CN116819166A

CN116819166A - 高压端欠压检测电路

Info

Publication number: CN116819166A
Application number: CN202311110144.8A
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: 2023-08-31
Filing date: 2023-08-31
Publication date: 2023-09-29
Anticipated expiration: 2043-08-31
Also published as: CN116819166B

Abstract

本发明涉及电压检测技术领域，公开了一种高压端欠压检测电路，所述高压端欠压检测电路包括启动电路、电压比较电路、第一欠压检测电路和第二欠压检测电路；启动电路用于在高压端的第一输入端的电压达到开启阈值电压时，触发第一欠压检测电路工作；第一欠压检测电路工作之后触发第二欠压检测电路工作；电压比较电路连接高压端的第一输入端和第二输入端，第二欠压检测电路连接低压端的第三输入端，电压比较电路用于在电压差小于开启阈值电压的情况下，通过第一欠压检测电路和低压端的第三输入端，触发第二欠压检测电路输出第一电信号，第一电信号指示高压端处于欠压状态。本发明在电压差小于开关管的开启阈值电压时，也能够实现欠压检测。

Description

高压端欠压检测电路

技术领域

本发明涉及电压检测技术领域，具体涉及高压端欠压检测电路。

背景技术

由于供电线路存在短路、电压不稳定、电路负载工作电流大等因素的影响，开关电源的输入端电压可能存在欠压的情况。若不能及时发现并处理开关电源的欠压情况，可能导致用电设备的效率降低或者损坏。

相关技术中，在开关电源中设置欠压检测电路，当检测到高压端的两个输入端之间的电压差小于预设的欠压阈值电压时，输出指示高压端处于欠压状态的电信号。但是当高压端的两个输入端之间的电压差较小，特别是当高压端的两个输入端之间的电压差小于欠压检测电路的开启阈值电压时，会导致欠压检测电路失效，从而大大降低高压端欠压检测电路的可靠性和应用范围。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高压端欠压检测电路，以解决在高压端的两个输入端之间的电压差小于开启阈值电压时无法实现欠压检测的问题。

第一方面，本发明提供了一种高压端欠压检测电路，应用于开关电源，所述高压端欠压检测电路包括：启动电路、电压比较电路、第一欠压检测电路和第二欠压检测电路；所述启动电路连接所述高压端的第一输入端和所述第一欠压检测电路，所述启动电路用于在所述高压端的第一输入端的电压达到开启阈值电压时，触发所述第一欠压检测电路工作；所述第一欠压检测电路和所述第二欠压检测电路连接，所述第一欠压检测电路用于触发所述第二欠压检测电路工作；所述电压比较电路连接所述高压端的第一输入端和第二输入端，所述第二欠压检测电路连接低压端的第三输入端，所述电压比较电路用于在电压差小于所述开启阈值电压的情况下，通过所述第一欠压检测电路和所述低压端的第三输入端，触发所述第二欠压检测电路输出第一电信号，所述电压差为所述高压端的第一输入端的电压和所述高压端的第二输入端的电压之间的差值，所述第一电信号指示所述高压端处于欠压状态。

本发明实施例提供的高压端欠压检测电路，通过启动电路、电压比较电路、第一欠压检测电路和第二欠压检测电路之间的相互配合，能够在高压端的两个输入端之间的电压差低于MOS管的开启阈值电压时，也能够实现欠压检测，从而提高高压端欠压检测电路的可靠性和应用范围。

在一种可选的实施方式中，所述高压端欠压检测电路还包括电平移位电路和输出电路；所述电压比较电路还用于在所述电压差大于或者等于所述开启阈值电压，且所述电压差小于或者等于预设欠压阈值电压的情况下，触发所述第一欠压检测电路通过所述电平移位电路输出第三电信号，并通过所述第一欠压检测电路和所述低压端的第三输入端，触发所述第二欠压检测电路输出第二电信号，所述第三电信号与所述第一电信号相同，所述第二电信号与所述第一电信号相反；所述输出电路连接所述第二欠压检测电路，所述输出电路还通过所述电平移位电路与所述第一欠压检测电路连接，所述输出电路用于根据所述第三电信号和所述第二电信号输出第四电信号，所述第四电信号指示所述高压端处于欠压状态。

通过上述设置，本发明实施例提供的高压端欠压检测电路，不仅能够在电压差小于开启阈值电压的情况下实现欠压检测，还能够在电压差大于或者等于开启阈值电压，且电压差小于或者等于预设欠压阈值电压的情况下实现欠压检测，使高压端欠压检测电路实现全输入范围内的欠压检测。

在一种可选的实施方式中，所述电压比较电路还用于在所述电压差大于所述预设欠压阈值电压的情况下，触发所述第一欠压检测电路通过所述电平移位电路输出第五电信号，并通过所述第一欠压检测电路和所述低压端的第三输入端，触发所述第二欠压检测电路输出所述第二电信号，所述第五电信号与所述第三电信号相反；所述输出电路还用于根据所述第五电信号和所述第二电信号输出第六电信号，所述第六电信号指示所述高压端处于正常状态。

在一种可选的实施方式中，所述电压比较电路还用于在所述电压差小于所述开启阈值电压的情况下，触发所述第一欠压检测电路通过所述电平移位电路输出第五电信号，所述第五电信号和所述第三电信号相反；所述输出电路还用于根据所述第五电信号和所述第一电信号输出所述第四电信号。

在一种可选的实施方式中，所述第一欠压检测电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第八开关管、第九开关管、第一电阻和第一逻辑门；所述第一开关管的控制端、所述第二开关管的控制端、所述第三开关管的控制端和所述第四开关管的控制端均与所述启动电路连接，所述第一开关管的一个连接端、所述第二开关管的一个连接端、所述第三开关管的一个连接端和所述第四开关管的一个连接端均与所述高压端的第一输入端连接，所述第一开关管的另一个连接端、所述第五开关管的一个连接端和所述第一逻辑门的输入端通过第一接点连接，所述第二开关管的另一个连接端连接所述启动电路和所述第九开关管的一个连接端，所述第三开关管的另一个连接端连接所述第八开关管的控制端和一个连接端，所述第四开关管的另一个连接端与所述第二欠压检测电路连接，在所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管均导通的情况下，流过所述第一开关管的电流、流过所述第二开关管的电流、流过所述第三开关管的电流和流过所述第四开关管的电流相同；所述第五开关管的控制端与所述电压比较电路相连，所述第五开关管的另一个连接端与所述高压端的第二输入端连接；所述第八开关管的另一个连接端与所述高压端的第二输入端连接；所述第九开关管的控制端与所述第八开关管的控制端连接，所述第九开关管的另一个连接端与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端连接所述高压端的第二输入端；所述第一逻辑门的参考地端与所述高压端的第二输入端连接，所述第一逻辑门的第一输出端和第二输出端均与所述第二欠压检测电路连接，所述第一输出端通过所述电平移位电路和所述输出电路连接，所述第一逻辑门的输入端的电信号和所述第一输出端的电信号相同，所述第一逻辑门的输入端的电信号和所述第二输出端的电信号相反，通过所述第一接点处的电压变化使所述第一欠压检测电路输出所述第三电信号或所述第五电信号。

在一种可选的实施方式中，所述第二欠压检测电路包括第六开关管、第七开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管和第二电阻；所述第六开关管的控制端与所述第一输出端连接，所述第六开关管的一个连接端连接所述第十一开关管的控制端和一个连接端，所述第六开关管的另一个连接端与所述第四开关管的另一个连接端连接；所述第七开关管的控制端与所述第二输出端连接，所述第七开关管的一个连接端连接所述第十二开关管的控制端和一个连接端，所述第七开关管的另一个连接端与所述第四开关管的另一个连接端连接；所述第十开关管的一个连接端、所述第十一开关管的另一个连接端、所述第十二开关管的另一个连接端和所述第十三开关管的一个连接端均与所述低压端的第四输入端连接，所述低压端的第四输入端接地，所述第十开关管的另一个连接端、所述第二电阻的一端和所述输出电路通过第二接点连接，所述第二电阻的另一端与所述低压端的第三输入端连接，所述第十开关管的控制端和所述第十一开关管的控制端连接，所述第十三开关管的另一个连接端与所述第十开关管的另一个连接端连接，所述第十三开关管的控制端与所述第十二开关管的控制端连接，在所述第十开关管和所述第十一开关管导通的情况下，流过所述第十开关管的电流为流过所述第十一开关管的电流的M倍，在所述第十二开关管和所述第十三开关管导通的情况下，流过所述第十三开关管的电流为流过所述第十二开关管的M倍，通过所述第二接点处的电压变化使所述第二欠压检测电路输出所述第一电信号或者所述第二电信号，M为正整数。

在一种可选的实施方式中，所述第六开关管、所述第七开关管、所述第八开关管、所述第九开关管、所述第十开关管、所述第十一开关管、所述第十二开关管以及所述第十三开关管均为MOS管或者三极管。

在一种可选的实施方式中，所述输出电路包括第二逻辑门，所述第二逻辑门为或门电路，所述第二逻辑门的一个输入端通过所述电平移位电路与所述第一欠压检测电路连接，所述第二逻辑门的另一个输入端与所述第二欠压检测电路连接。

在一种可选的实施方式中，所述启动电路包括第一电子开关、第二电子开关和第三电阻；所述第一电子开关的一端与所述高压端的第二输入端连接，所述第一电子开关的另一端与所述第二电子开关的一端连接，所述第二电子开关的另一端与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第一欠压检测电路连接，所述第一电子开关和所述第二电子开关还均与所述高压端的第一输入端连接，在所述高压端的第一输入端的电压小于所述开启阈值电压时，所述第一电子开关关断，在所述高压端的第一输入端的电压大于关断阈值电压时，所述第二电子开关关断，在所述高压端的第一输入端的电压大于或等于所述开启阈值电压，且小于或等于所述关断阈值电压时，所述第一电子开关和所述第二电子开关管均导通。

在一种可选的实施方式中，所述电压比较电路包括第十四开关管、第十五开关管和第十六开关管；所述第十四开关管的控制端与所述启动电路连接，所述第十四开关管的一个连接端与所述高压端的第一输入端连接，所述第十四开关管的另一个连接端通过第三接点与所述第十五开关管的一个连接端连接；所述第十五开关管的控制端和另一个连接端均与所述第十六开关管的一个连接端连接；所述第十六开关管的控制端和一个连接端均与所述第五开关管的控制端连接，所述第十六开关管的另一个连接端与所述高压端的第二输入端连接，通过所述第三接点处的电压变化触发所述第五开关管导通或关断。

在一种可选的实施方式中，所述电压比较电路还包括多个第十七开关管，所述多个第十七开关管与所述第十六开关管串联。

第二方面，本发明提供了一种开关电源，该开关电源包括上述第一方面或其对应的任一实施方式的高压端欠压检测电路。

本发明实施例提供的开关电源，通过设置在高压端的两个输入端之间的电压差低于MOS管的开启阈值电压时，也能够实现欠压检测的高压端欠压检测电路，能够提升开关电源的稳定性和安全性。

第三方面，本发明提供了一种高压端欠压检测方法，该方法包括：启动电路在高压端的第一输入端的电压达到开启阈值电压时，触发第一欠压检测电路工作；第一欠压检测电路工作之后触发第二欠压检测电路工作；电压比较电路在电压差小于开启阈值电压的情况下，通过第一欠压检测电路和低压端的第三输入端，触发第二欠压检测电路输出第一电信号。

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是根据本发明实施例的一种高压端欠压检测电路的结构框图；

图2是根据本发明实施例的另一种高压端欠压检测电路的结构框图；

图3是根据本发明实施例的又一种高压端欠压检测电路的结构框图；

图4是根据本发明实施例的再一种高压端欠压检测电路的结构框图；

图5是根据本发明实施例的一种高压端欠压检测方法的流程示意图。

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。

本发明实施例提供了一种高压端欠压检测电路，可以应用于开关电源等场景。

本发明实施例提供的一种高压端欠压检测电路，在高压端的两个输入端之间的电压差低于开关管的开启阈值电压时，也能够实现欠压检测，提高了高压端欠压检测电路的可靠性和应用范围。

图1是本发明实施例提供的一种高压端欠压检测电路的结构框图。下面结合图1对高压端欠压检测电路进行说明。如图1所示，该高压端欠压检测电路包括启动电路110、电压比较电路120、第一欠压检测电路130和第二欠压检测电路140。

其中，启动电路110的第一端连接高压端的第一输入端（即高压端的高电压输入端），启动电路110的第二端连接高压端的第二输入端（即高压端的低电压输入端），启动电路110的第三端连接第一欠压检测电路130。电压比较电路120的第一端连接高压端的第一输入端，电压比较电路120的第二端连接高压端的第二输入端，电压比较电路120的第三端连接第一欠压检测电路130。第一欠压检测电路130还与第二欠压检测电路140连接，第二欠压检测电路140与低压端的第三输入端连接（即低压端的高电压输入端）。

应理解，开关电源一般包括高压端和低压端，高压端的两个输入端一般与第一电源连接，低压端的两个输入端一般与第二电源连接。第一电源的电压大于第二电源的电压。例如，第一电源的电压可以为220伏特（Volt，V），第二电源的电压可以为5V。

具体地，启动电路110用于在高压端的第一输入端的电压达到（大于或者等于）开启阈值电压VT时，触发第一欠压检测电路130工作。第一欠压检测电路130处于工作状态之后触发第二欠压检测电路140工作。同时，电压比较电路120用于实时检测电压差，并用于在电压差小于开启阈值电压VT的情况下，通过第一欠压检测电路130和低压端的第三输入端，触发第二欠压检测电路140输出第一电信号。

其中，电压差为高压端的第一输入端的电压与高压端的第二输入端的电压之间的差值。第一电信号指示高压端处于欠压状态。第一电信号为低电平信号或者高电平信号。开启阈值电压VT为预设值。示例性的，开启阈值电压VT可以为金属氧化物半导体型场效应晶体（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOS）管的开启阈值电压。

本发明实施例提供的高压端欠压检测电路，通过启动电路110、电压比较电路120、第一欠压检测电路130和第二欠压检测电路140之间的相互配合，能够在高压端的两个输入端之间的电压差低于MOS管的开启阈值电压VT时，也能够实现欠压检测，从而提高高压端欠压检测电路的可靠性和应用范围。

在一些可选的实施方式中，如图2所示，高压端欠压检测电路还包括电平移位电路150和输出电路160。其中，输出电路160的一端与第二欠压检测电路140连接，输出电路160的另一端通过电平移位电路150与第一欠压检测电路130连接。

具体地，电压比较电路120还用于在电压差大于或者等于开启阈值电压VT，且电压差小于或者等于与预设欠压阈值电压的情况下，触发第一欠压检测电路130通过电平移位电路150输出第三电信号。同时，还用于通过第一欠压检测电路130和低压端的第三输入端触发第二欠压检测电路140输出第二电信号。输出电路160用于根据第三电信号和第二电信号输出第四电信号。

其中，第四电信号指示高压端处于欠压状态。第三电信号与第一电信号相同，第二电信号与第一电信号相反。示例性的，若第一电信号为高电平信号，则第三电信号为高电平信号，第二电信号为低电平信号。示例性的，预设欠压阈值电压为预设值。例如，可以将预设欠压阈值电压配置为2VT或者3VT等。

通过上述设置，本发明实施例提供的高压端欠压检测电路，不仅能够在电压差小于开启阈值电压VT的情况下实现欠压检测，还能够在电压差大于或者等于开启阈值电压VT，且电压差小于或者等于预设欠压阈值电压的情况下实现欠压检测，使高压端欠压检测电路实现全输入范围内的欠压检测。

进一步地，在上述图2所示的实施例中，电压比较电路120还用于在电压差大于预设欠压阈值电压的情况下，触发第一欠压检测电路130通过电平移位电路150输出第五电信号。同时，还用于通过第一欠压检测电路130和低压端的第三输入端触发第二欠压检测电路140输出第二电信号。输出电路160还用于根据第五电信号和第二电信号输出第六电信号。其中，第六电信号指示高压端处于正常状态。第五电信号与第三电信号相反。示例性的，若第三电信号为高电平信号，则第五电信号为低电平信号。

另外，在上述图2所示的实施例中，电压比较电路120还用于在电压差小于开启阈值电压VT的情况下，触发第一欠压检测电路130通过电平移位电路150输出第五电信号。此时，输出电路160还用于根据第五电信号和第一电信号输出第四电信号，指示高压端处于欠压状态。

本发明对第一欠压检测电路130和第二欠压检测电路140的结构不做限定，只要能够完成上述实施例中限定的对应功能即可。

示例性的，第一欠压检测电路130和第二欠压检测电路140的具体结构可以如图3所示，下面结合图3对高压端欠压检测电路检测高压端是否处于欠压状态的过程进行说明。

如图3所示，第一欠压检测电路130可以包括第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4、第五开关管M5、第八开关管M8、第九开关管M9、第一电阻R1和第一逻辑门A1。

其中，第一开关管M1的控制端、第二开关管M2的控制端、第三开关管M3的控制端和第四开关管M4的控制端均与启动电路110的第三端连接，第一开关管M1的一个连接端、第二开关管M2的一个连接端、第三开关管M3的一个连接端和第四开关管M4的一个连接端均与高压端的第一输入端（即高压端的高电压输入VDD-H）连接，第一开关管M1的另一个连接端、第五开关管M5的一个连接端和第一逻辑门A1的输入端通过第一接点D连接，第二开关管M2的另一个连接端连接启动电路110的第三端和第九开关管M9的一个连接端，第三开关管M3的另一个连接端连接第八开关管M8的控制端和一个连接端，第四开关管M4的另一个连接端与第二欠压检测电路140连接。其中，第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3和第四开关管M4构成1:1:1:1的第三电流镜结构。即在第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3和第四开关管M4均导通的情况下，流过第一开关管M1的电流、流过第二开关管M2的电流、流过第三开关管M3的电流和流过第四开关管M4的电流相同。

第五开关管M5的控制端与电压比较电路120的第三端相连，第五开关管M5的另一个连接端与高压端的第二输入端（即高压端的低电压输入VSS-H）连接。第八开关管M8的另一个连接端也与高压端的低电压输入VSS-H连接。第九开关管M9的控制端与第八开关管M8的控制端连接，第九开关管M9的另一个连接端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端连接高压端的低电压输入VSS-H。

第一逻辑门A1的参考地端与高压端的低电压输入VSS-H连接，第一逻辑门A1的第一输出端和第二输出端均与第二欠压检测电路140连接。第一输出端还通过电平移位电路150和输出电路160连接。其中，第一逻辑门A1的输入端的输入信号和第一输出端的输出信号VH-UV相同，第一逻辑门A1的输入端的输入信号和第二输出端的输出信号VH-UVB相反。

示例性的，第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4和第五开关管M5均为MOS管，第八开关管M8和第九开关管M9均可以为MOS管或者三极管。

示例性的，如图3所示，输出电路160包括第二逻辑门A2，第二逻辑门A2为或门电路。具体地，第二逻辑门A2的一个输入端通过电平移位电路150与第一欠压检测电路130连接，第二逻辑门A2的另一个输入端与第二欠压检测电路140连接。

示例性的，本发明中的电平移位电路150可采用本领域常见的电平移位电路结构，本发明不做详细说明。

如图3所示，第二欠压检测电路140可以包括第六开关管M6、第七开关管M7、第十开关管M10、第十一开关管M11、第十二开关管M12、第十三开关管M13和第二电阻R2。

其中，第六开关管M6的控制端与第一逻辑门A1的第一输出端连接，第六开关管M6的一个连接端连接第十一开关管M11的控制端和一个连接端，第六开关管M6的另一个连接端与第四开关管M4的另一个连接端连接。第七开关管M7的控制端与第一逻辑门A1的第二输出端连接，第七开关管M7的一个连接端连接第十二开关管M12的控制端和一个连接端，第七开关管M7的另一个连接端与第四开关管M4的另一个连接端连接。

第十开关管M10的一个连接端、第十一开关管M11的另一个连接端、第十二开关管M12的另一个连接端和第十三开关管M13的一个连接端均与低压端的第四输入端（即低压端的低电压输入）连接，低压端的第四输入端接地GND。第十开关管M10的另一个连接端、第二电阻R2的一端和输出电路160通过第二接点E连接。第二电阻R2的另一端与低压端的第三输入端（即低压端的高电压输入VDD-L）连接，第十开关管M10的控制端和第十一开关管M11的控制端连接。第十三开关管M13的另一个连接端与第十开关管M10的另一个连接端连接，第十三开关管M13的控制端与第十二开关管M12的控制端连接。

具体地，第十开关管M10和第十一开关管M11构成M:1的第一电流镜结构，第十二开关管M12和第十三开关管M13构成1:M的第二电流镜结构。即在第十开关管M10和第十一开关管M11导通的情况下，流过第十开关管M10的电流为流过第十一开关管M11的电流的M倍。在第十二开关管M12和第十三开关管M13导通的情况下，流过第十三开关管M13的电流为流过第十二开关管M12的M倍。M为正整数。

示例性的，第六开关管M6、第七开关管M7、第十开关管M10、第十一开关管M11、第十二开关管M12和第十三开关管M13均为MOS管或者三极管。

在图3所示实施例中，第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4、第六开关管M6和第七开关管M7均为P型MOS管，第五开关管M5、第八开关管M8、第九开关管M9、第十开关管M10、第十一开关管M11、第十二开关管M12和第十三开关管M13均为N型MOS管。下面以本实施例为例，对高压端是否处于欠压状态的检测过程进行说明。

具体地，高压端欠压检测电路上电后，启动电路110检测高压端的高电压输入VDD-H的电压值，当VDD-H的电压值上升到开启阈值电压VT时，启动电路110开始工作，将第一开关管M1的控制端（即栅极）的电压至第四开关管M4的控制端的电压拉低，使第一开关管M1至第四开关管M4导通。之后，第三开关管M3拉高第九开关管M9和第八开关管M8的栅极电压，使第九开关管M9和第八开关管M8导通，在第二开关管M2、第三开关管M3、第九开关管M9和第八开关管M8中均流过电流。即，在VDD-H的电压值达到开启阈值电压VT时，启动电路110触发第一欠压检测电路130处于工作状态。

之后，当高压端的高电压输入VDD-H的电压值上升到关断阈值电压（例如可配置为2VT）后，启动电路110关断。启动电路110关断之后不会影响第一欠压检测电路130的工作和第二欠压检测电路140的工作。具体地，由于高压端的高电压输入VDD-H的电压值大于关断阈值电压2VT，且由于，第九开关管M9和第一电阻R1中的下拉电流为电路的静态电流，其数值很小，因此，第九开关管M9和第一电阻R1中的下拉电流不会将第二开关管M2的栅极和源极之间的电压差下拉到低于开启阈值电压VT，故第二开关管M2、第九开关管M9和第一电阻R1组成的支路仍流过电流，即此时第二开关管M2仍处于导通状态，故此时第二开关管M2的栅极和源极两端的电压差大于开启阈值电压VT，即第一开关管M1的栅极和源极两端的电压差至第四开关管M4的栅极和源极两端的电压差均大于开启阈值电压VT，第一开关管M1至第四开关管M4仍处于导通状态，且流过第二开关管M2和第三开关管M3的电流根据高压端欠压检测电路的静态电流参数要求进行选取。

在启动电路110触发第一欠压检测电路130工作的同时，电压比较电路120实时检测高压端的高电压输入VDD-H的电压和高压端的低电压输入VSS-H的电压之间的差值（即高压端的电压差）。

当该电压差小于开启阈值电压VT时，电压比较电路120输出低电平信号至第五开关管M5的控制端，使第五开关管M5关断。同时，由于该电压差小于开启阈值电压VT，第一开关管M1的栅极和源极两端的电压差至第四开关管M4的栅极和源极两端的电压差均小于开启阈值电压VT，即第一开关管M1至第四开关管M4均关断。同时，由于第四开关管M4关断，因此，第十开关管M10至第十三开关管M13中均无电流流过，第十开关管M10至第十三开关管M13也均处于关断状态，E点电压即被拉高到低压端的高电压输入VDD-L的电压值，触发第二欠压检测电路140的输出信号VL-UV-V2为高电平信号（即第一电信号），指示高压端处于欠压状态。

相应地，由于第一开关管M1至第四开关管M4均关断，导致D点无电流流过，D点处于悬空状态。此时，第一逻辑门A1的第一输出端的输出信号VH-UV为低电平信号，第一逻辑门A1的第一输出端的输出信号VH-UV经过电平移位电路150，向输出电路160发送的输出信号VL-UV-V1为低电平信号（第五电信号）。此时，输出电路160根据低电平的输出信号VL-UV-V1和高电平的输出信号VL-UV-V2，输出指示高压端处于欠压状态的高电平信号，即输出电路160的输出信号VL-UV为高电平信号（第四电信号）。

即，第一欠压检测电路130处于工作状态后，流过第四开关管M4的电流也流向第二欠压检测电路140，触发第二欠压检测电路140也处于工作状态，而且在电压差小于开启阈值电压VT时，通过第一欠压检测电路130和低压端的高电压输入VDD-L，触发第二欠压检测电路140输出第一电信号。

当该电压差小于或者等于预设欠压阈值电压，且电压差大于或者等于开启阈值电压VT时，电压比较电路120输出低电平信号至第五开关管M5的控制端，使第五开关管M5关断。同时，由于该电压差大于开启阈值电压VT，故此时第一开关管M1的栅极和源极两端的电压差至第四开关管M4的栅极和源极两端的电压差均大于开启阈值电压VT，因此，第一开关管M1至第四开关管M4仍处于导通状态。故此时，D点处只存在从第一开关管M1流入D点的电流，因此，D点处电压为高电平，即第一逻辑门A1的输入信号为高电平信号。故此时，第一逻辑门A1的第一输出端的输出信号VH-UV为高电平信号，第一逻辑门A1的第二输出端的输出信号VH-UVB为低电平信号。此时，第一逻辑门A1的第一输出端的输出信号VH-UV经过电平移位电路150，向输出电路160发送的输出信号VL-UV-V1为高电平信号（第三电信号）。

与此同时，第一逻辑门A1的第一输出端的高电平的输出信号VH-UV输入第六开关管M6的控制端，第六开关管M6关断，第一逻辑门A1的第二输出端的低电平的输出信号VH-UVB输入第七开关管M7的控制端，第七开关管M7导通。此时，第十二开关管M12和第十三开关管M13的控制端电压通过第七开关管M7被拉高，第十二开关管M12和第十三开关管M13导通，且由于第十二开关管M12和第十三开关管M13构成1:M的第二电流镜，因此，流入第十三开关管M13的电流I₁₃大于流入第十二开关管M12的电流I₁₂，即此时I₁₃=M×I₁₂，且第二电阻R2的电压（M×I₁₂×R₂）大于低压端的高电压输入VDD-L的电压值时，E点电压为低电平，触发第二欠压检测电路140的输出信号VL-UV-V2为低电平信号（第二电信号）。即，第一欠压检测电路130触发第二欠压检测电路140处于工作状态，而且在电压差小于或者等于预设欠压阈值电压，且电压差大于或者等于开启阈值电压VT时，通过第一欠压检测电路130和低压端的高电压输入VDD-L，触发第二欠压检测电路140输出第二电信号。

其中，R₂为第二电阻R2的电阻值，M、I₁₂和R₂由工作人员提前配置，使M×I₁₂×R₂大于低压端的高电压输入VDD-L的电压值。具体地，I₁₂等于流过第二开关管M2和第三开关管M3的电流，I₁₂也是根据高压端欠压检测电路的静态电流参数要求进行选取。

此时，输出电路160根据高电平的输出信号VL-UV-V1和低电平的输出信号VL-UV-V2输出高电平信号（第四电信号），即输出电路160的输出信号VL-UV为高电平信号，指示高压端处于欠压状态。

当该电压差大于预设欠压阈值电压时，电压比较电路120输出高电平信号至第五开关管M5的控制端，第五开关管M5导通，且第五开关管M5的导通裕度大于第一开关管M1的导通裕度。故此时，从D点流入第五开关管M5的电流大于从第一开关管M1流入D点的电流，因此，D点电压被拉低，即第一逻辑门A1的输入信号为低电平信号，故此时，第一逻辑门A1的第一输出端的输出信号VH-UV为低电平信号，第一逻辑门A1的第二输出端的输出信号VH-UVB为高电平信号。此时，第一逻辑门A1的第一输出端的输出信号VH-UV经过电平移位电路150，向输出电路160发送的输出信号VL-UV-V1为低电平信号（第五电信号）。

与此同时，第一逻辑门A1的第一输出端的低电平的输出信号VH-UV输入第六开关管M6的控制端，第六开关管M6导通。第一逻辑门A1的第二输出端的高电平的输出信号VH-UVB输入第七开关管M7的控制端，第七开关管M7关断。此时，第十开关管M10和第十一开关管M11的控制端电压通过第六开关管M6被拉高，第十开关管M10和第十一开关管M11导通，且由于第十开关管M10和第十一开关管M11构成M:1的第一电流镜，因此，流入第十开关管M10的电流I₁₀大于流入第十一开关管M11的电流I₁₁，即此时I₁₀=M×I₁₁。且第二电阻R2的电压（M×I₁₁×R2）大于低压端的高电压输入VDD-L的电压值，E点电压被拉低，触发第二欠压检测电路140的输出信号VL-UV-V2为低电平信号（第二电信号）。即，第一欠压检测电路130触发第二欠压检测电路140处于工作状态，而且在电压差大于预设欠压阈值电压时，通过第一欠压检测电路130和低压端的高电压输入VDD-L，触发第二欠压检测电路140输出第二电信号。

其中，M、I₁₁和R₂由工作人员提前配置，使M×I₁₁×R₂大于低压端的高电压输入VDD-L的电压值。具体地，I₁₁等于流过第二开关管M2和第三开关管M3的电流，I₁₁也是根据高压端欠压检测电路的静态电流参数要求进行选取。

此时，输出电路160根据低电平的输出信号VL-UV-V1和低电平的输出信号VL-UV-V2输出低电平信号（第六电信号），即输出电路160的输出信号VL-UV为低电平信号，指示高压端处于正常状态。

由上可知，在本实施例中，通过控制第一接点D处的电压变化使第一欠压检测电路130输出第三电信号或者第五电信号，通过控制第二接点E处的变化使第二欠压检测电路140输出第一电信号或者第二电信号。

本发明对电压比较电路120和启动电路110的结构不做限定，只要能够完成上述实施例中限定的对应功能即可。

示例性的，电压比较电路120和启动电路110的具体结构可以如图4所示，下面结合图4对电压比较电路120和启动电路110进行说明。

如图4所示，启动电路110包括第一电子开关S1、第二电子开关S2和第三电阻R3。其中，第一电子开关S1的一端与高压端的第二输入端连接，第一电子开关S1的另一端与第二电子开关S2的一端连接，第二电子开关S2的另一端与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与第一欠压检测电路130连接，第一电子开关S1和第二电子开关S2还均与高压端的第一输入端连接。

具体地，在高压端的第一输入端的电压小于开启阈值电压VT时，第一电子开关S1关断，在高压端的第一输入端的电压大于关断阈值电压时，第二电子开关S2关断，在高压端的第一输入端的电压大于或者等于开启阈值电压VT，且小于或者等于关断阈值电压时，第一电子开关S1和第二电子开关S2均导通。即，启动电路110在高压端的第一输入端的电压小于开启阈值电压VT，或者高压端的第一输入端的电压大于关断阈值电压时，处于不工作的状态；启动电路110在高压端的第一输入端的电压大于或者等于开启阈值电压VT，且小于或者等于关断阈值电压时，处于工作状态。

示例性的，第一电子开关S1和第二电子开关S2可以为MOS管。

如图4所示，电压比较电路120包括第十四开关管M14、第十五开关管M15和第十六开关管M16。其中，第十四开关管M14的控制端与启动电路110连接，第十四开关管M14的一个连接端与高压端的第一输入端连接，第十四开关管M14的另一个连接端通过第三接点F与第十五开关管M15的一个连接端连接。第十五开关管M15的控制端和另一个连接端均与第十六开关管M16的一个连接端连接。第十六开关管M16的控制端和一个连接端均与第五开关管M5的控制端连接，第十六开关管M16的另一个连接端与高压端的第二输入端连接，通过第三接点F处的电压变化触发第五开关管M5导通或者关断。

示例性的，第十四开关管M14、第十五开关管M15和第十六开关管M16均可以为MOS管。

在图4所示实施例中，第十四开关管M14和第十五开关管M15均为P型MOS管，第十六开关管M16为N型MOS管。下面结合附图4对电压比较电路120控制第五开关管M5导通或者关断的过程进行说明。

具体地，高压端欠压检测电路上电后，启动电路110检测高压端的高电压输入VDD-H的电压值，当该电压值上升到开启阈值电压VT时，启动电路110开始工作，将第十四开关管M14的控制端电压拉低，第十四开关管M14导通。

当电压差上升到预设欠压阈值电压（2VT）后，第十五开关管M15和第十六开关管M16的栅极和源极两端的电压差均大于开启阈值电压VT，第十五开关管M15和第十六开关管M16均导通。同时，将第十六开关管M16和第五开关管M5设计为1:N的第四电流镜，故此时，第五开关管M5的控制端电压被第十四开关管M14和第十五开关管M15拉高，第五开关管M5导通，且流过第五开关管M5的电流为流过第十六开关管M16的电流的N倍；此时，将第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4和第十四开关管M14设计为1:1:1:1:1的第五电流镜，因此，流入第一开关管M1的电流等于流入第十六开关管M16的电流，即此时，从第一开关管M1流入D点的电流小于从D点流入第十五开关管M15的电流，D点电压被拉低。其中，N为正整数。

当电压差小于或者等于预设欠压阈值电压，且电压差大于开启阈值电压VT时，虽然第十四开关管M14仍处于导通状态，但是此时F点的电压与低电压输入VSS-H之间的电压差小于预设欠压阈值电压2VT，第十五开关管M15和第十六开关管M16的栅极和源极两端的电压差无法均大于开启阈值电压VT，因此，第十五开关管M15和第十六开关管M16形成的支路处于关断状态，从而使得第五开关管M5也处于关断状态。

当电压差小于开启阈值电压VT时，第十四开关管M14的栅极和源极两端压差小于开启阈值电压VT，第十四开关管M14关断，从而使得第五开关管M5也处于关断状态。

具体地，在图4所示实施例中，采用第十五开关管M15和第十六开关管M16串联连接，故此时预设欠压阈值电压为MOS管的开启阈值电压VT的两倍（2VT）。

另外，在图4所示实施例中，当高压端的高电压输入VDD-H的电压值上升到启动电路110的关断阈值电压后，启动电路110关断。而且，启动电路110关断之后，不会影响电压比较电路。具体地，当高压端的高电压输入VDD-H的电压值上升到关断阈值电压后，电压差大于开启阈值电压VT，即此时第十四开关管M14的栅极和源极两端的电压差大于开启阈值电压VT，因此，第十四开关管M14中仍处于导通状态，故此时，F点电压即等于高压端的高电压输入VDD-H的电压值。

在一些可选的实施方式中，通过串联任意数量的MOS管或者电阻调节预设欠压阈值电压。例如，当需要将预设欠压阈值电压设计为MOS管的开启阈值电压VT的a倍时，可在电压比较电路120的相应位置串联a个MOS管（第十七开关管）。其中，预设欠压阈值电压和启动电路110的关断阈值电压可以相同，也可以不同。

本发明实施例还提供一种开关电源，具有上述任一实施例所述的高压端欠压检测电路。

本发明实施例提供的开关电源，通过设置在高压端的两个输入端之间的电压差低于MOS管的开启阈值电压VT时，也能够实现欠压检测的高压端欠压检测电路，能够提升开关电源的稳定性和安全性。

在本实施例中提供了一种高压端欠压检测方法，可用于上述的高压端欠压检测电路，图5是根据本发明实施例的高压端欠压检测方法的流程示意图，如图5所示，该方法包括如下步骤：

步骤S501，启动电路在高压端的第一输入端的电压达到开启阈值电压时，触发第一欠压检测电路工作。

步骤S502，第一欠压检测电路工作之后触发第二欠压检测电路工作。

步骤S503，电压比较电路在电压差小于开启阈值电压的情况下，通过第一欠压检测电路和低压端的第三输入端，触发第二欠压检测电路输出第一电信号。

其中，电压差为高压端的第一输入端的电压和高压端的第二输入端的电压之间的差值。第一电信号指示高压端处于欠压状态。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，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。

Claims

1.一种高压端欠压检测电路，其特征在于，应用于开关电源，所述高压端欠压检测电路包括：启动电路、电压比较电路、第一欠压检测电路和第二欠压检测电路；

所述启动电路连接所述高压端的第一输入端和所述第一欠压检测电路，所述启动电路用于在所述高压端的第一输入端的电压达到开启阈值电压时，触发所述第一欠压检测电路工作；

所述第一欠压检测电路和所述第二欠压检测电路连接，所述第一欠压检测电路用于触发所述第二欠压检测电路工作；

所述电压比较电路连接所述高压端的第一输入端和第二输入端，所述第二欠压检测电路连接低压端的第三输入端，所述电压比较电路用于在电压差小于所述开启阈值电压的情况下，通过所述第一欠压检测电路和所述低压端的第三输入端，触发所述第二欠压检测电路输出第一电信号，所述电压差为所述高压端的第一输入端的电压和所述高压端的第二输入端的电压之间的差值，所述第一电信号指示所述高压端处于欠压状态。

2.根据权利要求1所述的高压端欠压检测电路，其特征在于，所述高压端欠压检测电路还包括电平移位电路和输出电路；

所述电压比较电路还用于在所述电压差大于或者等于所述开启阈值电压，且所述电压差小于或者等于预设欠压阈值电压的情况下，触发所述第一欠压检测电路通过所述电平移位电路输出第三电信号，并通过所述第一欠压检测电路和所述低压端的第三输入端，触发所述第二欠压检测电路输出第二电信号，所述第三电信号与所述第一电信号相同，所述第二电信号与所述第一电信号相反；

所述输出电路的一个连接端连接所述第二欠压检测电路，所述输出电路的另一个连接端通过所述电平移位电路与所述第一欠压检测电路连接，所述输出电路用于根据所述第三电信号和所述第二电信号输出第四电信号，所述第四电信号指示所述高压端处于欠压状态。

3.根据权利要求2所述的高压端欠压检测电路，其特征在于，

所述电压比较电路还用于在所述电压差大于所述预设欠压阈值电压的情况下，触发所述第一欠压检测电路通过所述电平移位电路输出第五电信号，并通过所述第一欠压检测电路和所述低压端的第三输入端，触发所述第二欠压检测电路输出所述第二电信号，所述第五电信号与所述第三电信号相反；

所述输出电路还用于根据所述第五电信号和所述第二电信号输出第六电信号，所述第六电信号指示所述高压端处于正常状态。

4.根据权利要求2所述的高压端欠压检测电路，其特征在于，所述电压比较电路还用于在所述电压差小于所述开启阈值电压的情况下，触发所述第一欠压检测电路通过所述电平移位电路输出第五电信号，所述第五电信号和所述第三电信号相反；

所述输出电路还用于根据所述第五电信号和所述第一电信号输出所述第四电信号。

5.根据权利要求3所述的高压端欠压检测电路，其特征在于，所述第一欠压检测电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第八开关管、第九开关管、第一电阻和第一逻辑门；

所述第一开关管的控制端、所述第二开关管的控制端、所述第三开关管的控制端和所述第四开关管的控制端均与所述启动电路连接，所述第一开关管的一个连接端、所述第二开关管的一个连接端、所述第三开关管的一个连接端和所述第四开关管的一个连接端均与所述高压端的第一输入端连接，所述第一开关管的另一个连接端、所述第五开关管的一个连接端和所述第一逻辑门的输入端通过第一接点连接，所述第二开关管的另一个连接端连接所述启动电路和所述第九开关管的一个连接端，所述第三开关管的另一个连接端连接所述第八开关管的控制端和一个连接端，所述第四开关管的另一个连接端与所述第二欠压检测电路连接，在所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管均导通的情况下，流过所述第一开关管的电流、流过所述第二开关管的电流、流过所述第三开关管的电流和流过所述第四开关管的电流相同；

所述第五开关管的控制端与所述电压比较电路相连，所述第五开关管的另一个连接端与所述高压端的第二输入端连接；

所述第八开关管的另一个连接端与所述高压端的第二输入端连接；

所述第九开关管的控制端与所述第八开关管的控制端连接，所述第九开关管的另一个连接端与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端连接所述高压端的第二输入端；

所述第一逻辑门的参考地端与所述高压端的第二输入端连接，所述第一逻辑门的第一输出端和第二输出端均与所述第二欠压检测电路连接，所述第一输出端通过所述电平移位电路和所述输出电路连接，所述第一逻辑门的输入端的电信号和所述第一输出端的电信号相同，所述第一逻辑门的输入端的电信号和所述第二输出端的电信号相反，通过所述第一接点处的电压变化使所述第一欠压检测电路输出所述第三电信号或所述第五电信号。

6.根据权利要求5所述的高压端欠压检测电路，其特征在于，所述第二欠压检测电路包括第六开关管、第七开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管和第二电阻；

所述第六开关管的控制端与所述第一输出端连接，所述第六开关管的一个连接端连接所述第十一开关管的控制端和一个连接端，所述第六开关管的另一个连接端与所述第四开关管的另一个连接端连接；

所述第七开关管的控制端与所述第二输出端连接，所述第七开关管的一个连接端连接所述第十二开关管的控制端和一个连接端，所述第七开关管的另一个连接端与所述第四开关管的另一个连接端连接；

所述第十开关管的一个连接端、所述第十一开关管的另一个连接端、所述第十二开关管的另一个连接端和所述第十三开关管的一个连接端均与所述低压端的第四输入端连接，所述低压端的第四输入端接地，所述第十开关管的另一个连接端、所述第二电阻的一端和所述输出电路通过第二接点连接，所述第二电阻的另一端与所述低压端的第三输入端连接，所述第十开关管的控制端和所述第十一开关管的控制端连接，所述第十三开关管的另一个连接端与所述第十开关管的另一个连接端连接，所述第十三开关管的控制端与所述第十二开关管的控制端连接，在所述第十开关管和所述第十一开关管导通的情况下，流过所述第十开关管的电流为流过所述第十一开关管的电流的M倍，在所述第十二开关管和所述第十三开关管导通的情况下，流过所述第十三开关管的电流为流过所述第十二开关管的M倍，通过所述第二接点处的电压变化使所述第二欠压检测电路输出所述第一电信号或所述第二电信号，M为正整数。

7.根据权利要求6所述的高压端欠压检测电路，其特征在于，所述第六开关管、所述第七开关管、所述第八开关管、所述第九开关管、所述第十开关管、所述第十一开关管、所述第十二开关管以及所述第十三开关管均为MOS管或三极管。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的高压端欠压检测电路，其特征在于，所述输出电路包括第二逻辑门，所述第二逻辑门为或门电路，所述第二逻辑门的一个输入端通过所述电平移位电路与所述第一欠压检测电路连接，所述第二逻辑门的另一个输入端与所述第二欠压检测电路连接。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的高压端欠压检测电路，其特征在于，所述启动电路包括第一电子开关、第二电子开关和第三电阻；

所述第一电子开关的一端与所述高压端的第二输入端连接，所述第一电子开关的另一端与所述第二电子开关的一端连接，所述第二电子开关的另一端与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第一欠压检测电路连接，所述第一电子开关和所述第二电子开关还均与所述高压端的第一输入端连接，在所述高压端的第一输入端的电压小于所述开启阈值电压时，所述第一电子开关关断，在所述高压端的第一输入端的电压大于关断阈值电压时，所述第二电子开关关断，在所述高压端的第一输入端的电压大于或等于所述开启阈值电压，且小于或等于所述关断阈值电压时，所述第一电子开关和所述第二电子开关管均导通。

10.根据权利要求5至7中任一项所述的高压端欠压检测电路，其特征在于，所述电压比较电路包括第十四开关管、第十五开关管和第十六开关管；

所述第十四开关管的控制端与所述启动电路连接，所述第十四开关管的一个连接端与所述高压端的第一输入端连接，所述第十四开关管的另一个连接端通过第三接点与所述第十五开关管的一个连接端连接；

所述第十五开关管的控制端和另一个连接端均与所述第十六开关管的一个连接端连接；

所述第十六开关管的控制端和一个连接端均与所述第五开关管的控制端连接，所述第十六开关管的另一个连接端与所述高压端的第二输入端连接，通过所述第三接点处的电压变化触发所述第五开关管导通或关断。

11.根据权利要求10所述的高压端欠压检测电路，其特征在于，所述电压比较电路还包括多个第十七开关管，所述多个第十七开关管与所述第十六开关管串联。

12.一种开关电源，其特征在于，包括：如权利要求1至11中任一项所述的高压端欠压检测电路。