CN116800075B - 电源电路、线性电源及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请属于电子电路技术领域,提供了一种电源电路、线性电源及电子设备。电源电路中的过流保护模块用于采集目标电流,并将目标电流转换为目标电压,在目标电压大于阈值电压时,分别向钳位模块和电压转换模块输出第一过流信号,其中,所述目标电流为所述输出模块中的电流;电压转换模块用于将第一过流信号转换为第一电压信号;钳位模块用于根据第一过流信号和第一电压信号向输出模块输出钳位电压信号,使输出模块输出预设电流。本申请实施例提供的电源电路解决了线性电源在触发过流保护时,会完全关断输出电路中的功率管,导致线性电源完全没有带载能力的问题。

Description

电源电路、线性电源及电子设备
技术领域
本申请属于电子电路技术领域,尤其涉及一种电源电路、线性电源及电子设备。
背景技术
线性电源广泛应用于各类电子设备中,其包括控制电路和输出电路,其中控制电路主要包括运算放大器。对于高压运算放大器,由于其存在输出短路问题,若没有过流保护,会烧坏其内部的场效应管,因此在线性电源中需要设置过流保护电路。但是当触发过流保护时,常规做法会完全关断输出电路中的功率管,导致线性电源完全没有带载能力。
发明内容
本申请实施例提供了一种电源电路、线性电源及电子设备,可以解决现有的线性电源在触发过流保护时,会完全关断输出电路中的功率管,导致线性电源完全没有带载能力的问题。
第一方面,本申请实施例提供了一种电源电路,包括控制模块、输出模块、钳位模块、过流保护模块和电压转换模块,所述控制模块分别与所述输出模块和所述钳位模块电连接,所述过流保护模块分别与所述输出模块、所述钳位模块和所述电压转换模块电连接,所述电压转换模块与所述钳位模块电连接;
所述过流保护模块用于采集目标电流,并将所述目标电流转换为目标电压,在所述目标电压大于阈值电压时,分别向所述钳位模块和所述电压转换模块输出第一过流信号,其中,所述目标电流为所述输出模块中的电流;所述电压转换模块用于将所述第一过流信号转换为第一电压信号,并将所述第一电压信号传输至所述钳位模块;所述钳位模块用于根据所述第一过流信号和所述第一电压信号向所述输出模块输出钳位电压信号,使所述输出模块输出预设电流。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述钳位模块包括第一电流源、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管,所述第一电流源的第一端用于与第一电源电连接,所述第一电流源的第二端与所述第一场效应管的源极电连接,所述第一场效应管的栅极分别与所述过流保护模块和所述电压转换模块电连接,所述第一场效应管的漏极与所述第二场效应管的漏极电连接,所述第二场效应管的源极分别与所述控制模块、所述输出模块和所述第三场效应管的漏极电连接,所述第二场效应管的栅极用于接收第二电压,所述第三场效应管的栅极与所述电压转换模块电连接,所述第三场效应管的源极分别与所述第四场效应管的漏极和所述第四场效应管的栅极电连接,所述第四场效应管的源极用于与第二电源电连接。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述过流保护模块包括采样单元和比较单元,所述采样单元分别与所述输出模块和所述比较单元电连接,所述采样单元和所述比较单元均用于与第二电源电连接,所述比较单元分别与所述钳位模块和所述电压转换模块电连接;
所述采样单元用于采集所述目标电流,将所述目标电流转换为所述目标电压,并将所述目标电压传输至所述比较单元;所述比较单元用于在所述目标电压大于所述阈值电压时,分别向所述钳位模块和所述电压转换模块输出所述第一过流信号。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述采样单元包括第一电阻,所述第一电阻的第一端分别与所述输出模块和所述比较单元电连接,所述第一电阻的第二端用于与所述第二电源电连接。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述比较单元包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管和比较器,所述第五场效应管的栅极和所述第六场效应管的栅极均用于接收第一偏置电压,所述第五场效应管的源极分别与所述采样单元和所述输出模块电连接,所述第五场效应管的漏极分别与所述第二电阻的第一端和所述比较器的正输入端电连接,所述第二电阻的第一端用于与第一电源电连接,所述比较器的负输入端分别与所述第六场效应管的漏极和所述第四电阻的第一端电连接,所述第六场效应管的源极与所述第五电阻的第一端电连接,所述第五电阻的第二端用于与所述第二电源电连接,所述第四电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端和所述第七场效应管的漏极电连接,所述第三电阻的第二端和所述第七场效应管的源极均用于与所述第一电源电连接,所述第七场效应管的栅极与所述比较器的第一输出端电连接,所述比较器的第二输出端分别与所述钳位模块和所述电压转换模块电连接。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述电压转换模块包括第二电流源、第八场效应管、第九场效应管、第十场效应管和稳压二极管,所述第二电流源的第一端用于与第一电源电连接,所述第二电流源的第二端与所述第八场效应管的源极电连接,所述第八场效应管的栅极分别与所述过流保护模块和所述钳位模块电连接,所述第八场效应管的漏极与所述第九场效应管的漏极电连接,所述第九场效应管的栅极用于接收第二电压,所述第九场效应管的源极分别与所述第十场效应管的漏极、所述稳压二极管的负极和所述钳位模块电连接,所述第十场效应管的栅极用于接收第一偏置电压,所述第十场效应管的源极和所述稳压二极管的正极均用于与第二电源电连接。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述控制模块包括运算放大器、第六电阻和第七电阻,所述运算放大器的第一输入端分别与所述第六电阻的第一端和所述第七电阻的第一端电连接,所述第七电阻的第二端用于接地,所述第六电阻的第二端与所述输出模块电连接,所述运算放大器的第二输入端用于接收基准电压,所述运算放大器的输出端分别与所述输出模块和所述钳位模块电连接。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述输出模块包括第三电流源和功率管,所述第三电流源的第一端用于与第一电源电连接,所述第三电流源的第二端分别与所述功率管的漏极和所述控制模块电连接,所述功率管的栅极分别与所述控制模块和所述钳位模块电连接,所述功率管的源极与所述过流保护模块电连接。
第二方面,本申请实施例提供了一种线性电源,包括第一方面中任一项所述的电源电路。
第三方面,本申请实施例提供了一种电子设备,包括第二方面所述的线性电源。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是:
本申请实施例提供了一种电源电路,包括控制模块、输出模块、钳位模块、过流保护模块和电压转换模块。控制模块分别与输出模块和钳位模块电连接,过流保护模块分别与输出模块、钳位模块和电压转换模块电连接,电压转换模块与钳位模块电连接。
过流保护模块用于采集目标电流,并将目标电流转换为目标电压,在目标电压大于阈值电压时,分别向钳位模块和电压转换模块输出第一过流信号,其中,目标电流为输出模块中的电流。电压转换模块用于将第一过流信号转换为第一电压信号,并将第一电压信号传输至钳位模块。钳位模块用于根据第一过流信号和第一电压信号向输出模块输出钳位电压信号,使输出模块输出预设电流。
在目标电压大于阈值电压时,电源电路触发过流保护,此时利用钳位模块向输出模块输出钳位电压信号,使输出模块输出预设电流,使得电源电路具有一定的带载能力。由此,本申请实施例提供的电源电路解决了现有的线性电源在触发过流保护时,会完全关断输出电路中的功率管,导致线性电源完全没有带载能力的问题。
可以理解的是,上述第二方面至第三方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述,在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例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,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提供的电源电路的原理框图;
图2是本申请另一实施例提供的电源电路的原理框图;
图3是本申请一实施例提供的电源电路的电路连接示意图;
图4是本申请一实施例提供的电源电路中运算放大器的内部电路连接示意图。
图中:10、控制模块;20、输出模块;30、钳位模块;40、过流保护模块;401、采样单元;402、比较单元;50、电压转换模块;60、第一电源;70、第二电源。
具体实施方式
以下描述中,为了说明而不是为了限定,提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节,以便透彻理解本申请实施例。然而,本领域的技术人员应当清楚,在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中,省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明,以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解,当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时,术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解,在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样,术语“如果”可以依据上下文被解释为“当…时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地,短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外,在本申请说明书和所附权利要求书的描述中,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此,在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例,而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”,除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”,除非是以其他方式另外特别强调。
对于显示类电子设备中,经常要用到线性电源。线性电源一般包括控制电路和输出电路,其中控制电路主要包括运算放大器,输出电路主要包括功率管。对于高压运算放大器,由于其对外设有开放的焊盘,导致其存在输出短路的问题。若没有过流保护,则会烧坏其内部的场效应管,因此在线性电源中需要设置过流保护电路。但是当触发过流保护时,常规做法是完全关断输出电路中的功率管,导致线性电源完全没有带载能力。
针对上述问题,本申请实施例提供了一种电源电路,如图1所示,电源电路包括控制模块10、输出模块20、钳位模块30、过流保护模块40和电压转换模块50。控制模块10分别与输出模块20和钳位模块30电连接,过流保护模块40分别与输出模块20、钳位模块30和电压转换模块50电连接,电压转换模块50与钳位模块30电连接。
具体的,控制模块10用于接收基准电压和反馈电压,根据基准电压和反馈电压向输出模块20输出控制信号。输出模块20根据控制信号输出目标电压。其中,反馈电压与目标电压成比例关系。
过流保护模块40用于采集目标电流,并将目标电流转换为目标电压,在目标电压大于阈值电压时,分别向钳位模块30和电压转换模块50输出第一过流信号;其中,目标电流为输出模块20中的电流;当目标电压大于阈值电压时,电源电路触发过流保护,当进入过流保护后,阈值电压会变低(也即触发过流保护时的阈值电压大于进入过流保护后的阈值电压);第一过流信号为低压域的低电平信号。电压转换模块50用于将第一过流信号转换为第一电压信号,并将第一电压信号传输至钳位模块30;其中,第一电压信号为高压域的高电平信号。钳位模块30用于根据第一过流信号和第一电压信号向输出模块20输出钳位电压信号,使输出模块20输出预设电流;其中,预设电流对应的电压应大于进入过流保护后的阈值电压且应小于触发过流保护时的阈值电压。
在目标电压小于阈值电压时,电源电路正常工作,过流保护模块40仍会输出信号,将该信号也称为第一过流信号,此时的第一过流信号为低压域的高电平信号,电压转换模块50输出的第一电压信号为高压域的低电平信号,钳位模块30退出钳位模式,不影响电源电路正常工作。
需要指出的是,过流保护模块40还用于输出第二过流信号,在目标电压小于阈值电压时,第二过流信号为低压域的低电平信号,在目标电压大于阈值电压时,第二过流信号为低压域的高电平信号。也即第二过流信号与第一过流信号互补。
过流保护模块40还用于根据第二过流信号调节其阈值电压,使触发过流保护时的阈值电压大于进入过流保护后的阈值电压。
常规的过流保护做法为:控制模块10用于根据第二过流信号向输出模块20输出过流控制信号。输出模块20用于根据过流控制信号完全关断其内部的功率管,导致整个电路完全没有带载能力。
而本申请实施例提供的电源电路在触发过流保护时,利用钳位模块30向输出模块20输出钳位电压信号,使输出模块20输出预设电流,使得电源电路具有一定的带载能力。由此,解决了现有的线性电源在触发过流保护时,会完全关断输出电路中的功率管,导致线性电源完全没有带载能力的问题。
如图3所示,控制模块10包括运算放大器OP、第六电阻R6和第七电阻R7。运算放大器OP的第一输入端分别与第六电阻R6的第一端和第七电阻R7的第一端电连接,第七电阻R7的第二端用于接地,第六电阻R6的第二端与输出模块20电连接,运算放大器OP的第二输入端用于接收基准电压VREF,运算放大器OP的输出端GN分别与输出模块20和钳位模块30电连接。
具体的,第六电阻R6和第七电阻R7对输出模块20输出的目标电压VOUT进行分压,得到反馈电压VFB。运算放大器OP根据反馈电压VFB和基准电压VREF向输出模块20输出控制信号。
需要说明的是,控制模块10也可由实现其功能的其他单元替换,不限于此。
如图3所示,输出模块20包括第三电流源I3和功率管HMN。第三电流源的I3第一端用于与第一电源60电连接,接收电压VCC,第三电流源I3的第二端分别与功率管HMN的漏极和控制模块10电连接,功率管HMN的栅极分别与控制模块10和钳位模块30电连接,功率管HMN的源极与过流保护模块40电连接。根据图3可知,第三电流源I3的第二端分别与功率管HMN的漏极和第六电阻R6的第二端电连接。功率管HMN的栅极分别与运算放大器OP的输出端GN和钳位模块30电连接。
具体的,当电源电路正常工作时,运算放大器OP输出的控制信号控制功率管HMN的导通程度,以调节目标电压VOUT,使目标电压VOUT维持稳定。
当电源电路触发过流保护时,钳位模块30向功率管HMN的栅极输出钳位电压信号,功率管HMN在钳位电压信号的作用下具有一定的导通能力,并输出预设电流,使电源电路具有一定的带载能力。
示例性的,功率管HMN为高压NMOS(n-metal-oxide-semiconductor,n型金属-氧化物-半导体)管,即NMOS场效应管的寄生二极管可以耐高压。
需要说明的是,输出模块20也可由实现其功能的其他单元替换,不限于此。
如图3所示,钳位模块30包括第一电流源I1、第一场效应管M1、第二场效应管M2、第三场效应管M3和第四场效应管M4。第一电流源I1的第一端用于与第一电源60电连接,第一电源60提供的电压为VCC,第一电流源I1的第二端与第一场效应管M1的源极电连接,第一场效应管M1的栅极分别与过流保护模块40和电压转换模块50电连接,第一场效应管M1的漏极与第二场效应管M2的漏极电连接,第二场效应管M2的源极分别与控制模块10、输出模块20和第三场效应管M3的漏极电连接,第二场效应管M2的栅极用于接收第二电压V2,第三场效应管M3的栅极与电压转换模块50电连接,第三场效应管M3的源极分别与第四场效应管M4的漏极和第四场效应管M4的栅极电连接,第四场效应管M4的源极用于与第二电源70电连接,第二电源70提供的电压为NEG。根据图3可知,第二场效应管M2的源极分别与运算放大器OP的输出端GN、功率管HMN的栅极和第三场效应管M3的漏极电连接。其中,第一电源60为低压域电源,可以为5V电源。第二电源70为高圧域电源,特指高压负电压,可以为-15V电源。第二电压V2=NEG+5V。
具体的,当流过功率管HMN的电流过大时,则目标电压大于阈值电压,电源电路触发过流保护。过流保护模块40输出的第一过流信号为低压域的低电平信号,电压转换模块50输出的第一电压信号为高圧域的高电平信号,则第一场效应管M1和第三场效应管M3均导通,向功率管HMN的栅极输出钳位电压信号。其中,钳位电压信号为第四场效应管M4的栅源之间的电压VGS4。
当流过功率管HMN的电流正常时,则目标电压小于阈值电压,电源电路正常工作。过流保护模块40输出的第一过流信号为低压域的高电平信号,电压转换模块50输出的第一电压信号为高圧域的低电平信号,则第一场效应管M1和第三场效应管M3均关断,钳位模块30退出钳位模式,不影响电源电路正常工作。
示例性的,第一场效应管M1为高压PMOS(positive channel Metal OxideSemiconductor,正沟道金属氧化物半导体)场效应管,即PMOS场效应管的寄生二极管可以耐高压。
示例性的,第二场效应管M2、第三场效应管M3和第四场效应管M4均为高压NMOS场效应管,即NMOS场效应管的寄生二极管可以耐高压。
需要说明的是,钳位模块30也可由实现其功能的其他模块替换,不限于此。
如图2所示,过流保护模块40包括采样单元401和比较单元402。采样单元401分别与输出模块20和比较单元402电连接,采样单元401和比较单元402均用于与第二电源70电连接,比较单元402分别与钳位模块30和电压转换模块50电连接。
具体的,采样单元401用于采集目标电流,将目标电流转换为目标电压,并将目标电压传输至比较单元402。比较单元402用于在目标电压大于阈值电压时,分别向钳位模块30和电压转换模块50输出第一过流信号。
如图3所示,采样单元401包括第一电阻R1。第一电阻R1的第一端分别与输出模块20和比较单元402电连接,第一电阻R1的第二端用于与第二电源70电连接,接收电压NEG。根据图3可知,第一电阻R1的第一端分别与功率管HMN的源极和比较单元402电连接。
具体的,第一电阻R1用于采集目标电流,将目标电流转换为目标电压,并将目标电压传输至比较单元402。其中,目标电流为流过功率管HMN的电流;目标电压等于第一电阻R1的阻值乘以目标电流再加上电压NEG,即功率管HMN源极处的电压。
需要说明的是,采样单元401也可由实现其功能的其他单元替换,不限于此。
现有技术中的比较单元402直接采用比较器来实现,由于其工作于高圧域中,导致其存在耐压问题。为了解决耐压问题,本申请实施例提出了一种改进的比较单元402。
如图3所示,比较单元402包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第五场效应管M5、第六场效应管M6、第七场效应管M7和比较器CMP。第五场效应管M5的栅极和第六场效应管M6的栅极均用于接收第一偏置电压HNBIAS1,第五场效应管M5的源极分别与采样单元401和输出模块20电连接,第五场效应管M5的漏极分别与第二电阻R2的第一端和比较器CMP的正输入端电连接,第二电阻R2的第一端用于与第一电源60电连接,接收电压VCC,比较器CMP的负输入端分别与第六场效应管M6的漏极和第四电阻R4的第一端电连接,第六场效应管M6的源极与第五电阻R5的第一端电连接,第五电阻R5的第二端用于与第二电源70电连接,接收电压NEG,第四电阻R4的第二端分别与第三电阻R3的第一端和第七场效应管M7的漏极电连接,第三电阻R3的第二端和第七场效应管M7的源极均用于与第一电源60电连接,接收电压VCC,第七场效应管M7的栅极与比较器CMP的第一输出端电连接,比较器CMP的第二输出端分别与钳位模块30和电压转换模块50电连接。根据图3可知,第五场效应管M5的源极分别与第一电阻R1的第一端和功率管HMN的源极电连接,比较器CMP的第二输出端分别与第一场效应管M1的栅极和电压转换模块50电连接。
具体的,比较器CMP用于对电压Vsample和阈值电压Vre进行比较,电压Vsample可近似看作第一电阻R1上的电压,即目标电压。
当流过功率管HMN的电流正常时,则电压Vsample小于阈值电压Vre,电源电路正常工作。比较器CMP输出的第一过流信号ocpb为低压域的高电平信号,第二过流信号ocp为低压域的低电平信号,则第七场效应管M7导通,第三电阻R3被短路,阈值电压Vre=VCC-Ibias·R40,其中R40为第四电阻R4的阻值,Ibias为由第一偏置电压HNBIAS1控制的电流源,即流过第五场效应管M5、第六场效应管M6的电流。
当流过功率管HMN的电流过大时,则电压Vsample大于阈值电压Vre,电源电路触发过流保护。比较器CMP输出的第一过流信号ocpb为低压域的低电平信号,第二过流信号ocp为低压域的高电平信号,则第七场效应管M7关断,阈值电压Vre=VCC-Ibias·(R40+R30),其中R30为第三电阻R3的阻值。
由上可以看出,在触发过流保护时,Vre=VCC-Ibias·R40,当进入过流保护后,Vre=VCC-Ibias·(R40+R30),即进入过流保护后的阈值电压变小了。当流过功率管HMN的电流使电压Vsample小于VCC-Ibias·(R40+R30)时,则退出过流保护。
示例性的,第五场效应管M5和第六场效应管M6均为高压NMOS管,即NMOS场效应管的寄生二极管可以耐高压。
示例性的,第七场效应管M7为低压PMOS管。
需要说明的是,比较单元402也可由实现其功能的其他单元替换,不限于此。
现有技术中的电压转换模块50的实现电路特别复杂,针对现有技术中的电压转换模块50的实现电路特别复杂的问题,本申请实施例提出了一种改进的电压转换模块50。
如图3所示,电压转换模块50包括第二电流源I2、第八场效应管M8、第九场效应管M9、第十场效应管M10和稳压二极管ZD1。第二电流源I2的第一端用于与第一电源60电连接,接收电压VCC,第二电流源I2的第二端与第八场效应管M8的源极电连接,第八场效应管M8的栅极分别与过流保护模块40和钳位模块30电连接,第八场效应管M8的漏极与第九场效应管M9的漏极电连接,第九场效应管M9的栅极用于接收第二电压V2,第九场效应管M9的源极分别与第十场效应管M10的漏极、稳压二极管ZD1的负极和钳位模块30电连接,第十场效应管M10的栅极用于接收第一偏置电压HNBIAS1,第十场效应管M10的源极和稳压二极管ZD1的正极均用于与第二电源70电连接,接收电压NEG。根据图3可知,第八场效应管M8的栅极分别与比较器CMP的第二输出端和第一场效应管M1的栅极电连接。第九场效应管M9的源极分别与第十场效应管M10的漏极、稳压二极管ZD1的负极和第三场效应管M3的栅极电连接。
具体的,当流过功率管HMN的电流过大时,则目标电压大于阈值电压Vre,电源电路触发过流保护。比较器CMP输出的第一过流信号ocpb为低压域的高电平信号,则第八场效应管M8关断,稳压二极管ZD1的负极处的电压OCP_NEG为NEG,即第一电压信号OCP_NEG为NEG。
当流过功率管HMN的电流过大时,则目标电压大于阈值电压Vre,电源电路触发过流保护。比较器CMP输出的第一过流信号ocpb为低压域的低电平信号,则第八场效应管M8导通,稳压二极管ZD1中有电流流过,利用稳压二极管ZD1的特性,使稳压二极管ZD1的负极处的电压OCP_NEG钳位在NEG+5V,即第一电压信号OCP_NEG为NEG+5V。
因此,当第一过流信号ocpb为低压域的高电平信号时,第一电压信号OCP_NEG为高圧域的低电平信号,当第一过流信号ocpb为低压域的低电平信号时,第一电压信号OCP_NEG为高压域的高电平信号。
示例性的,第八场效应管M8为高压PMOS管,即PMOS场效应管的寄生二极管可以耐高压。
示例性的,第九场效应管M9和第十场效应管M10均为高压NMOS管,即NMOS场效应管的寄生二极管可以耐高压。
需要说明的是,电压转换模块50也可由实现其功能的其他单元替换,不限于此。
如图4所示,运算放大器OP包括第十一场效应管M11、第十二场效应管M12、第十三场效应管M13、第十四场效应管M14、第十五场效应管M15、第十六场效应管M16、第十七场效应管M17、第十八场效应管M18、第十九场效应管M19、第二十场效应管M20、第二十一场效应管M21、第二十二场效应管M22、第二十三场效应管M23、第二十四场效应管M24、第二十五场效应管M25、第二十六场效应管M26、第二十七场效应管M27、第二十八场效应管M28、第二十九场效应管M29、第三十场效应管M30和第四电流源I4。第十一场效应管M11的栅极、第十二场效应管M12的栅极和第十三场效应管M13的栅极均用于接收第二偏置电压LPBIAS2,第十一场效应管M11的源极、第十二场效应管M12的源极和第十三场效应管M13源极均用于接收电压VCC,第十九场效应管M19的漏极用于接收电压VCC,第十四场效应管M14的栅极、第十五场效应管M15的栅极和第十六场效应管M16的栅极均用于接收第二偏置电压LPBIAS3,第十四场效应管M14的源极与第十一场效应管M11漏极电连接,第十五场效应管M15的源极与第十二场效应管M12的漏极电连接,第十六场效应管M16的源极与第十三场效应管M13的漏极电连接,第十四场效应管M14的漏极分别与第十七场效应管M17的源极和第十八场效应管M18的源极电连接,第十七场效应管M17的栅极用于接收反馈电压VFB,第十八场效应管M18的栅极用于接收基准电压VREF,第十七场效应管M17的漏极分别与第二十场效应管M20的源极和第二十二场效应管M22的漏极电连接,第十八场效应管M18的漏极分别与第二十一场效应管M21的源极和第二十三场效应管M23的漏极电连接,第二十二场效应管M22的栅极分别与第二十三场效应管M23的栅极、第二十场效应管M20的漏极和第十五场效应管M15的漏极电连接,第二十二场效应管M22的源极和第二十三场效应管M23的源极均用于接地,第二十场效应管M20的栅极和第二十一场效应管M21的栅极均用于接收第四偏置电压LNMIAS4,第二十一场效应管M21的漏极分别与第十六场效应管M16的漏极、第十九场效应管M19的栅极和第二十四场效应管M24的漏极电连接,第二十四场效应管M24的栅极与过流保护模块40中的比较器CMP的第一输出端电连接,用于接收第二过流信号ocp,第十九场效应管M19的源极与第二十五场效应管M25的源极电连接,第二十五场效应管M25的栅极用于接地,第二十五场效应管M25的漏极与第二十六场效应管M26的漏极电连接,第二十六场效应管M26的栅极用于接收第二电压V2,第二十六场效应管M26的源极与第三十场效应管M30的漏极电连接,并作为运算放大器OP的输出端GN,第三十场效应管M30的源极和第二十九场效应管M29的源极均用于接收电压NEG,第三十场效应管M30的栅极分别与第二十九场效应管M29的栅极、第二十九场效应管M29的漏极和第二十八场效应管M28的源极电连接,第二十八场效应管M28的栅极用于接收第二电压V2,第二十八场效应管M28的漏极与第二十七场效应管M27的漏极电连接,第二十七场效应管M27的栅极用于接地,第二十七场效应管M27的源极与第四电流源I4的第一端电连接,第四电流源I4的第二端用于接收电压VCC。
具体的,当电源电路正常工作时,第二过流信号ocp为低压域的低电平信号,第二十四场效应管M24关断。运算放大器OP根据反馈电压VFB和基准电压VREF调节其GNF节点处的电压,进而调整其输出端GN处的电压,以使目标电压VOUT维持稳定。
当电源电路触发过流保护时,第二过流信号ocp为低压域的高电平信号,常规做法是第二十四场效应管M24在第二过流信号ocp的作用下导通,使第十九场效应管M19的栅极接地,则第十九场效应管M19关断,进而将运算放大器OP的输出端GN处的电压下拉为电压NEG,完全关断功率管HMN,导致电源电路完全没有带载能力。
而本申请则通过钳位模块30向功率管HMN的栅极输出钳位电压信号,功率管HMN在钳位电压信号的作用下具有一定的导通能力,并输出预设电流,使电源电路具有一定的带载能力。
示例性的,第十一场效应管M11、第十二场效应管M12、第十三场效应管M13、第十四场效应管M14、第十五场效应管M15、第十六场效应管M16、第十七场效应管M17和第十八场效应管M18均为低压PMOS管。
示例性的,第十九场效应管M19、第二十场效应管M20、第二十一场效应管M21、第二十二场效应管M22、第二十三场效应管M23和第二十四场效应管M24均为低压NMOS管。
示例性的,第二十五场效应管M25、第二十六场效应管M26、第二十七场效应管M27、第二十八场效应管M28、第二十九场效应管M29和第三十场效应管M30均为高压NMOS管,即NMOS场效应管的寄生二极管可以耐高压。
本申请实施例还提供了一种线性电源,包括上述所述的电源电路。由于本申请实施例提供的线性电源包括上述所述的电源电路,因此当线性电源触发过流保护时,电源电路中的钳位模块会向输出模块输出钳位电压信号,使电源电路中的输出模块输出预设电流,使得线性电源具有一定的带载能力。
本申请实施例还提供了一种电子设备,包括上述所述的线性电源。本申请实施例提供的电子设备在触发过流保护时,具有一定的带载能力,具体工作原理请参照上述所述线性电源工作原理的描述,在此不再赘述。
示例性的,电子设备为显示类电子设备,具体可以为手机、平板电脑、电视机等具有显示功能的电子设备。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述或记载的部分,可以参见其它实施例的相关描述。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电源电路,其特征在于,包括控制模块、输出模块、钳位模块、过流保护模块和电压转换模块,所述控制模块分别与所述输出模块和所述钳位模块电连接,所述过流保护模块分别与所述输出模块、所述钳位模块和所述电压转换模块电连接,所述电压转换模块与所述钳位模块电连接;
所述过流保护模块用于采集目标电流,并将所述目标电流转换为目标电压,在所述目标电压大于阈值电压时,分别向所述钳位模块和所述电压转换模块输出第一过流信号,其中,所述目标电流为所述输出模块中的电流;所述电压转换模块用于将所述第一过流信号转换为第一电压信号,并将所述第一电压信号传输至所述钳位模块;所述钳位模块用于根据所述第一过流信号和所述第一电压信号向所述输出模块输出钳位电压信号,使所述输出模块输出预设电流;
所述钳位模块包括第一电流源、第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管,所述第一电流源的第一端用于与第一电源电连接,所述第一电流源的第二端与所述第一场效应管的源极电连接,所述第一场效应管的栅极分别与所述过流保护模块和所述电压转换模块电连接,所述第一场效应管的漏极与所述第二场效应管的漏极电连接,所述第二场效应管的源极分别与所述控制模块、所述输出模块和所述第三场效应管的漏极电连接,所述第二场效应管的栅极用于接收第二电压,所述第三场效应管的栅极与所述电压转换模块电连接,所述第三场效应管的源极分别与所述第四场效应管的漏极和所述第四场效应管的栅极电连接,所述第四场效应管的源极用于与第二电源电连接。
2.根据权利要求1所述的电源电路,其特征在于,所述过流保护模块包括采样单元和比较单元,所述采样单元分别与所述输出模块和所述比较单元电连接,所述采样单元和所述比较单元均用于与第二电源电连接,所述比较单元分别与所述钳位模块和所述电压转换模块电连接;
所述采样单元用于采集所述目标电流,将所述目标电流转换为所述目标电压,并将所述目标电压传输至所述比较单元;所述比较单元用于在所述目标电压大于所述阈值电压时,分别向所述钳位模块和所述电压转换模块输出所述第一过流信号。
3.根据权利要求2所述的电源电路,其特征在于,所述采样单元包括第一电阻,所述第一电阻的第一端分别与所述输出模块和所述比较单元电连接,所述第一电阻的第二端用于与所述第二电源电连接。
4.根据权利要求2所述的电源电路,其特征在于,所述比较单元包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管和比较器,所述第五场效应管的栅极和所述第六场效应管的栅极均用于接收第一偏置电压,所述第五场效应管的源极分别与所述采样单元和所述输出模块电连接,所述第五场效应管的漏极分别与所述第二电阻的第一端和所述比较器的正输入端电连接,所述第二电阻的第一端用于与第一电源电连接,所述比较器的负输入端分别与所述第六场效应管的漏极和所述第四电阻的第一端电连接,所述第六场效应管的源极与所述第五电阻的第一端电连接,所述第五电阻的第二端用于与所述第二电源电连接,所述第四电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端和所述第七场效应管的漏极电连接,所述第三电阻的第二端和所述第七场效应管的源极均用于与所述第一电源电连接,所述第七场效应管的栅极与所述比较器的第一输出端电连接,所述比较器的第二输出端分别与所述钳位模块和所述电压转换模块电连接。
5.根据权利要求1所述的电源电路,其特征在于,所述电压转换模块包括第二电流源、第八场效应管、第九场效应管、第十场效应管和稳压二极管,所述第二电流源的第一端用于与第一电源电连接,所述第二电流源的第二端与所述第八场效应管的源极电连接,所述第八场效应管的栅极分别与所述过流保护模块和所述钳位模块电连接,所述第八场效应管的漏极与所述第九场效应管的漏极电连接,所述第九场效应管的栅极用于接收第二电压,所述第九场效应管的源极分别与所述第十场效应管的漏极、所述稳压二极管的负极和所述钳位模块电连接,所述第十场效应管的栅极用于接收第一偏置电压,所述第十场效应管的源极和所述稳压二极管的正极均用于与第二电源电连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电源电路,其特征在于,所述控制模块包括运算放大器、第六电阻和第七电阻,所述运算放大器的第一输入端分别与所述第六电阻的第一端和所述第七电阻的第一端电连接,所述第七电阻的第二端用于接地,所述第六电阻的第二端与所述输出模块电连接,所述运算放大器的第二输入端用于接收基准电压,所述运算放大器的输出端分别与所述输出模块和所述钳位模块电连接。
7.根据权利要求1-5任一项所述的电源电路,其特征在于,所述输出模块包括第三电流源和功率管,所述第三电流源的第一端用于与第一电源电连接,所述第三电流源的第二端分别与所述功率管的漏极和所述控制模块电连接,所述功率管的栅极分别与所述控制模块和所述钳位模块电连接,所述功率管的源极与所述过流保护模块电连接。
8.一种线性电源,其特征在于,包括权利要求1-7任一项所述的电源电路。
9.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求8所述的线性电源。
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