CN115603557A - 芯片的短路保护电路 - Google Patents

Abstract

本公开涉及电路技术领域，具体涉及一种芯片的短路保护电路，包括：电荷泵模块、电压比较模块、可编程时钟产生模块和短路保护控制模块；电荷泵模块用于通过电荷泵模块的第一输出端输出正电荷泵电压信号，且通过电荷泵模块的第二输出端输出负电荷泵电压信号；短路保护控制模块用于响应于第一数字检测信号和第二数字检测信号中至少一项的逻辑值为1的时间大于或等于预设时长，通过短路保护控制模块的输出端输出第一控制信号，第一控制信号用于控制可编程时钟产生模块将时钟信号的信号频率设置为第一目标频率。当芯片的输出端发生短路时，为电荷泵提供较低的工作频率使得电荷泵的输出电流减小，如此减小了芯片短路时热效应，提高了芯片可靠性。

Description

芯片的短路保护电路

技术领域

本公开涉及电路技术领域，具体涉及一种芯片的短路保护电路。

背景技术

电荷泵，也称为开关电容式电压变换器，是一种利用 “快速”(flying)或“泵送”电容(而非电感或变压器)来储能的变换器，在微能量收集芯片中被广泛应用，例如带有电荷泵的RS232芯片。

通常，针对带有电荷泵的RS232芯片，RS232芯片的输出端是连接外部接口。在RS232芯片处于带电插拔等操作的情况下，往往会导致RS232芯片的输出端发生短路。由于RS232芯片内置有电荷泵电路，因此当RS232芯片的输出端发生短路时，电荷泵工作在高频场景下，使得电荷泵的输出电流增大，从而因长时间输出过高电流会导致芯片的各器件发烫甚至损坏，进而导致芯片失效。

发明内容

为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供一种芯片的短路保护电路。

第一方面，本公开实施例中提供了一种芯片的短路保护电路。

具体地，所述短路保护电路包括：电荷泵模块、电压比较模块、可编程时钟产生模块和短路保护控制模块；

所述电荷泵模块的第一输出端与所述电压比较模块的第一输入端连接且所述电荷泵模块的第二输出端与所述电压比较模块的第二输入端连接，所述电荷泵模块用于通过所述电荷泵模块的第一输出端输出正电荷泵电压信号，且通过所述电荷泵模块的第二输出端输出负电荷泵电压信号；

所述电压比较模块的第一输出端与所述可编程时钟产生模块的第一输入端连接，所述电压比较模块的第二输出端与所述可编程时钟产生模块的第二输入端连接，所述电压比较模块用于响应于所述正电荷泵电压信号大于或等于第一信号阈值，通过所述电压比较模块的第一输出端输出第一数字检测信号，且响应于所述负电荷泵电压信号小于或等于第二信号阈值，通过所述电压比较模块的第二输出端输出第二数字检测信号；

所述可编程时钟产生模块的输出端与所述电荷泵模块的输入端连接，且所述可编程时钟产生模块的第三输入端与所述短路保护控制模块的输出端连接，所述可编程时钟产生模块用于通过所述可编程时钟产生模块的输出端输出时钟信号，所述时钟信号用于控制所述电荷泵模块的工作频率；

所述短路保护控制模块的第一输入端与所述电压比较模块的第一输出端连接，所述短路保护控制模块的第二输入端与所述电压比较模块的第二输出端连接，所述短路保护控制模块用于响应于所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号中至少一项的逻辑值为1的时间大于或等于预设时长，通过所述短路保护控制模块的输出端输出第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述可编程时钟产生模块将所述时钟信号的信号频率设置为第一目标频率。

在本公开实施例的一种实施方式中，所述短路保护控制模块用于响应于所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号中至少一项的逻辑值为1的时间小于所述预设时长，通过所述短路保护控制模块的输出端输出第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述可编程时钟产生模块将所述时钟信号的信号频率设置为第二目标频率，所述第二目标频率大于所述第一目标频率。

在本公开实施例的一种实施方式中，所述短路保护控制模块用于响应于所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号的逻辑值均为0，通过所述短路保护控制模块的输出端输出所述第三控制信号，所述第三控制信号用于控制所述可编程时钟产生模块将所述时钟信号的信号频率设置为第三目标频率，所述第三目标频率大于所述第一目标频率。

在本公开实施例的一种实施方式中，所述短路保护控制模块包括：第一电路单元、第二电路单元和第三电路单元；

所述第一电路单元的输入端与所述电压比较模块的第一输出端连接，所述第一电路单元的第一输出端与第三电路单元的第一输入端连接，所述第一电路单元的第二输出端与第三电路单元的第二输入端连接；

所述第二电路单元的输入端与所述电压比较模块的第二输出端连接，所述第二电路单元的第一输出端与第三电路单元的第三输入端连接，所述第二电路单元的第二输出端与第三电路单元的第四输入端连接；

所述第三电路单元的输出端与所述可编程时钟产生模块的第三输入端连接。

在本公开实施例的一种实施方式中，所述第一电路单元由N个第一触发器组成；

所述N个第一触发器中，第i个第一触发器的一个数据锁存输出端与第i+1个第一触发器的数据输入端连接，第一个第一触发器的数据输入端和所述N个第一触发器的置位端均与所述电压比较模块的第一输出端连接，i≥1；

所述N个第一触发器中，最后一个第一触发器的数据输入端与所述第三电路单元的第一输入端连接，所述最后一个第一触发器的一个数据锁存输出端与所述第三电路单元的第二输入端连接。

在本公开实施例的一种实施方式中，所述第二电路单元由N个第二触发器组成；

所述N个第二触发器中，第j个第二触发器的一个数据锁存输出端与第j +1个第二触发器的数据输入端连接，第一个第二触发器的数据输入端和所述N个第二触发器的置位端均与所述电压比较模块的第二输出端连接，j≥1；

所述N个第二触发器中，最后一个第二触发器的数据输入端与所述第三电路单元的第三输入端连接，所述最后一个第二触发器的一个数据锁存输出端与所述第三电路单元的第四输入端连接。

在本公开实施例的一种实施方式中，所述第三电路单元包括第一与门、第二与门和与非门；

所述第一与门分别与所述最后一个第一触发器的数据输入端和所述最后一个第一触发器的一个数据锁存输出端连接；

所述第二与门分别与所述最后一个第二触发器的数据输入端和所述最后一个第二触发器的一个数据锁存输出端连接；

所述与非门分别与所述第一与门的输出端和所述第二与门的输出端连接，且所述与非门的输出端与所述可编程时钟产生模块的第三输入端连接。

在本公开实施例的一种实施方式中，所述短路保护控制模块还包括：第四电路单元；

所述第四电路单元的第一输入端与所述可编程时钟产生模块的输出端连接，所述第四电路单元的第二输入端输入芯片启动信号，所述第四电路单元用于响应于所述芯片启动信号的逻辑值为1，对通过所述可编程时钟产生模块的输出端输出的时钟信号分频，以得到分频时钟信号，并通过所述第四电路单元的输出端输出所述分频时钟信号。

在本公开实施例的一种实施方式中，所述N个第一触发器中每个第一触发器的时钟输入端均连接所述第四电路单元的输出端，预设时长根据所述N个第一触发器的个数和所述分频时钟信号的周期确定。

在本公开实施例的一种实施方式中，所述N个第二触发器中每个第二触发器的时钟输入端均连接所述第四电路单元的输出端，预设时长根据所述N个第二触发器的个数和所述分频时钟信号的周期确定。

第二方面，本公开实施例提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，其中，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现如第一方面和第一方面的任一项实施方式所述的方法。

第三方面，本公开实施例中提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现如第一方面和第一方面的任一项实施方式所述的方法。

根据本公开实施例提供的芯片的短路保护电路，包括电荷泵模块、电压比较模块、可编程时钟产生模块和短路保护控制模块；所述电荷泵模块的第一输出端与所述电压比较模块的第一输入端连接且所述电荷泵模块的第二输出端与所述电压比较模块的第二输入端连接，所述电荷泵模块用于通过所述电荷泵模块的第一输出端输出正电荷泵电压信号，且通过所述电荷泵模块的第二输出端输出负电荷泵电压信号；所述电压比较模块的第一输出端与所述可编程时钟产生模块的第一输入端连接，所述电压比较模块的第二输出端与所述可编程时钟产生模块的第二输入端连接，所述电压比较模块用于响应于所述正电荷泵电压信号大于或等于第一信号阈值，通过所述电压比较模块的第一输出端输出第一数字检测信号，且响应于所述负电荷泵电压信号小于或等于第二信号阈值，通过所述电压比较模块的第二输出端输出第二数字检测信号；所述可编程时钟产生模块的输出端与所述电荷泵模块的输入端连接，且所述可编程时钟产生模块的第三输入端与所述短路保护控制模块的输出端连接，所述可编程时钟产生模块用于通过所述可编程时钟产生模块的输出端输出时钟信号，所述时钟信号用于控制所述电荷泵模块的工作频率；所述短路保护控制模块的第一输入端与所述电压比较模块的第一输出端连接，所述短路保护控制模块的第二输入端与所述电压比较模块的第二输出端连接，所述短路保护控制模块用于响应于所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号中至少一项的逻辑值为1的时间大于或等于预设时长，通过所述短路保护控制模块的输出端输出第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述可编程时钟产生模块将所述时钟信号的信号频率设置为第一目标频率。通过该短路保护电路，当芯片的输出端发生短路时，即若所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号中至少一项的逻辑值为1的时间大于或等于预设时长，则通过所述短路保护控制模块的输出端输出第一控制信号，以控制所述可编程时钟产生模块将所述时钟信号的信号频率设置为第一目标频率，由于第一目标频率远远小于当芯片的输出端发生短路时电荷泵的工作频率，从而可以通过所述可编程时钟产生模块为电荷泵提供较低的工作频率，使得电荷泵的输出电流减小，如此减小芯片短路时系统热效应，提高芯片可靠性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中。

图1示出根据本公开实施例的芯片的短路保护电路的结构示意图之一。

图2示出根据本公开实施例的芯片的短路保护电路的结构示意图之二。

图3示出根据本公开实施例的芯片的短路保护电路的结构示意图之三。

图4示出根据本公开实施例的信号时序变化示意图。

具体实施方式

下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施例，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施例无关的部分。

在本公开中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不欲排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。

另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

在本公开中，如涉及对用户信息或用户数据的获取操作或向他人展示用户信息或用户数据的操作，则所述操作均为经用户授权、确认，或由用户主动选择的操作。

上文中提及，电荷泵，也称为开关电容式电压变换器，是一种利用 “快速”(flying)或“泵送”电容(而非电感或变压器)来储能的变换器，在微能量收集芯片中被广泛应用，例如带有电荷泵的RS232芯片。

通常，针对带有电荷泵的RS232芯片，RS232芯片的输出端是连接外部接口。在RS232芯片处于带电插拔等操作的情况下，往往会导致RS232芯片的输出端发生短路。由于RS232芯片内置有电荷泵电路，因此当RS232芯片的输出端发生短路时，电荷泵工作在高频场景下，使得电荷泵的输出电流增大，从而因长时间输出过高电流会导致芯片的各器件发烫甚至损坏，进而导致芯片失效。

基于上述技术缺陷，本公开实施例提供的芯片的短路保护电路，包括电荷泵模块、电压比较模块、可编程时钟产生模块和短路保护控制模块；所述电荷泵模块的第一输出端与所述电压比较模块的第一输入端连接且所述电荷泵模块的第二输出端与所述电压比较模块的第二输入端连接，所述电荷泵模块用于通过所述电荷泵模块的第一输出端输出正电荷泵电压信号，且通过所述电荷泵模块的第二输出端输出负电荷泵电压信号；所述电压比较模块的第一输出端与所述可编程时钟产生模块的第一输入端连接，所述电压比较模块的第二输出端与所述可编程时钟产生模块的第二输入端连接，所述电压比较模块用于响应于所述正电荷泵电压信号大于或等于第一信号阈值，通过所述电压比较模块的第一输出端输出第一数字检测信号，且响应于所述负电荷泵电压信号小于或等于第二信号阈值，通过所述电压比较模块的第二输出端输出第二数字检测信号；所述可编程时钟产生模块的输出端与所述电荷泵模块的输入端连接，且所述可编程时钟产生模块的第三输入端与所述短路保护控制模块的输出端连接，所述可编程时钟产生模块用于通过所述可编程时钟产生模块的输出端输出时钟信号，所述时钟信号用于控制所述电荷泵模块的工作频率；所述短路保护控制模块的第一输入端与所述电压比较模块的第一输出端连接，所述短路保护控制模块的第二输入端与所述电压比较模块的第二输出端连接，所述短路保护控制模块用于响应于所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号中至少一项的逻辑值为1的时间大于或等于预设时长，通过所述短路保护控制模块的输出端输出第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述可编程时钟产生模块将所述时钟信号的信号频率设置为第一目标频率。通过该短路保护电路，当芯片的输出端发生短路时，即若所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号中至少一项的逻辑值为1的时间大于或等于预设时长，则通过所述短路保护控制模块的输出端输出第一控制信号，以控制所述可编程时钟产生模块将所述时钟信号的信号频率设置为第一目标频率，由于第一目标频率远远小于当芯片的输出端发生短路时电荷泵的工作频率，从而可以通过所述可编程时钟产生模块为电荷泵提供较低的工作频率，使得电荷泵的输出电流减小，如此减小芯片短路时系统热效应，提高芯片可靠性。

图1示出根据本公开的实施例的芯片的短路保护电路的结构示意图。如图1所示，所述短路保护电路包括：电荷泵模块101、电压比较模块102、可编程时钟产生模块103和短路保护控制模块104。

其中，所述电荷泵模块101的第一输出端与所述电压比较模块102的第一输入端连接且所述电荷泵模块101的第二输出端与所述电压比较模块102的第二输入端连接，所述电荷泵模块101用于通过所述电荷泵模块101的第一输出端输出正电荷泵电压信号，且通过所述电荷泵模块101的第二输出端输出负电荷泵电压信号。

其中，所述电压比较模块102的第一输出端与所述可编程时钟产生模块103的第一输入端连接，所述电压比较模块102的第二输出端与所述可编程时钟产生模块103的第二输入端连接，所述电压比较模块102用于响应于所述正电荷泵电压信号大于或等于第一信号阈值，通过所述电压比较模块102的第一输出端输出第一数字检测信号，且响应于所述负电荷泵电压信号小于或等于第二信号阈值，通过所述电压比较模块102的第二输出端输出第二数字检测信号。

其中，所述可编程时钟产生模块103的输出端与所述电荷泵模块101的输入端连接，且所述可编程时钟产生模块103的第三输入端与所述短路保护控制模块104的输出端连接，所述可编程时钟产生模块103用于通过所述可编程时钟产生模块103的输出端输出时钟信号，所述时钟信号用于控制所述电荷泵模块101的工作频率。

其中，所述短路保护控制模块104的第一输入端与所述电压比较模块102的第一输出端连接，所述短路保护控制模块104的第二输入端与所述电压比较模块102的第二输出端连接，所述短路保护控制模块104用于响应于所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号中至少一项的逻辑值为1的时间大于或等于预设时长，通过所述短路保护控制模块104的输出端输出第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述可编程时钟产生模块103将所述时钟信号的信号频率设置为第一目标频率。

在本公开一实施方式中，所述电荷泵模块101可以理解为是一种电荷泵电路，本公开实施例对该电荷泵电路的类型不作限定。

在本公开一实施方式中，所述电压比较模块102可以理解为是一种电压比较器，具体可以参照相关技术中的内容，本公开实施例对此不作限定。

在本公开一实施方式中，所述正电荷泵电压信号和所述负电荷泵电压信号可以理解为是一种模拟信号。通过电压比较模块102，可将所述电荷泵电压信号和基准电压信号比较，以得到第一数字检测信号和第二数字检测信号，即第一数字检测信号和第二数字检测信号为0或1。即所述第一信号阈值和所述第二信号阈值作为基准电压信号，可以为预先设置的。

在本公开一实施方式中，所述短路保护电路还可以包括电阻，所述所述正电荷泵电压信号和所述负电荷泵电压信号可以经过所述电阻分压后，再分别输入到所述电压比较模块102的第一输入端和第二输入端。

在本公开一实施方式中，所述预设时长可以预先设置的时长。例如，所述预设时长为120ms。

示例性地，以所述预设时长为120ms、第一目标频率为125千赫兹为例。结合上述图1，所述可编程时钟产生模块103包括所述第一数字检测信号VP_det、所述第二数字检测信号VN_det和第一控制信号Short_Enb1这三个输入控制信号。对于VP_det、VN_det、Short_Enb1以及第一目标频率可以包括如下3种可能的情况，具体如下表1所示：

表1

如此，当包括电荷泵模块101的芯片发生短路时，电荷泵模块101的输出电流增大，所以电荷泵模块101持续工作在高频下，即只要VP_DET和VN_DET中至少一项的逻辑值为1的时间大于或等于120ms，则通过所述短路保护控制模块的输出端输出第一控制信号Short_Enb1为0。需要说明的是，当所述短路保护控制模块的输出端输出第一控制信号时，说明所述短路保护控制模块的短路保护功能开启，从而可以触发所述可编程时钟产生模块产生的时钟信号CLK的信号频率为125Khz（即第一目标频率）。

需要说明的是，所述第一目标频率小于芯片的输出端发生短路时未开启所述短路保护控制模块的短路保护功能时所述电荷泵模块的工作频率（例如400KHz），从而在芯片短路时电荷泵工作在125KHz频率下。如此，与在芯片短路时电荷泵工作在400KHz下相比，工作在125KHz频率下的电荷泵的输出电流减小，即通过开启所述短路保护控制模块，芯片短路时消耗的电流更小。

本公开实施例提供一种芯片的短路保护电路，当芯片的输出端发生短路时，即若所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号中至少一项的逻辑值为1的时间大于或等于预设时长，则通过所述短路保护控制模块的输出端输出第一控制信号，以控制所述可编程时钟产生模块将所述时钟信号的信号频率设置为第一目标频率，由于第一目标频率远远小于当芯片的输出端发生短路时电荷泵的工作频率，从而可以通过所述可编程时钟产生模块为电荷泵提供较低的工作频率，使得电荷泵的输出电流减小，如此减小芯片短路时系统热效应，提高芯片可靠性。

在本公开实施例的一种实施方式中，所述短路保护控制模块用于响应于所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号中至少一项的逻辑值为1的时间小于所述预设时长，通过所述短路保护控制模块的输出端输出第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述可编程时钟产生模块将所述时钟信号的信号频率设置为第二目标频率，所述第二目标频率大于所述第一目标频率。

在本公开一实施方式中，所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号中至少一项的逻辑值为1，表示芯片发生短路。由于所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号中至少一项的逻辑值为1的时间小于所述预设时长，即表示芯片开始进入短路，所述短路保护控制模块的短路保护还未开启，从而通过所述短路保护控制模块的输出端输出第二控制信号。

示例性地，以所述预设时长为120ms、第二目标频率为400千赫兹为例。结合上述图1，所述可编程时钟产生模块103包括所述第一数字检测信号VP_det、所述第二数字检测信号VN_det和第二控制信号Short_Enb2这三个输入控制信号。对于VP_det、VN_det、Short_Enb2以及第二目标频率可以包括如下3种可能的情况，具体如下表2所示：

表2

如此，当包括电荷泵模块101的芯片开始发生短路时，即VP_DET和VN_DET中至少一项的逻辑值为1的时间小于120ms，则通过所述短路保护控制模块的输出端输出第二控制信号Short_Enb1为1。需要说明的是，当所述短路保护控制模块的输出端输出第二控制信号时，说明所述短路保护控制模块的短路保护功能还未开启，从而可以触发所述可编程时钟产生模块将时钟信号CLK的信号频率设置为400Khz（即第二目标频率）。

需要说明的是，所述第二目标频率大于芯片的输出端未发生短路时电荷泵的工作频率（例如250Khz）。

在该实施方式中，所述短路保护控制模块用于响应于所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号中至少一项的逻辑值为1的时间小于所述预设时长，通过所述短路保护控制模块的输出端输出第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述可编程时钟产生模块将所述时钟信号的信号频率设置为第二目标频率，从而当芯片才开始发生短路时，可以将控制所述可编程时钟产生模块将所述时钟信号的信号频率设置为第二目标频率，从而当判断所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号中至少一项的逻辑值为1的时间大于或等于预设时长时，通过所述短路保护控制模块的输出端输出第一控制信号，以控制所述可编程时钟产生模块将所述时钟信号的信号频率设置为比所述第二目标频率小的第一目标频率。如此，可以避免电荷泵持续工作在高频场景下。

在本公开实施例的一种实施方式中，所述短路保护控制模块用于响应于所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号的逻辑值均为0，通过所述短路保护控制模块的输出端输出所述第三控制信号，所述第三控制信号用于控制所述可编程时钟产生模块将所述时钟信号的信号频率设置为第三目标频率，所述第三目标频率大于所述第一目标频率。

在本公开一实施方式中，当所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号的逻辑值均为0，意味着通过所述电荷泵模块的输出端输出的电荷泵电压信号的信号上限值和信号下限值均达到典型值，因此所述电荷泵模块的输出电压稳定，芯片未发生短路问题，从而无需开启所述短路保护控制模块的短路保护功能，通过所述短路保护控制模块的输出端输出所述第三控制信号。

在本公开实施方式中，由于芯片发生短路时所述电荷泵模块的工作频率大于芯片未发生短路时所述电荷泵模块的工作频率，因此所述第三目标频率小于所述第二目标频率。

示例性地，以第三目标频率为400千赫兹为例。结合上述图1，所述可编程时钟产生模块103包括所述第一数字检测信号VP_det、所述第二数字检测信号VN_det和第二控制信号Short_Enb2这三个输入控制信号。当VP_det为0且VN_det为0时、通过所述短路保护控制模块的输出端输出所述第三控制信号Short_Enb2为1，即未开启所述短路保护控制模块的短路保护功能。如此Short_Enb2可以用于控制所述可编程时钟产生模块将时钟信号的信号频率设置为第三目标频率（即400千赫兹）。

需要说明是，当芯片的短路撤销时，一开始电荷泵仍然工作在125KHz下，在该频率下，经过一段时间后电荷泵慢慢恢复正常典型值输出，一旦恢复正常典型值，VP_DET/VN_DET的逻辑值均为为0，短路保护电路输出Short_ENb逻辑值拉为1，即短路退出。如此，电荷泵的工作频率恢复到正常的400KHz和250KHz。

在该实施方式中，由于所述短路保护控制模块可以用于响应于所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号的逻辑值均为0，通过所述短路保护控制模块的输出端输出所述第三控制信号，所述第三控制信号用于控制所述可编程时钟产生模块将所述时钟信号的信号频率设置为第三目标频率，因此如果芯片的短路撤销，那么当所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号的逻辑值均为0，通过所述短路保护控制模块的输出端输出所述第三控制信号的逻辑值为1，即关闭短路保护控制模块的短路保护功能，从而电荷泵的工作频率恢复正常。

在本公开实施例的一种实施方式中，所述短路保护控制模块包括：第一电路单元、第二电路单元和第三电路单元。

其中，所述第一电路单元的输入端与所述电压比较模块的第一输出端连接，所述第一电路单元的第一输出端与第三电路单元的第一输入端连接，所述第一电路单元的第二输出端与第三电路单元的第二输入端连接。

其中，所述第二电路单元的输入端与所述电压比较模块的第二输出端连接，所述第二电路单元的第一输出端与第三电路单元的第三输入端连接，所述第二电路单元的第二输出端与第三电路单元的第四输入端连接。

其中，所述第三电路单元的输出端与所述可编程时钟产生模块的第三输入端连接。

在本公开一实施方式中，所述第一电路单元的输入端输入第一数字检测信号，所述第二电路单元的输入端输入第二数字检测信号，因此可以通过对第一数字检测信号和第二数字检测信号的逻辑值进行判断，以确定芯片是否发生短路；进一步地，在确定芯片发生短路且满足预设时长的情况下，通过所述第三电路单元的输出端输出第一控制信号以开启短路保护功能。

在本公开实施例的一种实施方式中，所述第一电路单元由N个第一触发器组成。

其中，所述N个第一触发器中，第i个第一触发器的一个数据锁存输出端与第i+1个第一触发器的数据输入端连接，第一个第一触发器的数据输入端和所述N个第一触发器的置位端均与所述电压比较模块的第一输出端连接，i≥1。

其中，所述N个第一触发器中，最后一个第一触发器的数据输入端与所述第三电路单元的第一输入端连接，所述最后一个第一触发器的一个数据锁存输出端与所述第三电路单元的第二输入端连接。

在该实施方式中，通过设置N个第一触发器，判断所述第一数字检测信号的逻辑值为1的时间是否大于或等于预设时长，从而避免将正电荷泵电压信号处于正常情况下（例如掉电压）未达到典型值误判为发生短路，从而提高了芯片的短路保护的准确度。

在本公开实施例的一种实施方式中，所述第二电路单元由N个第二触发器组成。

其中，所述N个第二触发器中，第j个第二触发器的一个数据锁存输出端与第j+1个第二触发器的数据输入端连接，第一个第二触发器的数据输入端和所述N个第二触发器的置位端均与所述电压比较模块的第二输出端连接，j≥1；

其中，所述N个第二触发器中，最后一个第二触发器的数据输入端与所述第三电路单元的第三输入端连接，所述最后一个第二触发器的一个数据锁存输出端与所述第三电路单元的第四输入端连接。

在该实施方式中，通过设置N个第二触发器，判断所述第二数字检测信号的逻辑值为1的时间是否大于或等于预设时长，从而避免将负电荷泵电压信号处于正常情况下（例如掉电压）未达到典型值误判为发生短路，从而提高了芯片的短路保护的准确度。

在本公开实施例的一种实施方式中，所述第三电路单元包括第一与门、第二与门和与非门。

其中，所述第一与门分别与所述最后一个第一触发器的数据输入端和所述最后一个第一触发器的一个数据锁存输出端连接。

其中，所述第二与门分别与所述最后一个第二触发器的数据输入端和所述最后一个第二触发器的一个数据锁存输出端连接。

其中，所述与非门分别与所述第一与门的输出端和所述第二与门的输出端连接，且所述与非门的输出端与所述可编程时钟产生模块的第三输入端连接。

示例性地，以预设时间为120ms，所述第一电路单元由3个第一触发器组成，所述第二电路单元由3个第二触发器组成为例。如图2所示为芯片的短路保护电路的结构示意图，3个第一触发器组分别为201、202和203，3个第二触发器分别为301、302、303，所述第三电路单元包括第一与门401、第二与门402和与非门403。其中，201的一个数据锁存输出端与202的数据输入端连接，202的一个数据锁存输出端与203的数据输入端连接，201的数据输入端和置位端、202置位端和203置位端均与所述电压比较模块102的第一输出端连接；301的一个数据锁存输出端与302的数据输入端连接，302的一个数据锁存输出端与303的数据输入端连接，301的数据输入端和置位端、302置位端和303置位端均与所述电压比较模块102的第二输出端连接；401分别与203的数据输入端和一个数据锁存输出端连接，402分别与303的数据输入端和一个数据锁存输出端连接，403分别与401的输出端和402的输出端连接，且403的输出端与所述可编程时钟产生模块的第三输入端连接。

在该实施方式中，由于所述第一与门分别与所述最后一个第一触发器的数据输入端和所述最后一个第一触发器的一个数据锁存输出端连接，所述第二与门分别与所述最后一个第二触发器的数据输入端和所述最后一个第二触发器的一个数据锁存输出端连接，所述与非门分别与所述第一与门的输出端和所述第二与门的输出端连接，且所述与非门的输出端与所述可编程时钟产生模块的第三输入端连接，因此当所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号中至少一项的逻辑值为1的时间大于或等于预设时长时，可以通过第一与门、第二与门和与非门的逻辑运算，可以得到第一控制信号，并通过所述与非门的输出端输出第一控制信号，从而所述第一控制信号用于控制所述可编程时钟产生模块将所述时钟信号的信号频率设置为第一目标频率。如此，可以使得芯片发生短路时，降低电荷泵的工作频率。

在本公开实施例的一种实施方式中，所述短路保护控制模块还包括：第四电路单元。

其中，所述第四电路单元的第一输入端与所述可编程时钟产生模块的输出端连接，所述第四电路单元的第二输入端输入芯片启动信号，所述第四电路单元用于响应于所述芯片启动信号的逻辑值为1，对通过所述可编程时钟产生模块的输出端输出的时钟信号分频，以得到分频时钟信号，并通过所述第四电路单元的输出端输出所述分频时钟信号。

在本公开实施例的一种实施方式中，所述N个第一触发器中每个第一触发器的时钟输入端均连接所述第四电路单元的输出端，预设时长根据所述N个第一触发器的个数和所述分频时钟信号的周期确定。

在该实施方式中，由于所述N个第一触发器中每个第一触发器的时钟输入端均连接所述第四电路单元的输出端，所述预设时长根据所述N个第一触发器的个数和所述分频时钟信号的周期确定，因此可以根据所述N个第一触发器的时钟输入端输入的分频时钟信号，判断所述第一数字检测信号的逻辑值为1的时间是否大于或等于预设时长。

在本公开实施例的一种实施方式中，所述N个第二触发器中每个第二触发器的时钟输入端均连接所述第四电路单元的输出端，预设时长根据所述N个第二触发器的个数和所述分频时钟信号的周期确定。

在该实施方式中，由于所述N个第二触发器中每个第二触发器的时钟输入端均连接所述第四电路单元的输出端，所述预设时长根据所述N个第二触发器的个数和所述分频时钟信号的周期确定，因此可以根据所述N个第二触发器的时钟输入端输入的分频时钟信号，判断所述第二数字检测信号的逻辑值为1的时间是否大于或等于预设时长。

示例性地，以预设时间为120ms为例，芯片开始短路时，所述可编程时钟产生模块的输出端输出的时钟信号的信号频率为400KHz为例。结合上述实施例中的图2，如图3所示芯片的短路保护电路的结构示意图，所述短路保护控制模块还可以包括第四电路单元501。当芯片启动信号处于高电平时， 501对时钟信号的信号频率进行14次分频，使得通过501的输出端输出分频时钟信号，所述分频时钟信号的一个周期为40ms。如此，需要设置3个第一触发器以判断第一数字检测信号的逻辑值为1的时间是否满足120ms，并设置3个第二触发器以判断第二数字检测信号的逻辑值为1的时间是否满足120ms。

具体地，对于第一数字检测信号VP_det和第二数字检测信号VN_det的不同逻辑值，可以如图4所示，分别对应输出一组Q0和Q1，以及一组Q0n和Q1n。当判断VP_det为1的时长达到120ms，Q0为1，Q1为0；当判断VN_det为1的时长达到120ms，Q0n为1，Q1为0。

在该实施方式中，所述第四电路单元用于响应于所述芯片启动信号的逻辑值为1，对通过所述可编程时钟产生模块的输出端输出的时钟信号分频，以得到分频时钟信号，从而所述分频时钟信号可以作为第一触发器和第二触发器的时钟输入端输入的信号，即所述N个第一触发器中每个第一触发器的时钟输入端均连接所述第四电路单元的输出端，所述N个第二触发器中每个第二触发器的时钟输入端均连接所述第四电路单元的输出端。如此，可以根据所述N个第一触发器或所述N个第二触发器的个数，以及所述分频时钟信号的周期确定所述预设时长，进而判断所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号中至少一项的逻辑值为1的时间是否大于或等于预设时长。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种芯片的短路保护电路，其特征在于，所述短路保护电路包括：电荷泵模块、电压比较模块、可编程时钟产生模块和短路保护控制模块；

所述电荷泵模块的第一输出端与所述电压比较模块的第一输入端连接且所述电荷泵模块的第二输出端与所述电压比较模块的第二输入端连接，所述电荷泵模块用于通过所述电荷泵模块的第一输出端输出正电荷泵电压信号，且通过所述电荷泵模块的第二输出端输出负电荷泵电压信号；

所述电压比较模块的第一输出端与所述可编程时钟产生模块的第一输入端连接，所述电压比较模块的第二输出端与所述可编程时钟产生模块的第二输入端连接，所述电压比较模块用于响应于所述正电荷泵电压信号大于或等于第一信号阈值，通过所述电压比较模块的第一输出端输出第一数字检测信号，且响应于所述负电荷泵电压信号小于或等于第二信号阈值，通过所述电压比较模块的第二输出端输出第二数字检测信号；

所述可编程时钟产生模块的输出端与所述电荷泵模块的输入端连接，且所述可编程时钟产生模块的第三输入端与所述短路保护控制模块的输出端连接，所述可编程时钟产生模块用于通过所述可编程时钟产生模块的输出端输出时钟信号，所述时钟信号用于控制所述电荷泵模块的工作频率；

所述短路保护控制模块的第一输入端与所述电压比较模块的第一输出端连接，所述短路保护控制模块的第二输入端与所述电压比较模块的第二输出端连接，所述短路保护控制模块用于响应于所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号中至少一项的逻辑值为1的时间大于或等于预设时长，通过所述短路保护控制模块的输出端输出第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述可编程时钟产生模块将所述时钟信号的信号频率设置为第一目标频率。

2.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述短路保护控制模块用于响应于所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号中至少一项的逻辑值为1的时间小于所述预设时长，通过所述短路保护控制模块的输出端输出第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述可编程时钟产生模块将所述时钟信号的信号频率设置为第二目标频率，所述第二目标频率大于所述第一目标频率。

3.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述短路保护控制模块用于响应于所述第一数字检测信号和所述第二数字检测信号的逻辑值均为0，通过所述短路保护控制模块的输出端输出所述第三控制信号，所述第三控制信号用于控制所述可编程时钟产生模块将所述时钟信号的信号频率设置为第三目标频率，所述第三目标频率大于所述第一目标频率。

4.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述短路保护控制模块包括：第一电路单元、第二电路单元和第三电路单元；

所述第一电路单元的输入端与所述电压比较模块的第一输出端连接，所述第一电路单元的第一输出端与第三电路单元的第一输入端连接，所述第一电路单元的第二输出端与第三电路单元的第二输入端连接；

所述第二电路单元的输入端与所述电压比较模块的第二输出端连接，所述第二电路单元的第一输出端与第三电路单元的第三输入端连接，所述第二电路单元的第二输出端与第三电路单元的第四输入端连接；

所述第三电路单元的输出端与所述可编程时钟产生模块的第三输入端连接。

5.根据权利要求4所述的短路保护电路，其特征在于，所述第一电路单元由N个第一触发器组成；

所述N个第一触发器中，第i个第一触发器的一个数据锁存输出端与第i+1个第一触发器的数据输入端连接，第一个第一触发器的数据输入端和所述N个第一触发器的置位端均与所述电压比较模块的第一输出端连接，i≥1；

所述N个第一触发器中，最后一个第一触发器的数据输入端与所述第三电路单元的第一输入端连接，所述最后一个第一触发器的一个数据锁存输出端与所述第三电路单元的第二输入端连接。

6.根据权利要求5所述的短路保护电路，其特征在于，所述第二电路单元由N个第二触发器组成；

所述N个第二触发器中，第j个第二触发器的一个数据锁存输出端与第j+1个第二触发器的数据输入端连接，第一个第二触发器的数据输入端和所述N个第二触发器的置位端均与所述电压比较模块的第二输出端连接，j≥1；

所述N个第二触发器中，最后一个第二触发器的数据输入端与所述第三电路单元的第三输入端连接，所述最后一个第二触发器的一个数据锁存输出端与所述第三电路单元的第四输入端连接。

7.根据权利要求6所述的短路保护电路，其特征在于，所述第三电路单元包括第一与门、第二与门和与非门；

所述第一与门分别与所述最后一个第一触发器的数据输入端和所述最后一个第一触发器的一个数据锁存输出端连接；

所述第二与门分别与所述最后一个第二触发器的数据输入端和所述最后一个第二触发器的一个数据锁存输出端连接；

所述与非门分别与所述第一与门的输出端和所述第二与门的输出端连接，且所述与非门的输出端与所述可编程时钟产生模块的第三输入端连接。

8.根据权利要求7所述的短路保护电路，其特征在于，所述短路保护控制模块还包括：第四电路单元；

所述第四电路单元的第一输入端与所述可编程时钟产生模块的输出端连接，所述第四电路单元的第二输入端输入芯片启动信号，所述第四电路单元用于响应于所述芯片启动信号的逻辑值为1，对通过所述可编程时钟产生模块的输出端输出的时钟信号分频，以得到分频时钟信号，并通过所述第四电路单元的输出端输出所述分频时钟信号。

9.根据权利要求8所述的短路保护电路，其特征在于，所述N个第一触发器中每个第一触发器的时钟输入端均连接所述第四电路单元的输出端，预设时长根据所述N个第一触发器的个数和所述分频时钟信号的周期确定。

10.根据权利要求8所述的短路保护电路，其特征在于，所述N个第二触发器中每个第二触发器的时钟输入端均连接所述第四电路单元的输出端，预设时长根据所述N个第二触发器的个数和所述分频时钟信号的周期确定。

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