中，所述第一开关管M1导通后输出端的电压大于所述第二开关管M2导通后输出端的电压，是指所述第一开关管M1导通后第一开关管M1的输出端电压大于所述第二开关管M2导通后第二开关管M2的输出端电压，由于第一开关管M1的输出端与第二开关管M2的输出端连接，因此第二开关管M2的输出端电压被第一开关管M1的输出端电压拉高。

在所述电源刚接通时，所述第二开关管M2导通，所述基准电压模块未输出基准电压，所述第一开关管M1断开，所述电流镜模块将所述第二开关管M2上的电流镜像至所述第三开关管M3，所述第三开关管M3的受控端电压等于所述第一固定电压，所述供电模块基于所述第一固定电压输出供电电压；

在所述供电模块在基于所述第一固定电压输出所述供电电压后，所述基准电压模块基于所述供电电压输出基准电压，所述第一开关管M1导通，所述第二开关管M2断开，所述电流镜模块将所述第一开关管M1上的电流镜像至所述第三开关管M3，所述第三开关管M3的受控端电压等于所述基准电压，所述供电模块基于所述基准电压输出供电电压。

本发明实施例提供的模块供电电路的工作原理如下：

所述第一开关管M1的受控端接所述基准电压模块输出的基准电压时才导通，即高电平导通，而在刚上电时，所述第一开关管M1的受控端为低电平，因此第一开关管M1关断。而第二开关管M2的受控端由于接大于或等于第一阈值的第一固定电压，且第二开关管M2的输出端电压为0V，因此，第二开关管M2导通。第二开关管M2导通后，第二开关管M2的输出端电压为V₁-V_TH2，此时的V₁为所述第一固定电压，例如可以是1.2V，V_TH2为第二开关管M2导通电压。

由于供电模块的输入端接所述电源，因此在电源刚接通，即模块供电电路刚上电时，供电模块即可向所述第三开关管M3的受控端提供大于或等于第二阈值的电压，因此第三开关管M3导通。

而此时（刚上电时），由于所述第一开关管M1关断，换句话说，第一开关管M1尚未导通，因此，所述电流镜模块将所述第二开关管M2上的电流镜像至所述第三开关管M3，即第二开关管M2与第三开关管M3上的电流相等，故第二开关管M2的受控端与输出端之间的电压和第三开关管M3的受控端与输出端之间的电压相关，且第二开关管M2与第三开关管M3的输出端连接，因此第三开关管M3的受控端电压必然与第二开关管M2的受控端上的电压相关。由于供电模块是基于所述第三开关管M3的受控端的电压输出供电电压，因此供电模块输出的供电电压与第二开关管M2的受控端上的电压相关。此时（刚上电时），第二开关管M2的受控端上的电压为所述第一固定电压，因此供电模块输出的供电电压与所述第一固定电压相关。

一些具体的实施方式中，第二开关管M2与第三开关管M3是参数完全相同的开关管，那么在所述电流镜模块将所述第二开关管M2上的电流镜像至所述第三开关管M3时，即第二开关管M2与第三开关管M3上的电流相等时，第二开关管M2的受控端与输出端之间的电压必然需要等于第三开关管M3的受控端与输出端之间的电压，由于第二开关管M2与第三开关管M3的输出端连接，因此第三开关管M3的受控端电压等于第二开关管M2的受控端电压。此时（刚上电时），第二开关管M2的受控端上的电压为所述第一固定电压，因此供电模块输出的供电电压与所述第一固定电压相关。

在供电模块输出与第一固定电压相关的供电电压之后，即上电初期之后，基准电压模块输出基准电压BG（例如可以为1.25V），所述第一开关管M1的受控端接基准电压模块的基准电压输出端，所述基准电压模块输出的基准电压使第一开关管M1导通，由于所述第一开关管M1导通后第一开关管M1的输出端电压大于所述第二开关管M2导通后第二开关管M2的输出端电压，第一开关管M1的输出端与第二开关管M2的输出端连接，因此第二开关管M2的输出端电压被第一开关管M1的输出端电压拉高，从而导致第二开关管M2的受控端与输出端之间的电压差小于其导通电压V_TH1，因此，第二开关管M2关断。所述电流镜模块将所述第一开关管M1上的电流镜像至所述第三开关管M3，即第一开关管M1与第三开关管M3上的电流相等。第一开关管M1与第三开关管M3的输出端连接，因此第三开关管M3的受控端电压必然与第一开关管M1的受控端上的电压相关，即与所述基准电压BG相关。

一些具体的实施方式中，所述第一开关管M1与第三开关管M3是参数完全相同的开关管，那么在所述电流镜模块将所述第一开关管M1上的电流镜像至所述第三开关管M3时，即第一开关管M1与第三开关管M3上的电流相等时，第一开关管M1的受控端与输出端之间的电压等于第三开关管M3的受控端与输出端之间的电压，由于第一开关管M1与第三开关管M3的输出端连接，因此第三开关管M3的受控端电压等于第一开关管M1的受控端电压。此时（模块供电电路正常工作时），第一开关管M1的受控端上的电压为所述基准电压BG，因此供电模块输出的供电电压与所述基准电压BG相关。

一些具体的实施方式中，所述第一开关管M1与第二开关管M2是参数完全相同的开关管。此时，所述基准电压模块输出的基准电压BG大于所述第一固定电压。上电初期，第一开关管M1关断，第二开关管M2导通，第二开关管M2的输出端电压为V₁-V_TH2，此时的V₁为所述第一固定电压，例如可以是1.2V，V_TH2为第二开关管M2导通电压，例如为0.7V，第二开关管M2的输出端电压为V₁-V_TH2=0.5V，此时，若流过第二开关管M2的电流变大，则第一电阻R3的端电压，即第二开关管M2的输出端电压变大，因此，第二开关管M2的受控端与输出端之间的电压变小，流过第二开关管M2的电流减小，形成负反馈；若流过第二开关管M2的电流变小，则第一电阻R3的端电压，即第二开关管M2的输出端电压变小，因此，第二开关管M2的受控端与输出端之间的电压变大，流过第二开关管M2的电流增大，形成负反馈；因此，由于存在第一电阻R3，从而使得第二开关管M2的输出端电压被钳位在0.5V。在模块供电电路输出供电电压之后，基准电压模块输出大于第一固定电压的基准电压BG，例如为1.25V，第一开关管M1导通，且第一开关管M1的输出端电压为BG-V_TH1=BG-V_TH2=1.25V-0.7V=0.55V，由上述分析可知，由于存在第一电阻R3，从而使得第一开关管M1的输出端电压被钳位在0.55V。由于第一开关管M1的输出端与第二开关管M2的输出端连接，因此第二开关管M2的输出端电压被抬高到0.55V，因此第二开关管M2的受控端电压与输出端电压之间的差值为1.2V-0.55V=0.65V，未达到其导通电压0.7V，因此第二开关管M2关断。

具体的，所述第一开关管M1、第二开关管M2与第三开关管M3可以是MOS管，具体可以是N沟道MOS管（请参阅图3、4和6），也可以是三极管，具体可以是NPN型三极管（请参阅图5和图7，这里需要说明的是，虽然N沟道MOS管和NPN型三极管是不同的元器件，但是它们都是一种开关管，因此图3、4和6以及图5和图7中第一开关管、第二开关管、第三开关管均分别以附图标记M1、M2和M3表示，下文中的其他开关管也是如此，例如第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管和第九开关管）。当所述第一开关管M1为N沟道MOS管时，其栅极为受控端、漏极为输入端、源极为输出端；当所述第一开关管M1为NPN型三极管时，其基极为受控端、集电极为输入端、发射极为输出端。第二开关管M2与第三开关管M3也同样如此。所述第一开关管M1、第二开关管M2与第三开关管M3可以是MOS管，还可以是其他的能实现相关功能的其他开关管，此处不再详细列举。

本发明实施例提供的模块供电电路，在电路刚上电时和正常工作后都能正常输出供电电压，不需要额外为每个需要供电的模块设计一个高压开关管，以在上电初期为各个需要供电的模块供电，从而减少了高压开关管的数量，减小的电路体积、降低了电路成本。在将其应用至集成电路控制芯片时，可以节约芯片版图面积，从而减小芯片体积、降低成本。进而可以减小应用该集成电路控制芯片的电路体积和成本。

一些具体的实施方式中，所述第一开关管M1、所述第二开关管M2和所述第三开关管M3中的任意两个或全部为参数相同的开关管。具体的，所述第一开关管M1、所述第二开关管M2和所述第三开关管M3可以全部为低压开关管。

一些具体的实施方式中，所述电流镜模块包括第四开关管M4、第五开关管M5，所述第四开关管M4的输入端与所述电源连接，所述第四开关管M4的输出端分别与所述第一开关管M1和所述第二开关管M2的输入端连接，所述第五开关管M5串联在所述电源与所述第三开关管M3之间，所述第四开关管M4和所述第五开关管M5的受控端均与所述第四开关管M4的输出端连接、或者均与所述第五开关管M5的输出端连接。

其中，所述第四开关管M4和第五开关管M5可以是参数完全相同的P沟道MOS管，当所述电源VIN为高压电源时，所述第四开关管M4和第五开关管M5可以是参数完全相同的高压PMOS管。

本发明实施例中，所述电流镜模块中的第四开关管M4、第五开关管M5为低电平导通的开关管，以所述第四开关管M4和所述第五开关管M5的受控端均与所述第五开关管M5的输出端连接为例，在电源接通之后，即所述模块供电电路开始上电之后，所述第四开关管M4和所述第五开关管M5的受控端均通过第三开关管M3（上电初期就已经导通）和第一电阻R3接地，使得所述第四开关管M4和所述第五开关管M5的受控端为低电平，所述第四开关管M4和所述第五开关管M5均导通，所述第四开关管M4和所述第五开关管M5构成电流镜结构，因此流过第五开关管M5的电流和第四开关管M4的电流均相等。在上电初期，由于此时第一开关管M1并未导通，因此，流过第四开关管M4的电流全部流入第二开关管M2中，故此时，流入第二开关管M2中的电流与流入第三开关管M3中的电流相等。在电路正常工作之后，基准电压模块生成基准电压BG（例如为1.25V），由于第一开关管M1的受控端与基准电压BG相连，因此，第一开关管M1导通，此时，第二开关管M2关断（原因见上文），流过第四开关管M4的电流全部流入第一开关管M1中，故此时，流入第一开关管M1中的电流与流入第三开关管M3中的电流相等。

其中，第四开关管M4、第五开关管M5具体可以是P沟道MOS管（请参阅图4和图6），其栅极为受控端、源极为输入端、漏极为输出端。第四开关管M4、第五开关管M5还可以是PNP型三极管（请参阅图5和图7），其基极为受控端、发射极为输入端、集电极为输出端。

一些具体的实施方式中，所述供电模块包括第二电阻R2和隔离模块，所述隔离模块输入端与所述电源连接、输出端与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端接地，所述隔离模块的输出端作为所述供电模块的输出端输出所述供电电压，所述第三开关管M3的受控端与所述第二电阻R2的第一端连接。

本发明实施例中，所述隔离模块用于隔离所述电源的电压，以使得所述供电模块的输出端输出的供电电压大小不受所述电源的影响。另外，供电模块直接与电源连接，因此在模块供电电路刚上电时，供电模块即可导通，所述第三开关管M3的受控端与该供电模块连接，具体可以与所述第二电阻R2的第一端连接，因此供电模块可以向第三开关管M3的受控端提供大于或等于第二阈值的电压（即高电平），因此第三开关管M3导通。

其中一些具体的实施方式中，所述隔离模块包括第六开关管M6，所述第六开关管M6的输入端作为所述隔离模块的输入端与所述电源连接，所述第六开关管M6的输出端作为所述隔离模块的输出端与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第六开关管M6的受控端与所述第一开关管M1的输入端及所述第二开关管M2的输入端连接，所述第六开关管M6的受控端接低于第三阈值的电压时导通。

本发明实施例中，第六开关管M6是低电平导通的开关管，因此，其受控端不限于与所述第一开关管M1的输入端及所述第二开关管M2的输入端连接，还可以如图4所示的连接，具体来说，与第八开关管M8（下文提到的高压隔离模块中的）和第四开关管M4（上文提到的电流镜模块中的）的连接处连接。此时第六开关管M6的受控端通过第八开关管M8、第二开关管M2（电路刚上电时）或第一开关管M1（电路正常工作时）、第一电阻R3接地，使得第六开关管M6的受控端接低电平。

具体的，第六开关管M6可以为MOS管，例如可以是P沟道MOS管，请参阅图4和图6，其栅极为受控端、源极为输入端、漏极为输出端，当电源VIN为高压电源时，第六开关管M6可为高压PMOS管。第六开关管M6还可以是三极管，例如可以是PNP型三极管，请参阅图5和图7，其基极为受控端、发射极为输入端、集电极为输出端。

本发明实施例中，模块供电电路刚上电时，第一开关管M1关断，第二开关管M2导通，第二开关管M2与第三开关管M3是参数完全相同的开关管，那么在所述电流镜模块将所述第二开关管M2上的电流镜像至所述第三开关管M3时，即第二开关管M2与第三开关管M3上的电流相等时，第二开关管M2的受控端与输出端之间的电压必然需要等于第三开关管M3的受控端与输出端之间的电压，由于第二开关管M2与第三开关管M3的输出端连接，因此电路自动调节流过第二电阻R2中的电流，使得V2点的电压被动态钳位到V1点的电压，因此第三开关管M3的受控端电压等于第二开关管M2的受控端电压。

模块供电电路正常工作时，第一开关管M1导通，第二开关管M2关断，第一开关管M1与第三开关管M3是参数完全相同的开关管，那么在所述电流镜模块将所述第一开关管M1上的电流镜像至所述第三开关管M3时，即第一开关管M1与第三开关管M3上的电流相等时，第一开关管M1的受控端与输出端之间的电压必然需要等于第三开关管M3的受控端与输出端之间的电压，由于第一开关管M1与第三开关管M3的输出端连接，因此电路自动调节流过第二电阻R2中的电流，使得V2点的电压被动态钳位到基准电压BG，因此第三开关管M3的受控端电压等于第一开关管M1的受控端电压。

其中一些具体的实施方式中，所述供电模块还包括第三电阻R1，所述第三电阻R1的一端与所述隔离模块的输出端连接、另一端与所述第二电阻R2的第一端连接。

本发明实施例中，所述第三电阻R1用于与所述第二电阻R2一起调整所述供电模块的输出端输出的供电电压大小。举例来说，当第三开关管M3的受控端电压，即V2点的电压，等于第一固定电压（以V_g表示）时，所述供电模块的输出端输出的供电电压为（R1+R2）/R2*V_g；当第三开关管M3的受控端电压，即V2点的电压，等于基准电压BG时，所述供电模块的输出端输出的供电电压为（R1+R2）/R2*BG。因此，通过调整第三电阻R1和第二电阻R2之间的相对大小关系，即可调整所述供电模块的输出端输出的供电电压大小。

当所述供电模块同时包括隔离模块、第三电阻R1和第二电阻R2，且所述隔离模块为所述第六开关管M6时，电源导通后，第六开关管M6的受控端就一直保持为低电平，第六开关管M6导通，电源VIN通过第六开关管M6、第三电阻R1和第二电阻R2接地，因此，由第六开关管M6、第三电阻R1和第二电阻R2构成的回路中产生导通电流，V2点的电压被抬高，第三开关管M3导通。在上电初期，第三开关管M3的受控端电压与第一固定电压相关，例如等于第一固定电压，此时第三电阻R1和第二电阻R2之间的电压等于第三开关管M3的受控端电压，根据分压原理，可以确定第三电阻R1的另一端（即与隔离模块的输出端连接的一端）的电压，由于隔离模块的输出端作为所述供电模块的输出端输出所述供电电压，因此可确定所述模块供电电路在上电初期输出的供电电压。在模块供电电路正常工作后，第三开关管M3的受控端电压与基准电压模块输出的基准电压BG相关，例如等于基准电压BG，此时第三电阻R1和第二电阻R2之间的电压还是等于第三开关管M3的受控端电压，根据分压原理，可以确定第三电阻R1的另一端（即与隔离模块的输出端连接的一端）的电压，由于隔离模块的输出端作为所述供电模块的输出端输出所述供电电压，因此可确定所述模块供电电路在正常工作后输出的供电电压。同样的，根据分压原理，在具体实施本发明时，可以通过选用不同阻值的电阻作为第三电阻R1和第二电阻R2，来调整模块供电电路在上电初期和正常工作后输出的供电电压。

一些具体的实施方式中，所述第一电路模块包括第四电阻R4以及至少一个第一元器件；

所述第一元器件为二极管和/或三极管和/或场效应管；也就是说，在第一元器件只有一个的情况下，第一元器件可以是二极管或三极管或场效应管，在第一元器件有两个或两个以上的情况下，第一元器件可以全部是二极管，或全部是三极管，或全部是场效应管，也可以是二极管和三极管的组合、或二极管和场效应管的组合、或三极管和场效应管的组合，还可以是二极管、三极管和场效应管的组合；

其中，在第一元器件为二极管时具体可以是稳压二极管或普通二极管。在所述第一元器件为稳压二极管时，其负极与所述第四电阻R4的另一端连接、或与另一稳压二极管的正极连接，正极接地或与另一稳压二极管的负极连接。在所述第一元器件为普通二极管时，请参阅图6和图7，其阳极与所述第四电阻R4的另一端连接、或与另一普通二极管的阴极连接，阴极接地或与另一普通二极管的阳极连接。在所述第一元器件为三极管时具体可以是NPN型三极管，其基极和集电极连接并与第四电阻R4的另一端连接或者与另一NPN型三极管的发射极连接，发射极接地或与另一NPN型三极管的基极和集电极连接。在所述第一元器件为场效应管时具体可以是N沟道MOS管，其栅极和漏极连接并与第四电阻R4的另一端连接或者与另一N沟道MOS管的源极连接，源极接地或与另一N沟道MOS管的栅极和漏极连接。

以第一元器件为NPN型三极管且有两个（第一三极管Q1和第二三极管Q2）为例，请参阅图4和图5，电源接通之后，也即模块供电电路上电之后，电源VIN通过第四电阻R4、第一三极管Q1的基极和发射极之间的二极管和第二三极管Q2的基极和发射极之间的二极管接地，故此时，V1点的电压（即所述第一固定电压）被钳位在2×V_BE（其中V_BE为第一三极管Q1的基极和发射极之间的二极管、第二三极管Q2的基极和发射极之间的二极管的正向压降，例如可以为0.6V）。

一些具体的实施方式中，所述模块供电电路还包括第七开关管M7，所述第七开关管M7的一端与所述第二开关管M2的受控端连接，所述第七开关管M7的另一端接地，所述第七开关管M7的受控端接所述基准电压模块的另一输出端，所述基准电压模块的另一输出端用于生成第二电压信号，所述第二电压信号用于使得所述第七开关管M7导通。

模块供电电路刚上电时，由于模块供电电路尚未产生输出电压，因此基准电压模块也无法产生基准电压BG和第二电压信号，只有在模块供电电路输出供电电压之后，基准电压模块才能正常工作输出基准电压BG和第二电压信号。因此，在刚上电时，所述第七开关管M7关断。在模块供电电路正常工作输出第二电压信号之后，所述第七开关管M7才导通。

本发明实施例中，为了防止模块供电电路正常工作时，或者应用该模块供电电路的电池充电电路正常工作时，基准电压BG发生抖动，从而使得正常工作时第二开关管M2被误导通，影响模块供电电路的输出电压，基准电压模块可以在生成基准电压BG的同时或者延迟一段时间后，生成基准电压已建立的信号BG_OK（即所述第二电压信号）并输入至模块供电电路中，导通第七开关管M7，此时，V1点的电压被第七开关管M7拉到低电平，因此，第二开关管M2可始终处于关断的状态，V1点的电压不会影响模块供电电路输出的供电电压，提高了模块供电电路的可靠性。

所述第七开关管M7可以是高电平导通的开关管，此时第二电压信号为高电平，具体的，所述第七开关管M7可以是N沟道场效应管（MOS管），请参阅图4和图6，栅极为所述第七开关管M7的受控端、源极接地、漏极与第二开关管M2的受控端连接。所述第七开关管M7也可以是低电平导通的开关管，此时第二电压信号为低电平。

所述第七开关管M7可以是MOS管，例如可以是高电平导通的低压N沟道MOS管，也可以是三极管，例如可以是高电平导通的NPN型三极管（请参阅图5和图7）。

当然，在其他的可选具体实施方式中，所述第二电压信号也可以由其他的电路生成。

一些具体的实施方式中，所述模块供电电路还包括环路补偿电容C1，所述环路补偿电容C1的一端与所述第一开关管M1的输入端以及所述第二开关管M2的输入端连接，所述环路补偿电容C1的另一端与所述供电模块的输出端连接。

本发明实施例，在电路环路中设置环路补偿电容C1，确保环路的稳定性和可靠性，即使得V2点的电压稳定可靠地等于V1点的电压或BG电压，从而提高了电路输出的稳定性和可靠性。

一些具体的实施方式中，所述模块供电电路还包括高压隔离电路模块和第三电路模块；

具体的，所述第八开关管M8的一端通过电流镜模块中的第四开关管M4与所述电源连接，所述第九开关管M9的一端通过电流镜模块中的第五开关管M5与所述电源连接。

本发明实施例中，第八开关管M8和第九开关管M9可以为高电平导通的开关管，因此所述第三电路模块用于输出高电平信号，具体的，第八开关管M8和第九开关管M9为N沟道MOS管（请参阅图4和图6，N沟道MOS管的栅极为受控端、源极为输出端、漏极为输入端），或者为NPN型三极管（请参阅图5和图7，NPN型三极管的基极为受控端、集电极为输入端、发射极为输出端）。具体来说，电源VIN接通之后，第八开关管M8的输出端通过第一开关管M1或第二开关管M2、以及第一电阻R3接地，因此第八开关管M8的输出端为低电平，其受控端只要接电压大于一定值的高电平即可导通，而第八开关管M8的受控端与所述第三电路模块的输出端连接，因此第三电路模块只要输出电压大于一定值的高电平即可导通第八开关管M8。电源VIN接通之后，第九开关管M9的输出端通过第三开关管M3以及第一电阻R3接地，因此第九开关管M9的输出端为低电平，其受控端只要接电压大于一定值的高电平即可导通，而第九开关管M9的受控端与所述第三电路模块的输出端连接，因此第三电路模块只要输出电压大于一定值的高电平即可导通第九开关管M9。

另外，在所述电源VIN为高压电源时，第八开关管M8和第九开关管M9可以为参数完全相同的高压N沟道MOS管。

本发明实施例提供的高压隔离电路模块用于隔离电源提供的高压，其中第八开关管M8和第九开关管M9为隔离高压的开关管。

其中一些具体的实施方式中，所述第三电路模块包括第五电阻R5和稳压二极管D1，所述第五电阻R5的一端作为所述第三电路模块的输入端与所述电源连接，所述第五电阻R5的另一端与所述稳压二极管D1的负极连接，所述稳压二极管D1的正极接地，所述稳压二极管D1的负极作为所述第三电路模块的输出端。

本发明实施例中，电源VIN经过第五电阻R5和稳压二极管D1接地，第八开关管M8和第九开关管M9的受控端电压被稳压二极管D1钳位在一个固定的高电平，第八开关管M8（刚上电时通过第二开关管M2和第一电阻R3接地，正常工作后通过第一开关管M1和第一电阻R3接地）和第九开关管M9（电源接通之后就通过第三开关管M3和第一电阻R3接地）的输出端始终接地，而第八开关管M8和第九开关管M9为高电平导通的开关管，因此，第八开关管M8和第九开关管M9始终处于导通状态。

其他可选的实施方式中，所述稳压二极管D1可以为多个，该多个稳压二极管D1依次串联。所述稳压二极管D1还可以替换为普通二极管、三极管。当将稳压二极管D1替换为普通二极管时，其阳极作为所述第三电路模块的输出端与所述第五电阻R5的另一端连接、阴极接地，普通二极管也可以为多个并依次串联。当将稳压二极管D1替换为三极管时，其输入端作为所述第三电路模块的输出端与所述第五电阻R5的另一端连接、输出端接地，且基极与输入端连接，三极管也可以为多个并依次串联。例如该三极管可以是NPN型三极管，且基极与集电极连接。

本发明实施例中，在电源VIN为高压时，需要设置高压隔离电路模块和第三电路模块，此时第六开关管M6、第四开关管M4、第五开关管M5、第八开关管M8和第九开关管M9均需为高压开关管。因此，本发明实施例提供的模块供电电路仅需要五个高压开关管，就不仅能在正常工作状态为各个模块供电，还能在上电初期为各个模块供电。而现有技术中在上电初期为各个模块供电时，有多少个模块需要供电就需要多少个高压开关管，而集成电路控制芯片中一般都有十个以上的模块，因此就需要十个以上的高压开关管。从而，与现有技术相比，本发明实施例能够大大减小高压开关管的数量，进而在应用至集成电路控制芯片时，能够大大降低集成电路控制芯片的体积和成本。

如果电源VIN为低压时，即可无需设置这些电路模块。此时模块供电电路中仅包含至多七个低压开关管（在电源VIN为低压时模块供电电路中的所有开关管都可以是低压开关管），而现有技术中需要的低压开关管也远不止七个，一般都需要十个以上的低压开关管，因此即使将本发明实施例提供的模块供电电路应用至低压电源场景，也可以达到减小电路体积的效果。

本发明实施例还提供一种集成电路控制芯片，包括上述实施例所述的任一种模块供电电路。

本发明实施例中将集成电路控制芯片中为各个模块供电的模块供电电路设计为上述实施例提供的模块供电电路，能够减少开关管的使用，特别是在高压场景下，大大减少了高压开关管的使用，从而节约了芯片版图面积，大大减小了集成电路控制芯片的体积。

本发明实施例提供的集成电路控制芯片，其具体的电路结构、工作原理和实现的技术效果请参阅上述实施例提供的模块供电电路，此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种电池充电电路，包括上述实施例所述的集成电路控制芯片和所述集成电路控制芯片的外部电路。

本发明实施例提供的电池充电电路，在使用上述实施例提供的集成电路控制芯片后，可减小电池充电电路的体积，降低电池充电电路的成本。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims

1.一种模块供电电路，其特征在于，包括：第一电路模块、第二电路模块、电流镜模块和供电模块；

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电流镜模块包括第四开关管M4、第五开关管M5，所述第四开关管M4的输入端与所述电源连接，所述第四开关管M4的输出端分别与所述第一开关管M1和所述第二开关管M2的输入端连接，所述第五开关管M5串联在所述电源与所述第三开关管M3之间，所述第四开关管M4和所述第五开关管M5的受控端均与所述第四开关管M4的输出端连接、或者均与所述第五开关管M5的输出端连接。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述供电模块包括第二电阻R2和隔离模块，所述隔离模块输入端与所述电源连接、输出端与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端接地，所述隔离模块的输出端作为所述供电模块的输出端输出所述供电电压，所述第三开关管M3的受控端与所述第二电阻R2的第一端连接。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述隔离模块包括第六开关管M6，所述第六开关管M6的输入端作为所述隔离模块的输入端与所述电源连接，所述第六开关管M6的输出端作为所述隔离模块的输出端与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第六开关管M6的受控端与所述第一开关管M1的输入端及所述第二开关管M2的输入端连接，所述第六开关管M6的受控端接低于第三阈值的电压时导通。

5.根据权利要求3或4所述的电路，其特征在于，所述供电模块还包括第三电阻R1，所述第三电阻R1的一端与所述隔离模块的输出端连接、另一端与所述第二电阻R2的第一端连接。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一电路模块包括第四电阻R4以及至少一个第一元器件；

所述第一元器件为二极管和/或三极管和/或场效应管；

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括第七开关管M7，所述第七开关管M7的一端与所述第二开关管M2的受控端连接，所述第七开关管M7的另一端接地，所述第七开关管M7的受控端接所述基准电压模块的另一输出端，所述基准电压模块的另一输出端用于生成第二电压信号，所述第二电压信号用于使得所述第七开关管M7导通。

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括环路补偿电容C1，所述环路补偿电容C1的一端与所述第一开关管M1的输入端以及所述第二开关管M2的输入端连接，所述环路补偿电容C1的另一端与所述供电模块的输出端连接。

9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括高压隔离电路模块和第三电路模块；

10.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述第三电路模块包括第五电阻R5和稳压二极管D1，所述第五电阻R5的一端作为所述第三电路模块的输入端与所述电源连接，所述第五电阻R5的另一端与所述稳压二极管D1的负极连接，所述稳压二极管D1的正极接地，所述稳压二极管D1的负极作为所述第三电路模块的输出端。

11.一种集成电路控制芯片，其特征在于，包括权利要求1-10中任一项所述的模块供电电路。

12.一种电池充电电路，其特征在于，包括权利要求11所述的集成电路控制芯片和所述集成电路控制芯片的外部电路。