CN116660614B

CN116660614B - 一种提高开关速度的电压检测电路

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Publication number: CN116660614B
Application number: CN202310954127.6A
Authority: CN
Inventors: 请求不公布姓名
Original assignee: Suzhou Baker Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Suzhou Baker Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2023-08-01
Filing date: 2023-08-01
Publication date: 2023-09-22
Anticipated expiration: 2043-08-01
Also published as: CN116660614A

Abstract

本发明公开了一种提高开关速度的电压检测电路，通过设置第一转换电路和第二转换电路，实现待检测电压到待检测电流的转换；设置第一电流镜电路和第二电流镜电路分别实现两个待检测电流的等比例复制；设置第一电压固定电路分别和第一电流镜电路以及输出端连接，能够使得第一电流镜电路的电压固定，避免第一电流镜电路在待检测电压翻转时响应速度较慢的问题；同时设置第二电压固定电路固定第三电流镜电路的电压，避免第三电流镜电路在待检测电压翻转时响应速度较慢的问题。当第一待检测电压与第二待检测电压突然翻转时，电压检测电路的输出电压具有较快的转换响应速度，增大了电压检测电路的应用范围，提高了应用该电压检测电路的功率电路的可靠性。

Description

一种提高开关速度的电压检测电路

技术领域

本发明涉及电压检测技术领域，具体涉及一种提高开关速度的电压检测电路。

背景技术

现有技术的电路结构中通常需要对电压进行检测，并根据电压的检测结果生成控制信号以对电路进行控制，从而保证电路的稳定运行。

当前采用电压检测电路对两个大小不同的电压进行检测比较时，是采用电流镜电路对两个电压转换得到的电流进行复制，基于复制后的结果确定两个电压的大小。

然而，当两个电压大小相差较大时，会使得电流镜电路中的开关管工作在饱和区；此时若两个电压发生翻转，工作在饱和区的开关管开关速度较慢，从而影响该电压检测电路的响应速度；使得应用该电压检测电路的功率电路的可靠性降低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种提高开关速度的电压检测电路，以解决现有技术中电压检测电路存在响应速度较慢的技术问题。

本发明实施例提供的技术方案如下：

本发明实施例第一方面提供一种提高开关速度的电压检测电路，包括：供电电路、第一转换电路、第二转换电路、第一电流镜电路、第二电流镜电路、第一电压固定电路、第三电流镜电路以及第二电压固定电路；

所述第一转换电路的第一端连接所述供电电路，所述第一转换电路的第二端连接所述第一电流镜电路的第一端，所述第一转换电路的第三端接收外部输入的第一待检测电压，所述第一转换电路将所述第一待检测电压转换为第一待检测电流，且将所述第一待检测电流输入至所述第一电流镜电路；

所述第一电流镜电路的第二端连接所述第一电压固定电路的第一端，所述第一电流镜电路的第三端接地，所述第一电流镜电路的第四端连接所述第一电压固定电路的第二端，所述第一电压固定电路的第三端连接所述供电电路，所述第一电压固定电路的第四端接地，所述第一电流镜电路用于将第一待检测电流复制输出至所述第一电压固定电路，所述第一电压固定电路用于根据所述第一待检测电流导通工作并固定所述第一电流镜电路的电压；

所述第二转换电路的第一端连接所述供电电路，所述第二转换电路的第二端连接所述第二电流镜电路的第一端，所述第二转换电路的第三端接收外部输入的第二待检测电压，第二转换电路将所述第二待检测电压转换为第二待检测电流，且将所述第二待检测电流输入至所述第二电流镜电路；

所述第二电流镜电路的第二端接地，所述第二电流镜电路的第三端连接所述第二电压固定电路的第一端，所述第二电流镜电路的第四端连接所述第二电压固定电路的第二端，所述第二电压固定电路的第三端连接所述供电电路，所述第二电压固定电路的第四端连接所述第三电流镜电路的第一端，所述第二电压固定电路的第五端连接所述第三电流镜电路的第二端，所述第三电流镜电路的第三端连接所述供电电路，所述第二电流镜电路用于将第二待检测电流复制输出至所述第二电压固定电路，所述第二电压固定电路用于将第二待检测电流输出至第三电流镜电路，所述第二电压固定电路用于根据所述第二待检测电流导通工作并固定所述第三电流镜电路的电压；

所述第一电压固定电路的第五端连接所述第二电压固定电路的第六端以及所述电压检测电路的输出端，所述第一电流镜电路中的第一待检测电流通过所述第一电压固定电路输出至所述输出端，所述第二电流镜电路中的第二待检测电流通过所述第二电压固定电路输出至所述输出端，所述输出端输出第一待检测电流和第二待检测电流比较结果。

可选地，所述第一转换电路包括：第一开关，和/或，所述第二转换电路包括第二开关；所述第一开关的第一端连接所述供电电路，所述第一开关的第二端连接所述第一电流镜电路的第一端，所述第一开关的第三端接收外部输入的第一待检测电压；所述第二开关的第一端连接所述供电电路，所述第二开关的第二端连接所述第二电流镜电路的第一端，所述第二开关的第三端接收外部输入的第二待检测电压。

可选地，所述第一电流镜电路包括：第三开关、第十七开关和第十九开关；所述第三开关的第一端连接所述第三开关的第二端、所述第十七开关的第一端、所述第十九开关的第一端以及所述第一转换电路的第二端，所述第三开关的第三端连接所述第十七开关的第二端、所述第十九开关的第二端并接地，所述第十七开关的第三端连接所述第一电压固定电路的第一端，所述第十九开关的第三端连接所述第一电压固定电路的第二端。

可选地，所述第一电压固定电路包括：第四电流镜电路、第一电压复制电路以及第一压降固定电路；所述第四电流镜电路的第一端连接所述第一电流镜电路的第二端，所述第四电流镜电路的第二端连接供电电路，所述第四电流镜电路的第三端连接所述第一电压复制电路的第一端；所述第一电压复制电路的第二端连接所述第一压降固定电路的第一端，所述第一电压复制电路的第三端连接所述第一电流镜电路的第四端，所述第一电压复制电路的第四端连接所述第二电压固定电路的第六端以及所述电压检测电路的输出端；所述第一压降固定电路的第二端接地。

可选地，所述第四电流镜电路包括：第十五开关和第十六开关，和/或，所述第一电压复制电路包括第二十一开关和第二十二开关；所述第十五开关的第一端连接所述第十五开关的第二端、第十六开关的第一端以及所述第一电流镜电路的第二端，所述第十五开关的第三端连接所述第十六开关的第二端以及所述供电电路，所述第十六开关的第三端连接所述第二十一开关的第一端、所述第二十一开关的第二端以及所述第二十二开关的第一端；所述第二十一开关的第三端连接所述第一压降固定电路的第一端，所述第二十二开关的第二端连接所述第一电流镜电路的第四端，所述第二十二开关的第三端连接第二电压固定电路的第六端以及所述电压检测电路的输出端。

可选地，所述第一压降固定电路包括：第二二极管或第十八开关；所述第二二极管的阳极连接所述第一电压复制电路的第二端，所述第二二极管的阴极接地；或者，所述第十八开关的第一端连接所述第十八开关的第二端以及所述第一电压复制电路的第二端，所述第十八开关的第三端接地。

可选地，所述第二电流镜电路包括：第四开关、第五开关和第十二开关；所述第四开关的第一端连接所述第四开关的第二端、所述第五开关的第一端、所述第十二开关的第一端以及所述第二转换电路的第二端，所述第四开关的第三端连接所述第五开关的第二端、所述第十二开关的第二端并接地，所述第五开关的第三端连接所述第二电压固定电路的第一端，所述第十二开关的第三端连接所述第二电压固定电路的第二端。

可选地，第二电压固定电路包括：第二电压复制电路、第五电流镜电路、第三电压复制电路以及第二压降固定电路；所述第二电压复制电路的第一端连接所述第二电流镜电路的第三端，所述第二电压复制电路的第二端连接所述第五电流镜电路的第一端，所述第二电压复制电路的第三端连接所述第一电压固定电路的第五端以及所述电压检测电路的输出端，所述第二电压复制电路的第四端连接所述第三电流镜电路的第一端；所述第五电流镜电路的第二端连接所述供电电路，所述第五电流镜电路的第三端连接所述第三电压复制电路的第一端；所述第三电压复制电路的第二端连接所述第二压降固定电路的第一端，所述第三电压复制电路的第三端连接所述第二电流镜电路的第四端，第三电压复制电路的第四端连接所述第三电流镜电路的第二端；所述第二压降固定电路的第二端接地。

可选地，所述第二电压复制电路包括：第八开关和第二十开关，和/或，所述第五电流镜电路包括第六开关和第七开关，和/或，所述第三电压复制电路包括第九开关和第十开关；所述第八开关的第一端连接所述第八开关的第二端、所述第二十开关的第一端以及所述第二电流镜电路的第三端，所述第八开关的第三端连接所述第五电流镜电路的第一端，所述第二十开关的第二端连接所述第一电压固定电路的第五端以及所述电压检测电路的输出端，所述第二十开关的第三端连接所述第三电流镜电路的第一端；所述第六开关的第一端连接所述第六开关的第二端、所述第七开关的第一端以及所述第二电压复制电路的第二端，所述第六开关的第三端连接所述第七开关的第二端以及所述供电电路，所述第七开关的第三端连接第三电压复制电路的第一端；所述第九开关的第一端连接所述第九开关第二端、所述第十开关的第一端以及所述第五电流镜电路的第三端，所述第九开关的第三端连接所述第二压降固定电路的第一端，所述第十开关的第二端连接所述第二电流镜电路的第四端，所述第十开关的第三端连接所述第三电流镜电路的第二端。

可选地，所述第二压降固定电路包括第一二极管或第十一开关；所述第一二极管的阳极连接所述第三电压复制电路的第二端，所述第一二极管的阴极接地；所述第十一开关的第一端连接所述第十一开关的第二端以及所述第三电压复制电路的第二端，所述第十一开关的第三端接地。

可选地，所述第三电流镜电路包括第十三开关和第十四开关；所述第十三开关的第一端连接所述第十三开关的第二端、所述第十四开关的第一端以及所述第二电压固定电路的第五端，所述第十三开关的第三端连接所述第十四开关的第二端以及所述供电电路，所述第十四开关的第三端连接所述第二电压固定电路的第四端。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供的提高开关速度的电压检测电路，通过设置第一转换电路和第二转换电路，实现待检测电压到待检测电流的转换；设置第一电流镜电路和第二电流镜电路分别实现两个待检测电流的等比例复制；设置第一电压固定电路分别和第一电流镜电路以及输出端连接，能够使得第一电流镜电路的电压固定，避免第一电流镜电路在待检测电压翻转时响应速度较慢的问题；同时设置第二电压固定电路固定第三电流镜电路的电压，避免第三电流镜电路在待检测电压翻转时响应速度较慢的问题。由此，采用该电压检测电路解决了现有技术中电压检测电路存在响应速度较慢的技术问题。当第一待检测电压与第二待检测电压突然翻转时，电压检测电路的输出电压具有较快的转换响应速度，增大了电压检测电路的应用范围，提高了应用该电压检测电路的功率电路的可靠性。

本发明实施例提供的提高开关速度的电压检测电路，决定输出端上拉电流和输出端下拉电流的开关即第十四开关和第十九开关两端的电压差均为固定电压，无论第一待检测电压和第二待检测电压之间的压差多大，都不会影响到第十四开关和第十九开关两端的电压差，即不会影响开关的开关速度，避免了电压检测电路输出电压的转换响应速度受到影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术中电压检测电路的结构示意图；

图2为本发明实施例中提高开关速度的电压检测电路的结构框图；

图3为本发明实施例中提高开关速度的电压检测电路的结构示意图；

图4为本发明实施例中另一提高开关速度的电压检测电路的结构示意图；

图5为本发明实施例中再一提高开关速度的电压检测电路的结构示意图；

图6为本发明实施例中又一提高开关速度的电压检测电路的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术中所述，当前采用电流镜电路进行电压检测时，若两个电压大小相差较大，会使得电流镜电路中的开关管工作在饱和区；此时若两个电压发生翻转，工作在饱和区的开关管开关速度较慢，从而影响该电压检测电路的响应速度；使得应用该电压检测电路的功率电路的可靠性降低。

例如，采用如图1所示的电压检测电路进行电压检测时，当第一待检测电压VP大于第二待检测电压VN时，第二十三三极管Q23发射极和基极之间的电压差小于第二十四三极管Q24发射极和基极之间的电压差，因此，流过第二十三三极管Q23的电流小于流过第二十四三极管Q24的电流；且此时，由图1所示的电路结构可知，第二十五三极管Q25与第三十三极管Q30、第二十六三极管Q26与第二十七三极管Q27以及第二十八三极管Q28与第二十九三极管Q29均构成等比例的电流镜，因此，输出端VOUT的上拉电流等于流过第二十四三极管Q24之间的电流，输出端VOUT的下拉电流等于流过第二十三三极管Q23的电流，故此时，由于输出端VOUT的上拉电流大于下拉电流，因此，输出端VOUT为高电平；同理，当第一待检测电压VP小于第二待检测电压VN时，输出端VOUT为低电平。

但是，当第一待检测电压VP与第二待检测电压VN之间的压差较大时，会导致上拉电流或者下拉电流较大，如当上拉电流较大时，输出端VOUT很大，从而导致第二十九三极管Q29的发射极和集电极之间的压差很小，使得第二十九三极管Q29工作于饱和区，之后，当第一待检测电压VP与第二待检测电压VN突然翻转，需要将输出端VOUT转换为低电平的情况时，由于第二十九三极管Q29工作于饱和区，其开关速度较慢，从而导致输出端VOUT的转换响应速度较慢；而当下拉电流较大时，输出端VOUT很小，从而导致第三十三极管Q30的发射极和集电极之间的压差很小，使得第三十三极管Q30工作于饱和区，之后，当第一待检测电压VP与第二待检测电压VN突然翻转，需要将输出端VOUT转换为高电平的情况时，由于第三十三极管Q30工作于饱和区，其开关速度较慢，从而导致输出端VOUT的转换响应速度较慢。

此外，图1所示的现有技术中的电压检测电路也可以采用MOS管工艺，即此时，图1中的各个开关管均采用MOS管，此时，当上拉电流或者下拉电流较大时，也会导致相应MOS管的漏极和源极之间的压差很小，使得相应MOS管工作于深线性区，从而导致输出端VOUT的转换响应速度较慢。

由此可知，当第一待检测电压VP与第二待检测电压VN之间的压差较大时，会大大降低现有的电压检测电路中决定电流大小的开关管的开关速度，从而降低电压检测电路输出电压的转换响应速度，使得应用该电压检测电路的功率电路的可靠性降低。有鉴于此，本发明实施例提供一种提高开关速度的电压检测电路，以解决现有技术中电压检测电路存在响应速度较慢的技术问题。

下面将结合附图对本发明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，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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，或一体地连接；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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供一种提高开关速度的电压检测电路，如图2所示，包括：供电电路10、第一转换电路20、第二转换电路30、第一电流镜电路40、第二电流镜电路50、第一电压固定电路60、第三电流镜电路70以及第二电压固定电路80。

第一转换电路20的第一端连接供电电路10，第一转换电路20的第二端连接第一电流镜电路40的第一端，第一转换电路20的第三端接收外部输入的第一待检测电压，第一转换电路20将第一待检测电压转换为第一待检测电流，且将第一待检测电流输入至第一电流镜电路40。

第一电流镜电路40的第二端连接第一电压固定电路60的第一端，第一电流镜电路40的第三端接地，第一电流镜电路40的第四端连接第一电压固定电路60的第二端，第一电压固定电路60的第三端连接供电电路10，第一电压固定电路60的第四端接地，第一电流镜电路40用于将第一待检测电流复制输出至第一电压固定电路60，第一电压固定电路60用于根据第一待检测电流导通工作并固定第一电流镜电路40的电压。

第二转换电路30的第一端连接供电电路10，第二转换电路30的第二端连接第二电流镜电路50的第一端，第二转换电路30的第三端接收外部输入的第二待检测电压，第二转换电路30将第二待检测电压转换为第二待检测电流，且将第二待检测电流输入至第二电流镜电路50。

第二电流镜电路50的第二端接地，第二电流镜电路50的第三端连接第二电压固定电路80的第一端，第二电流镜电路50的第四端连接第二电压固定电路80的第二端，第二电压固定电路80的第三端连接供电电路10，第二电压固定电路80的第四端连接第三电流镜电路70的第一端，第二电压固定电路80的第五端连接第三电流镜电路70的第二端，第三电流镜电路70的第三端连接供电电路10，第二电流镜电路50用于将第二待检测电流复制输出至第二电压固定电路80，第二电压固定电路80用于将第二待检测电流输出至第三电流镜电路70，第二电压固定电路80用于根据第二待检测电流导通工作并固定第三电流镜电路70的电压。

第一电压固定电路60的第五端连接第二电压固定电路80的第六端以及电压检测电路的输出端，第一电流镜电路40中的第一待检测电流通过第一电压固定电路60输出至输出端，第二电流镜电路50中的第二待检测电流通过第二电压固定电路80输出至输出端，输出端输出第一待检测电流和第二待检测电流比较结果。

在一实施方式中，第一转换电路包括：第一开关，和/或，第二转换电路包括第二开关；第一开关的第一端连接供电电路，第一开关的第二端连接第一电流镜电路的第一端，第一开关的第三端接收外部输入的第一待检测电压；第二开关的第一端连接供电电路，第二开关的第二端连接第二电流镜电路的第一端，第二开关的第三端接收外部输入的第二待检测电压。

具体地，如图3所示，供电电路包括第一电流源A1和外部电源VCC。第一电流源A1的一端连接外部电源VCC，即外部电源VCC为第一电流源A1提供电压；同时外部电源VCC为第一电压固定电路、第二电压固定电路以及第三电流镜电路提供工作所需电压。其中，当第一开关和第二开关均为三极管时，电路上电后，第一电流源A1将第一三极管Q1的发射极电压和第二三极管Q2的发射极电压均上拉至外部电源VCC，此时，第一三极管Q1的控制端输入第一待检测电压VP，第二三极管Q2的控制端输入第二待检测电压VN，其中第一待检测电压VP和第二待检测电压VN相对于外部电源VCC均为低电平，因此，第一三极管Q1和第二三极管Q2导通；同时，由图3中的电路结构可知，第一三极管Q1和第二三极管Q2的发射极电压为VP+VBE和VN+VBE两者中的较小者。此外，第一待检测电压VP经过第一三极管Q1后转换为第一待检测电流I1,第二待检测电压VN经过第二三极管Q2后转换为第二待检测电流I2。

在一实施方式中，第一电流镜电路包括：第三开关、第十七开关和第十九开关；第三开关的第一端连接第三开关的第二端、第十七开关的第一端、第十九开关的第一端以及第一转换电路的第二端，第三开关的第三端连接第十七开关的第二端、第十九开关的第二端并接地，第十七开关的第三端连接第一电压固定电路的第一端，第十九开关的第三端连接第一电压固定电路的第二端。

具体地，如图3所示，当第一电流镜电路中的三个开关均为三极管时，第一转换电路输出的第一待检测电流l1拉高第三三极管Q3、第十七三极管Q17和第十九三极管Q19的控制端电压，第三三极管Q3、第十七三极管Q17和第十九三极管Q19导通；同时第一三极管Q1与第三三极管Q3串联连接，即流过第三三极管Q3中的电流为第一待检测电流I1，此时，由于第三三极管Q3、第十七三极管Q17和第十九三极管Q19构成等比例电流镜，因此，流过第三三极管Q3、第十七三极管Q17和第十九三极管Q19中的电流均为第一待检测电流I1。另外，第三三极管Q3的集电极与基极相连，因此，第三三极管Q3集电极的电压等于基极和发射极之间的电压差VBE，故此时，第一三极管Q1的集电极和发射极之间的电压差等于VP或VN中的较小者，并且VP和VN是大于使三极管进入饱和区的电压，第三三极管Q3的集电极和发射极之间的电压差等于VBE。

在一实施方式中，第一电压固定电路包括：第四电流镜电路、第一电压复制电路以及第一压降固定电路；第四电流镜电路的第一端连接第一电流镜电路的第二端，第四电流镜电路的第二端连接供电电路，第四电流镜电路的第三端连接第一电压复制电路的第一端；第一电压复制电路的第二端连接第一压降固定电路的第一端，第一电压复制电路的第三端连接第一电流镜电路的第四端，第一电压复制电路的第四端连接第二电压固定电路的第六端以及电压检测电路的输出端；第一压降固定电路的第二端接地。

在一实施方式中，第四电流镜电路包括：第十五开关和第十六开关，和/或，第一电压复制电路包括第二十一开关和第二十二开关；第十五开关的第一端连接第十五开关的第二端、第十六开关的第一端以及第一电流镜电路的第二端，第十五开关的第三端连接第十六开关的第二端以及供电电路，第十六开关的第三端连接第二十一开关的第一端、第二十一开关的第二端以及第二十二开关的第一端；第二十一开关的第三端连接第一压降固定电路的第一端，第二十二开关的第二端连接第一电流镜电路的第四端，第二十二开关的第三端连接第二电压固定电路的第六端以及电压检测电路的输出端。

在一实施方式中，第一压降固定电路包括：第二二极管或第十八开关；第二二极管的阳极连接第一电压复制电路的第二端，第二二极管的阴极接地；或者，第十八开关的第一端连接第十八开关的第二端以及第一电压复制电路的第二端，第十八开关的第三端接地。

具体地，如图3所示，当上述开关均为三极管且第一压降固定电路采用第二二极管时，由于第十七三极管Q17导通，第十五三极管Q15和第十六三极管Q16的控制端通过第十七三极管Q17接地，即第十五三极管Q15和第十六三极管Q16的控制端电压被拉低，第十五三极管Q15和第十六三极管Q16导通，之后，第十六三极管Q16拉高第二十一三极管Q21和第二十二三极管Q22的控制端电压，第二十一三极管Q21和第二十二三极管Q22导通，因此，第二二极管D2的阳极电压通过第二十一三极管Q21和第十六三极管Q16被拉高，第二二极管D2导通。

同时，由于第十七三极管Q17与第十五三极管Q15串联连接，因此，流过第十五三极管Q15中的电流也为第一待检测电流I1，此时，由于第十五三极管Q15和第十六三极管Q16构成等比例电流镜，因此，第十六三极管Q16中流过的电流即为第一待检测电流I1，故此时，与第十六三极管Q16串联连接的第二十一三极管Q21和第二二极管D2中的电流即为第一待检测电流I1；同时，由于第二十二三极管Q22与第十九三极管Q19串联连接，因此，流过第二十二三极管Q22中的电流即为第一待检测电流I1，故此时，输出端VOUT处的下拉电流即为第一待检测电流I1。

另外，由于第十五三极管Q15的基极和集电极相连，因此，第十五三极管Q15的集电极和发射极之间的电压差等于VBE，由此，第十七三极管Q17的集电极和发射极之间的电压差等于VCC-VBE；同时，第二十一三极管Q21的基极和集电极相连，因此，第二十一三极管Q21的集电极和发射极之间的电压差等于VBE，由此，第十六三极管Q16的集电极和发射极之间的电压差等于VCC-VBE-VD2，其中VD2为第二二极管D2的正向压降；由于流过第二十一三极管Q21和流过第二十二三极管Q22中的电流均为第一待检测电流I1，且第二十一三极管Q21和第二十二三极管Q22的基极相连，因此，第二十一三极管Q21和第二十二三极管Q22的发射极电压相等，此时，第二十一三极管Q21的发射极电压等于VD2，因此，第二十二三极管Q22的发射极电压也等于VD2，故此时，第十九三极管Q19的集电极和发射极之间的电压差等于VD2。

在一实施方式中，第二电流镜电路包括：第四开关、第五开关和第十二开关；第四开关的第一端连接第四开关的第二端、第五开关的第一端、第十二开关的第一端以及第二转换电路的第二端，第四开关的第三端连接第五开关的第二端、第十二开关的第二端并接地，第五开关的第三端连接第二电压固定电路的第一端，第十二开关的第三端连接第二电压固定电路的第二端。

具体地，如图3所示，当第二电流镜电路中的三个开关均为三极管时，第二转换电路输出的第二待检测电流l2拉高第四三极管Q4、第五三极管Q5和第十二三极管Q12的控制端电压，第四三极管Q4、第五三极管Q5和第十二三极管Q12导通。同时，第二三极管Q2与第四三极管Q4串联连接，即流过第四三极管Q4中的电流为第二待检测电流I2，此时，由于第四三极管Q4、第五三极管Q5和第十二三极管Q12构成等比例电流镜，因此，流过第四三极管Q4、第五三极管Q5和第十二三极管Q12中的电流均为第二待检测电流I2。另外，第四三极管Q4的集电极与基极相连，因此，第四三极管Q4集电极的电压等于基极和发射极之间的电压差VBE，故此时，第二三极管Q2的集电极和发射极之间的电压差等于VP或VN中的较小者，并且VP和VN是大于使三极管进入饱和区的电压，第四三极管Q4的集电极和发射极之间的电压差等于VBE。

在一实施方式中，第二电压固定电路包括：第二电压复制电路、第五电流镜电路、第三电压复制电路以及第二压降固定电路；第二电压复制电路的第一端连接第二电流镜电路的第三端，第二电压复制电路的第二端连接第五电流镜电路的第一端，第二电压复制电路的第三端连接第一电压固定电路的第五端以及电压检测电路的输出端，第二电压复制电路的第四端连接第三电流镜电路的第一端；第五电流镜电路的第二端连接供电电路，第五电流镜电路的第三端连接第三电压复制电路的第一端；第三电压复制电路的第二端连接第二压降固定电路的第一端，第三电压复制电路的第三端连接第二电流镜电路的第四端，第三电压复制电路的第四端连接第三电流镜电路的第二端；第二压降固定电路的第二端接地。

在一实施方式中，第二电压复制电路包括：第八开关和第二十开关，和/或，第五电流镜电路包括第六开关和第七开关，和/或，第三电压复制电路包括第九开关和第十开关。

第八开关的第一端连接第八开关的第二端、第二十开关的第一端以及第二电流镜电路的第三端，第八开关的第三端连接第五电流镜电路的第一端，第二十开关的第二端连接第一电压固定电路的第五端以及电压检测电路的输出端，第二十开关的第三端连接第三电流镜电路的第一端。

第六开关的第一端连接第六开关的第二端、第七开关的第一端以及第二电压复制电路的第二端，第六开关的第三端连接第七开关的第二端以及供电电路，第七开关的第三端连接第三电压复制电路的第一端。

第九开关的第一端连接第九开关第二端、第十开关的第一端以及第五电流镜电路的第三端，第九开关的第三端连接第二压降固定电路的第一端，第十开关的第二端连接第二电流镜电路的第四端，第十开关的第三端连接第三电流镜电路的第二端。

在一实施方式中，第二压降固定电路包括第一二极管或第十一开关；第一二极管的阳极连接第三电压复制电路的第二端，第一二极管的阴极接地；第十一开关的第一端连接第十一开关的第二端以及第三电压复制电路的第二端，第十一开关的第三端接地。

在一实施方式中，第三电流镜电路包括第十三开关和第十四开关；第十三开关的第一端连接第十三开关的第二端、第十四开关的第一端以及第二电压固定电路的第五端，第十三开关的第三端连接第十四开关的第二端以及供电电路，第十四开关的第三端连接第二电压固定电路的第四端。

具体地，如图3所示，当上述开关均为三极管且第二压降固定电路采用第一二极管时，由于第五三极管Q5导通，第八三极管Q8和第二十三极管Q20的控制端电压通过第五三极管Q5被拉低，第八三极管Q8和第二十三极管Q20导通，此时，第六三极管Q6和第七三极管Q7的控制端电压通过第八三极管Q8和第五三极管Q5被拉低，第六三极管Q6和第七三极管Q7导通；之后，第九三极管Q9和第十三极管Q10的控制端电压被第七三极管Q7拉高，第九三极管Q9和第十三极管Q10导通，由此，第一二极管D1的阳极电压通过第九三极管Q9和第七三极管Q7被拉高，第一二极管D1导通，第十三三极管Q13和第十四三极管Q14的控制端电压通过第十三极管Q10和第十二三极管Q12被拉低，第十三三极管Q13和第十四三极管Q14导通。

同时，由于第五三极管Q5与第八三极管Q8和第六三极管Q6串联连接，因此，流过第八三极管Q8和第六三极管Q6中的电流也为第二待检测电流I2，此时，由于第六三极管Q6和第七三极管Q7构成等比例电流镜，因此，第七三极管Q7中流过的电流即为第二待检测电流I2，故此时，与第七三极管Q7串联连接的第九三极管Q9和第一二极管D1中的电流即为第二待检测电流I2；同时，由于第十二三极管Q12与第十三极管Q10和第十三三极管Q13串联连接，因此，流过第十三极管Q10和第十三三极管Q13中的电流即为第二待检测电流I2，此时，由于第十三三极管Q13和第十四三极管Q14构成等比例电流镜，因此，流过第十四三极管Q14中的电流也为第二待检测电流I2，又由于第十四三极管Q14和第二十三极管Q20串联连接，因此，流过第二十三极管Q20中的电流即为第二待检测电流I2，故此时，输出端VOUT处的上拉电流即为第二待检测电流I2。

另外，由于第六三极管Q6以及第八三极管Q8的基极均和其集电极相连，因此，第六三极管Q6和第八三极管Q8的集电极和发射极之间的电压差均等于VBE，由此，第五三极管Q5的集电极和发射极之间的电压差等于VCC-2*VBE；第九三极管Q9的基极和集电极相连，因此，第九三极管Q9的集电极和发射极之间的电压差等于VBE，由此，第七三极管Q7的集电极和发射极之间的电压差等于VCC-VBE-VD1，其中VD1为第一二极管D1的正向压降；同时，第十三三极管Q13的基极和集电极相连，因此，第十三三极管Q13的集电极和发射极之间的电压差等于VBE，同时，由于流过第九三极管Q9和流过第十三极管Q10中的电流均为第二待检测电流I2，且第九三极管Q9和第十三极管Q10的基极相连，因此，第九三极管Q9和第十三极管Q10的发射极电压相等，并且第九三极管Q9的发射极电压等于VD1，因此，第十三极管Q10的发射极电压也等于VD1，故此时，第十二三极管Q12的集电极和发射极之间的电压差等于VD1，第十三极管Q10的集电极和发射极之间的电压差等于VCC-VBE-VD1。

第二十三极管Q20的基极和第八三极管Q8的基极连接，则第二十三极管Q20的基极电压与第八三极管Q8的基极电压相等，即此时，第二十三极管Q20的基极电压等于VCC-2*VBE，且由于流过第八三极管Q8、第六三极管Q6和第二十三极管Q20的电流均为第二待检测电流I2，因此，第八三极管Q8、第六三极管Q6和第二十三极管Q20的基极和发射极之间的电压差相等，故此时，第二十三极管Q20的发射极电压，即第十四三极管Q14的集电极电压等于VCC-VBE，因此，第十四三极管Q14的集电极和发射极之间的电压差等于VBE。

由上述分析可知，输出端VOUT处的上拉电流为流过第二十三极管Q20中的电流，而第二十三极管Q20中的电流是由第十四三极管Q14输出的，即第二十三极管Q20是被动流过电流，或者说第二十三极管Q20不是决定电流大小的开关管，即，输出端VOUT处的上拉电流是由第十四三极管Q14决定的，而根据上述分析，第十四三极管Q14的集电极和发射极之间的电压差等于VBE，即该电压不受到第二待检测电压的影响；同理，输出端VOUT处的下拉电流为流过第二十二三极管Q22中的电流，而第二十二三极管Q22中的电流是由第十九三极管Q19输出的，即第二十二三极管Q22是被动流过电流，或者说第二十二三极管Q22不是决定电流大小的开关管，即输出端VOUT处的下拉电流是由第十九三极管Q19决定的，而根据上述分析，第十九三极管Q19的集电极和发射极之间的电压差等于VD2，即该电压不受到第一待检测电压的影响。

当第一待检测电压VP大于第二待检测电压VN时，第一三极管Q1的发射极和基极之间的电压差低于第二三极管Q2的发射极和基极之间的电压差，流过第一三极管Q1的第一待检测电流I1小于流过第二三极管Q2的第二待检测电流I2，即输出端VOUT处的上拉第二待检测电流I2大于输出端VOUT处的下拉第一待检测电流I1，因此，输出端VOUT为高电平；当第一待检测电压VP小于第二待检测电压VN时，第一三极管Q1的发射极和基极之间的电压差大于第二三极管Q2的发射极和基极之间的电压差，流过第一三极管Q1的第一待检测电流I1大于流过第二三极管Q2的第二待检测电流I2，即输出端VOUT处的上拉第二待检测电流I2小于输出端VOUT处的下拉第一待检测电流I1，因此，输出端VOUT为低电平。

本发明实施例提供的提高开关速度的电压检测电路，决定输出端上拉电流和输出端下拉电流的开关即第十四开关和第十九开关的两端电压差均为固定电压，无论第一待检测电压和第二待检测电压之间的压差多大，都不会影响到第十四开关和第十九开关的两端电压差，即不会影响开关的开关速度，避免了电压检测电路输出电压的转换响应速度受到影响。

在一实施方式中，当第一压降固定电路和第二压降固定电路分别采用第十八开关和第十一开关时，例如，采用图4所示的第十八三极管Q18和第十一三极管Q11，此时第十二三极管Q12和第十九三极管Q19的集电极和发射极之间的电压差分别等于VBE11和VBE18，其中VBE11和VBE18分别是第十一三极管Q11和第十八三极管Q18的基极和发射极之间的电压差，而第二十三极管Q20的发射极电压不受影响，即第十四三极管Q14的集电极和发射极之间的电压差等于VBE。由此，当第一压降固定电路和第二压降固定电路分别采用第十八开关和第十一开关时，该电压检测电路的转换响应速度也不会受到影响。

在一实施方式中，该电压检测电路中的开关除了采用三极管外，也可以采用MOS管工艺，此时，可以得到如图5和图6所示的结构。同时，当开关采用MOS管时，如图5和图6所示，第一压降固定电路可以采用第二二极管D2也可以采用第十八MOS管M18，第二压降固定电路可以采用第一二极管D1也可以采用第十一MOS管M11。当在电路中采用MOS作为开关时，与采用三极管类似，无论第一待检测电压和第二待检测电压的压差多大，均不会使得MOS管工作于深线性区，即不会降低MOS管的开关速度。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims

1.一种提高开关速度的电压检测电路，其特征在于，包括：供电电路、第一转换电路、第二转换电路、第一电流镜电路、第二电流镜电路、第一电压固定电路、第三电流镜电路以及第二电压固定电路；

所述第二转换电路的第一端连接所述供电电路，所述第二转换电路的第二端连接所述第二电流镜电路的第一端，所述第二转换电路的第三端接收外部输入的第二待检测电压，所述第二转换电路将所述第二待检测电压转换为第二待检测电流，且将所述第二待检测电流输入至所述第二电流镜电路；

2.根据权利要求1所述的提高开关速度的电压检测电路，其特征在于，所述第一转换电路包括：第一开关，和/或，所述第二转换电路包括第二开关；

所述第一开关的第一端连接所述供电电路，所述第一开关的第二端连接所述第一电流镜电路的第一端，所述第一开关的第三端接收外部输入的第一待检测电压；

所述第二开关的第一端连接所述供电电路，所述第二开关的第二端连接所述第二电流镜电路的第一端，所述第二开关的第三端接收外部输入的第二待检测电压。

3.根据权利要求1所述的提高开关速度的电压检测电路，其特征在于，所述第一电流镜电路包括：第三开关、第十七开关和第十九开关；

所述第三开关的第一端连接所述第三开关的第二端、所述第十七开关的第一端、所述第十九开关的第一端以及所述第一转换电路的第二端，所述第三开关的第三端连接所述第十七开关的第二端、所述第十九开关的第二端并接地，所述第十七开关的第三端连接所述第一电压固定电路的第一端，所述第十九开关的第三端连接所述第一电压固定电路的第二端。

4.根据权利要求1所述的提高开关速度的电压检测电路，其特征在于，所述第一电压固定电路包括：第四电流镜电路、第一电压复制电路以及第一压降固定电路；

所述第四电流镜电路的第一端连接所述第一电流镜电路的第二端，所述第四电流镜电路的第二端连接供电电路，所述第四电流镜电路的第三端连接所述第一电压复制电路的第一端；

所述第一电压复制电路的第二端连接所述第一压降固定电路的第一端，所述第一电压复制电路的第三端连接所述第一电流镜电路的第四端，所述第一电压复制电路的第四端连接所述第二电压固定电路的第六端以及所述电压检测电路的输出端；

所述第一压降固定电路的第二端接地。

5.根据权利要求4所述的提高开关速度的电压检测电路，其特征在于，所述第四电流镜电路包括：第十五开关和第十六开关，和/或，所述第一电压复制电路包括第二十一开关和第二十二开关；

所述第十五开关的第一端连接所述第十五开关的第二端、第十六开关的第一端以及所述第一电流镜电路的第二端，所述第十五开关的第三端连接所述第十六开关的第二端以及所述供电电路，所述第十六开关的第三端连接所述第二十一开关的第一端、所述第二十一开关的第二端以及所述第二十二开关的第一端；

所述第二十一开关的第三端连接所述第一压降固定电路的第一端，所述第二十二开关的第二端连接所述第一电流镜电路的第四端，所述第二十二开关的第三端连接第二电压固定电路的第六端以及所述电压检测电路的输出端。

6.根据权利要求4所述的提高开关速度的电压检测电路，其特征在于，所述第一压降固定电路包括：第二二极管或第十八开关；

所述第二二极管的阳极连接所述第一电压复制电路的第二端，所述第二二极管的阴极接地；

或者，所述第十八开关的第一端连接所述第十八开关的第二端以及所述第一电压复制电路的第二端，所述第十八开关的第三端接地。

7.根据权利要求1所述的提高开关速度的电压检测电路，其特征在于，所述第二电流镜电路包括：第四开关、第五开关和第十二开关；

所述第四开关的第一端连接所述第四开关的第二端、所述第五开关的第一端、所述第十二开关的第一端以及所述第二转换电路的第二端，所述第四开关的第三端连接所述第五开关的第二端、所述第十二开关的第二端并接地，所述第五开关的第三端连接所述第二电压固定电路的第一端，所述第十二开关的第三端连接所述第二电压固定电路的第二端。

8.根据权利要求1所述的提高开关速度的电压检测电路，其特征在于，第二电压固定电路包括：第二电压复制电路、第五电流镜电路、第三电压复制电路以及第二压降固定电路；

所述第二电压复制电路的第一端连接所述第二电流镜电路的第三端，所述第二电压复制电路的第二端连接所述第五电流镜电路的第一端，所述第二电压复制电路的第三端连接所述第一电压固定电路的第五端以及所述电压检测电路的输出端，所述第二电压复制电路的第四端连接所述第三电流镜电路的第一端；

所述第五电流镜电路的第二端连接所述供电电路，所述第五电流镜电路的第三端连接所述第三电压复制电路的第一端；

所述第三电压复制电路的第二端连接所述第二压降固定电路的第一端，所述第三电压复制电路的第三端连接所述第二电流镜电路的第四端，第三电压复制电路的第四端连接所述第三电流镜电路的第二端；

所述第二压降固定电路的第二端接地。

9.根据权利要求8所述的提高开关速度的电压检测电路，其特征在于，所述第二电压复制电路包括：第八开关和第二十开关，和/或，所述第五电流镜电路包括第六开关和第七开关，和/或，所述第三电压复制电路包括第九开关和第十开关；

所述第八开关的第一端连接所述第八开关的第二端、所述第二十开关的第一端以及所述第二电流镜电路的第三端，所述第八开关的第三端连接所述第五电流镜电路的第一端，所述第二十开关的第二端连接所述第一电压固定电路的第五端以及所述电压检测电路的输出端，所述第二十开关的第三端连接所述第三电流镜电路的第一端；

所述第六开关的第一端连接所述第六开关的第二端、所述第七开关的第一端以及所述第二电压复制电路的第二端，所述第六开关的第三端连接所述第七开关的第二端以及所述供电电路，所述第七开关的第三端连接第三电压复制电路的第一端；

所述第九开关的第一端连接所述第九开关第二端、所述第十开关的第一端以及所述第五电流镜电路的第三端，所述第九开关的第三端连接所述第二压降固定电路的第一端，所述第十开关的第二端连接所述第二电流镜电路的第四端，所述第十开关的第三端连接所述第三电流镜电路的第二端。

10.根据权利要求8所述的提高开关速度的电压检测电路，其特征在于，所述第二压降固定电路包括第一二极管或第十一开关；

所述第一二极管的阳极连接所述第三电压复制电路的第二端，所述第一二极管的阴极接地；

所述第十一开关的第一端连接所述第十一开关的第二端以及所述第三电压复制电路的第二端，所述第十一开关的第三端接地。

11.根据权利要求1所述的提高开关速度的电压检测电路，其特征在于，所述第三电流镜电路包括第十三开关和第十四开关；

所述第十三开关的第一端连接所述第十三开关的第二端、所述第十四开关的第一端以及所述第二电压固定电路的第五端，所述第十三开关的第三端连接所述第十四开关的第二端以及所述供电电路，所述第十四开关的第三端连接所述第二电压固定电路的第四端。