CN117118192A - 多阶电压输出电路及电源设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电源技术领域，尤其涉及一种多阶电压输出电路及电源设备，多阶电压输出电路利用输出控制电路基于外部控制器输入的分压调节信号，调节所述输出电压反馈分压电路的分压状态；输出电压反馈分压电路在不同分压状态下，将所述输出电压反馈输入端输出的恒定电压转换为所述分压状态对应的目标电压，并在所述电源芯片的输出端输出所述目标电压。通过输出控制电路以及输出电压反馈分压电路的设置使具有输出电压反馈输入端的普通电源芯片同样可以实现多阶电压输出，与现有技术中使用具有多阶电压输出功能的电源芯片相比，可以大大降低具有多阶电压输出功能器件的成本。

Description

多阶电压输出电路及电源设备

技术领域

本申请涉及电源技术领域，尤其涉及一种多阶电压输出电路及电源设备。

背景技术

随着科技不断进步，越来越多的电子产品进入市场，不同的电子产品所需的供电电源可能并不相同，随之市场对电源设备的需求也越来越多。一个电源设备可能需要输出多阶电压为不同的设备进行供电。目前市面上存在多阶电压输出的电源设备，该电源结构主要由支持多阶电压输出的电源芯片以及相关的外围电路组成。

常规的成本较低的电源芯片并不具备多阶电压输出功能，无法实现多阶电压输出；因此存在多阶电压输出的电源设备需要特定的电源芯片用于实现多阶电压输出，导致具备多阶电压输出功能的电源设备成本过高。

发明内容

本申请提供一种多阶电压输出电路及电源设备，目的在于如何在低成本的条件下实现多阶电压输出。

第一方面，本申请提供了一种多阶电压输出电路，所述多阶电压输出电路包括：分压电路输出电压反馈分压电路、输出控制电路以及设有输出电压反馈输入端的电源芯片；

所述输出电压反馈分压电路分别与所述电源芯片的输出电压反馈输入端、所述电源芯片的输出端以及所述输出控制电路连接；

所述输出控制电路的输入端与外部控制器连接；

所述输出控制电路，用于基于外部控制器输入的分压调节信号，调节所述输出电压反馈分压电路的分压状态；

所述输出电压反馈分压电路，用于在不同分压状态下，将所述输出电压反馈输入端输出的恒定电压转换为所述分压状态对应的目标电压，并在所述电源芯片的输出端输出所述目标电压。

本申请提供的多阶电压输出电路利用输出控制电路基于外部控制器输入的分压调节信号，调节所述输出电压反馈分压电路的分压状态；输出电压反馈分压电路在不同分压状态下，将所述输出电压反馈输入端输出的恒定电压转换为所述分压状态对应的目标电压，并在所述电源芯片的输出端输出所述目标电压。通过输出控制电路以及输出电压反馈分压电路的设置使具有输出电压反馈输入端的普通电源芯片同样可以实现多阶电压输出，与现有技术中使用具有多阶电压输出功能的电源芯片相比，可以大大降低具有多阶电压输出功能器件的成本。

在一种可能的实现方式中，所述输出电压反馈分压电路包括：第一分压支路和第二分压支路；

所述第一分压支路的第一输入端与所述电源芯片的输出电压反馈输入端以及所述第二分压支路的输出端连接，所述第一分压支路的输出端与所述电源芯片的输出端连接，所述第一分压支路的第二输入端接地；

所述第二分压支路的输入端与所述输出控制电路的输出端连接；

所述输出控制电路，用于基于外部控制器输入的分压调节信号调节所述第二分压支路的输入端连接状态，所述输入端连接状态包括：高电平连接状态、低电平连接状态以及高阻连接状态。

在一种可能的实现方式中，所述第一分压支路包括：第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的第一端与所述电源芯片的输出端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端、所述电源芯片的输出电压反馈输入端以及所述第二分压支路的输出端连接，所述第二电阻的第二端接地。

在一种可能的实现方式中，所述第二分压支路包括：第三电阻；

所述第三电阻的第一端与所述输出控制电路的输出端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述的第一电阻的第二端以及所述第二电阻的第一端连接。

在一种可能的实现方式中，所述第一分压支路包括：第一电阻、第二电阻以及第四电阻；

所述第一电阻的第一端与所述电源芯片的输出端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第四电阻的第一端以及所述第二分压支路的输出端连接，所述第四电阻的第二端分别与所述电源芯片的输出电压反馈输入端以及所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地。

在一种可能的实现方式中，所述第二分压支路包括：第三电阻；

所述第三电阻的第一端与所述输出控制电路的输出端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述的第一电阻的第二端以及所述第四电阻的第一端连接。

在一种可能的实现方式中，所述第一分压支路包括：第一电阻、第二电阻以及第四电阻；

所述第一电阻的第一端与所述电源芯片的输出端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第四电阻的第一端以及所述电源芯片的输出电压反馈输入端连接，所述第四电阻的第二端分别与所述第二分压支路的输出端以及所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地。

在一种可能的实现方式中，所述第二分压支路包括：第三电阻；

所述第三电阻的第一端与所述输出控制电路的输出端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述的第四电阻的第二端以及所述第二电阻的第一端连接。

在一种可能的实现方式中，所述第一分压支路还包括：第五电阻和第一电容；

在所述第一分压支路不包括第四电阻时，所述第五电阻的第一端与所述第一电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第一电阻的第二端以及所述第二电阻的第一端连接；

在所述第一分压支路包括第四电阻时，所述第五电阻的第一端与所述第一电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第四电阻的第二端以及第二电阻的第一端连接。

在一种可能的实现方式中，所述输出电压反馈分压电路还包括：第二电容；

所述第二电容的第一端与所述电源芯片的反馈控制端连接，所述第二电容的第二端接地。

在一种可能的实现方式中，所述输出控制电路包括：第一PMOS管和第一NMOS管；

所述第一PMOS管的源极与所述电源芯片的输出端连接，所述第一PMOS管的漏极与所述第一NMOS管的漏极以及所述输出电压反馈分压电路的第三端连接，所述第一PMOS管的栅极与所述外部控制器连接；

所述第一NMOS管的栅极与所述外部控制器连接，所述第一NMOS管的源极接地。

在一种可能的实现方式中，所述多阶电压输出电路还包括：稳压电路；

所述稳压电路的输入端与所述外部控制器连接，所述稳压电路的输出端与所述输出控制电路的输入端连接；

所述稳压电路，用于在所述分压调节信号为高阻态调节信号时对分压调节信号的电压值进行稳压。

在一种可能的实现方式中，所述稳压电路包括：第六电阻和第七电阻；

其中，所述第六电阻的第一端与稳压电源连接，所述第六电阻的第二端与分别所述第七电阻的第一端、所述外部控制器、所述第一PMOS管的漏极以及第一NMOS管的漏极连接，所述第七电阻的第二端接地。

第二方面，本申请提供了一种电源设备，所述电源设备包括所述的多阶电压输出电路。

附图说明

图1为现有技术中存在的多阶电压输出电路的第一相关结构示意图；

图2为本申请提供的多阶电压输出电路实施例中的第一种结构示意图；

图3为本申请提供的多阶电压输出电路实施例中的第二种结构示意图；

图4为多阶电压输出电路中输出电压反馈分压电路的第一种电路原理图；

图5为多阶电压输出电路中输出电压反馈分压电路的第二种电路原理图；

图6为多阶电压输出电路中输出电压反馈分压电路的第三种电路原理图；

图7为多阶电压输出电路中输出控制电路的第一种电路原理图；

图8为多阶电压输出电路中输出控制电路的第二种电路原理图；

图9为包括第一种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的电路原理图；

图10为包括第一种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的第一模态原理图；

图11为包括第一种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的第二模态原理图；

图12为包括第一种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的第三模态原理图；

图13为包括第二种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的电路原理图；

图14为包括第二种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的第一模态原理图；

图15为包括第二种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的第二模态原理图；

图16为包括第二种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的第三模态原理图；

图17为包括第三种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的电路原理图；

图18为包括第三种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的第一模态原理图；

图19为包括第三种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的第二模态原理图；

图20为包括第三种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的第三模态原理图；

图21为包括第二种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路对应电源设备的电路原理图。

各附图标号所代表的含义：

U1：电源芯片；

OUT：电源芯片的输出端；

FB：电源芯片的输出电压反馈输入端；

10：输出电压反馈分压电路；20：输出控制电路；101：第一分压支路；102：第二分压支路；

R1～R13：第一至第十三电阻；Rrf：射频电阻；Roc：限流电阻；

C1～C7：第一至第七电容；CB：自举电容；

Q1：第一PMOS管；Q2：第一NMOS管；Q3：第二NMOS管；Q4：第三NMOS管；

VDD：稳压电源；VOUT：输出电压：Vin：输入电源；

BOOT：电源芯片的自举输入端；

PG：电源芯片的供电指示端；

RF：电源芯片的射频端；

CS：电源芯片的限流端；

UGATE：电源芯片的第一栅极控制端；

LGATE：电源芯片的第二栅极控制端；

PHASE：电源芯片的浮动端。

具体实施方式

本申请说明书和权利要求书及附图说明中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

电源设备通常由电源芯片以及相关的外围电路组成。其中，电源设备所输出的电源电压的范围主要由电源芯片所能承担的电压值决定。电源芯片可以是开关电源芯片，例如BUCK芯片或BOOST芯片等。其中，电源芯片主要用于对输入电压调节为负载所需的工作电压。例如BUCK芯片的输入电压通常大于输出电压，BOOST芯片的输入电压通常小于输出电压。不同的电源芯片内部的结构并不相同，其对应的功能也不相同，功能越复杂的电源芯片对应的成本也就越高。

为了便于理解，在对本申请实施例提供的多阶电压输出电路进行说明之前，首先对享有技术中相关的多阶电压输出电路的结构进行说明。

请参见图1，图1为现有技术中存在的多阶电压输出电路的第一相关结构示意图。

在图1中多阶电压输出电路内的电源芯片具有输出多阶电压的功能。以RT8816A芯片为例进行说明，该RT8816A芯片具有输出三阶电压的功能，故而电源设备直接使用该RT8816A芯片便可以直接输出三阶电压，对应的该RT8816A芯片的成本也相对较高。

此外，现有技术中还存在输出单阶电压的芯片，相较于具有多阶电压输出功能的芯片而言，该输出单阶电压的芯片的成本大大降低；但是该芯片并不具备输出多阶电压的功能，故而现有技术中为了满足多阶电压的输出需求，不得不使用成本高昂的具有输出多阶电压功能点电源芯片。

为了解决上述技术问题，本申请提出了一种多阶电压输出电路，参照图2，图2为本申请提供的多阶电压输出电路实施例中的第一种结构示意图。

在图2中所述多阶电压输出电路包括：输出电压反馈分压电路10、输出控制电路20和设有输出电压反馈输入端的电源芯片U1；

所述输出电压反馈分压电路10分别与所述电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB、所述电源芯片U1的输出端OUT以及所述输出控制电路20连接；

所述输出控制电路20的输入端与外部控制器连接。

应理解的是，该电源芯片U1为具有单阶电压输出功能的普通电源芯片，该电源芯片U1并不具备多阶电压输出功能。输出电压反馈输入端FB是电源芯片U1在输出负载所需的工作电压之后，用于对工作电压进行采集的端口。通过该输出电压反馈输入端可以实时的了解的电源芯片U1的输出端OUT输出电压的具体值。通常该输出电压反馈输入端FB处电压值为恒定电压值。例如RT8237E电源芯片，该电源芯片仅具有单阶电压输出功能，该电源芯片的输出电压反馈输入端FB的电压值通常为恒定的0.704V。

可以理解的是，输出电压反馈分压电路10是具有分压功能的电路。输出电压反馈分压电路通常是对输入至输出电压反馈分压电路的电压值进行分压从而降低输入电压的电压值的电路，但是在本申请的技术方案中，该输出电压反馈分压电路10还可以对输入电压的电压值进行升压，得到更高电压值的输出电压，例如将输出电压反馈分压电路的两个分压电阻的连接处作为输出电压反馈分压电路的一个输入端，一个电阻的另一端接地，另一二个电阻的另一端作为输出电压反馈分压电路的输出端，通过电路内的电流值稳定，在输出电压反馈分压电路的输出端得到电压值更高的输出电压。此外，在本方案中，输出电压反馈分压电路10为分压状态可变的输出电压反馈分压电路，在输出电压反馈分压电路10的分压状态发生变化时，该输出电压反馈分压电路10输出端输出的电压值也会发生变化，每个分压状态对应一个输出电压。该输出电压反馈分压电路10的不同分压状态可以是输出电压反馈分压电路内的分压电阻的阻值发生变化的状态或者是输出电压反馈分压电路的结构发生变化的分压状态。

需要说明的是，输出控制电路20是用于对输出电压反馈分压电路的分压状态进行控制的电路。该输出控制电路20可以在不同的输出电压需求的情况下，控制输出电压反馈分压电路10的分压状态与所需输出的电压相对应。输出控制电路20可以根据外部输入的调节信号的信号值不同，控制输出电压反馈分压电路10处于不同的分压状态，从而在电源芯片U1的输出端形成对应的输出电压。

在具体实施中，所述输出控制电路20可以接收外部控制器输入的分压调节信号，然后基于所述分压调节信号，调节所述输出电压反馈分压电路10的分压状态；所述输出电压反馈分压电路10可以在不同分压状态下，将所述输出电压反馈输入端FB输出的恒定电压转换为所述分压状态对应的目标电压，并在所述电源芯片U1的输出端输出所述目标电压。

其中，分压调节信号是由外部控制器输入至输出控制电路20用于对输出电压反馈分压电路10的分压状态进行控制的信号。该分压调节信号的电压值与所需输出的电压阶数相对应。例如需要输出三阶电压，则该分压调节信号具有三个不同的电压值，每个电压值均对应输出电压反馈分压电路10中的一个分压状态。目标电压为与电源芯片U1连接的负载所需的工作电压，该目标电压由输出电压反馈输入端FB的恒定电压经过输出电压反馈分压电路10调节后得到的电压。

此外，在本申请的技术方案中，不仅可以将输出电压反馈分压电路10以及输出控制电路20作为电源芯片U1的外围电路，通过与电源芯片U1建立连接的关系实现多阶电压输出；还可以将输出电压反馈分压电路10和输出控制电路20集成设置在电源芯片U1内部，仅需要该电源芯片U1设置额外的连接引脚，通过该引脚将输出控制电路20与外部控制器建立连接即可。例如在电源芯片设计过程中，将电压反馈分压电路10和输出控制电路20设置在电源芯片U1内部，然后通过电源芯片U1上闲置或额外设置的Pin引脚将该输出控制电路20的输入端与外部控制器建立连接。

本申请提供的多阶电压输出电路利用输出控制电路基于外部控制器输入的分压调节信号，调节所述输出电压反馈分压电路的分压状态；输出电压反馈分压电路在不同分压状态下，将所述输出电压反馈输入端输出的恒定电压转换为所述分压状态对应的目标电压，并在所述电源芯片的输出端输出所述目标电压。通过输出控制电路以及输出电压反馈分压电路的设置使具有输出电压反馈输入端的普通电源芯片同样可以实现多阶电压输出，与现有技术中使用具有多阶电压输出功能的电源芯片，可以大大降低具有多阶电压输出功能器件的成本。

参照图3，图3为本申请提供的多阶电压输出电路实施例中的第二种结构示意图。

在图3中所述输出电压反馈分压电路10包括：第一分压支路101和第二分压支路102；

所述第一分压支路101的第一输入端与所述电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB以及所述第二分压支路102的输出端连接，所述第一分压支路101的输出端与所述电源芯片U1的输出端连接，所述第一分压支路101的第二输入端接地GND；

所述第二分压支路102的输入端与所述输出控制电路20的输出端连接。

需要说明的是，第一分压支路101为多个电阻串联设置在电源芯片U1的输出端OUT以及接地端GND之间的电压支路。第一电压支路101的输出端与电源芯片U1的连接关系和第一电压支路101的第二输入端接地的连接关系并不会发生变化。

第二分压支路102为与第一分压支路101中部分电阻并联设置的支路。该第二分压支路102的输出端设置在第一分压支路101内的串联电阻之间，输入端的连接状态为可调节状态。例如在需要输出两阶电压时，该第二分压支路102的输入端可以包括高电平状态连接状态和低电平连接状态；在需要输出三阶电压时，第二分压支路102的输入端可以包括：高电平连接状态、低电平连接状态以及高阻连接状态。

故而在具体控制过程中，所述输出控制电路20可以基于外部控制器输入的分压调节信号调节所述第二分压支路102的输入端连接状态，从而实现对输出电压反馈分压电路10的分压状态进行调节，实现在电源芯片U1的输出端输出多阶电压。

进一步的，参照图4，图4为多阶电压输出电路中输出电压反馈分压电路的第一种电路原理图。在图4中，所述第一分压支路101包括：第一电阻R1和第二电阻R2；

所述第一电阻R1的第一端与所述电源芯片U1的输出端连接，所述第一电阻R1的第二端分别与所述第二电阻R2的第一端、所述电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB以及所述第二分压支路102的输出端连接，所述第二电阻R2的第二端接地GND。

其中，所述第二分压支路102包括：第三电阻R3；

所述第三电阻R3的第一端与所述输出控制电路20的输出端连接，所述第三电阻R3的第二端分别与所述的第一电阻R1的第二端以及所述第二电阻R2的第一端连接。

应理解的是，在图4中，第一分压支路101中的第一电阻R1和第二电阻R2均为常规的分压电阻。输出控制电路20可以输出三种不同的电平信号从而控制第三电阻R3的第一端处于不同的连接状态。例如在第三电阻R3的第一端输出电压值为输出电压VOUT的高电平信号、输出电压值为零的低电平信号或不输出电压值使第三电阻R3的第一端处于高阻态。

在具体实施时，若输出控制电路20输出电压值为输出电压VOUT的高电平信号时，该电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB的电压VFB：

若输出控制电路20不输出电压值使第三电阻R3的第一端处于高阻态，该电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB的电压VFB：

若输出控制电路20输出电压值为零的低电平信号时，该电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB的电压VFB：

因此，在图4中反馈控制端的电压值VFB固定的情况下，输出电压VOUT可以为三阶不同电压值的电压。

进一步的参照图5，图5为多阶电压输出电路中输出电压反馈分压电路的第二种电路原理图。在图5中，所述第一分压支路101包括：第一电阻R1、第二电阻R2以及第四电阻R4；

所述第一电阻R1的第一端与所述电源芯片U1的输出端OUT连接，所述第一电阻R1的第二端分别与所述第四电阻R4的第一端以及所述第二分压支路102的输出端连接，所述第四电阻R4的第二端分别与所述电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB以及所述第二电阻R2的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端接地GND。

此外，所述第二分压支路同样包括：第三电阻R3；

所述第三电阻R3的第一端与所述输出控制电路20的输出端连接，所述第三电阻R3的第二端分别与所述的第一电阻R1的第二端以及所述第四电阻R4的第一端连接。

需要说明的是，与图4相比，在图5中增加了第四电阻R4，通过该第四电阻R4的设置此时第一分压支路101中包括三个电阻，可以将电源芯片U1的输出电压反馈输入端以及第三电阻R3的第二端连接至不同的电阻结构之间。在图5中，电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB连接至第四电阻R4与第二电阻R2之间，第三电阻R3的第二端连接至第一电阻R1与第四电阻R4之间。

其中，第一至第四电阻均为常规的分压电阻。

输出控制电路20同样可以输出三种不同的电平信号从而控制第三电阻R3的第一端处于不同的连接状态。例如在第三电阻R3的第一端输出电压值为输出电压VOUT的高电平信号、输出电压值为零的低电平信号或不输出电压值使第三电阻R3的第一端处于高阻态。

在具体实施时，若输出控制电路20输出电压值为输出电压VOUT的高电平信号时，该电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB的电压VFB：

若输出控制电路20不输出电压值使第三电阻R3的第一端处于高阻态，该电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB的电压VFB：

若输出控制电路20输出电压值为零的低电平信号时，该电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB的电压VFB：

因此，在图5中反馈控制端的电压值VFB固定的情况下，输出电压VOUT可以为三阶不同电压值的电压。

此外，根据上述三个公式可知，在第三电阻R3的第一输入端输入高电平信号时，VOUT输出低阶电压；在第三电阻R3的第一输入端悬空时，VOUT输出中阶电压；在第三电阻R3的第一输入端输入低电平信号时，VOUT输出高阶电压。假设输出电压反馈输入端FB输出的电压VFB＝0.704V，当电阻按照如下阻值选型时：

R1＝6.4kΩ、R2＝10kΩ、R3＝51kΩ、R4＝1.359kΩ；

将上述已知条件带入上述公式，计算可得三种场景下VOUT分别为1.35V，1.25V和1.2V。

进一步的参照图6，图6为多阶电压输出电路中输出电压反馈分压电路的第三种电路原理图。所述第一分压支路101包括：第一电阻R1、第二电阻R2以及第四电阻R4；

所述第一电阻R1的第一端与所述电源芯片U1的输出端OUT连接，所述第一电阻R1的第二端分别与所述第四电阻R4的第一端以及所述电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB连接，所述第四电阻R4的第二端分别与所述第二分压支路102的输出端以及所述第二电阻R2的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端接地GND。

其中，所述第二分压支路102同样包括：第三电阻R3；

所述第三电阻R3的第一端与所述输出控制电路20的输出端连接，所述第三电阻R3的第二端分别与所述的第四电阻R4的第二端以及所述第二电阻R2的第一端连接。

需要说明的是，与图5相比，电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB连接至第一电阻R1与第四电阻R4之间，第三电阻R3的第二端连接至第四电阻R4与第二电阻R2之间。

其中，第一至第四电阻均为常规的分压电阻。

输出控制电路20同样可以输出三种不同的电平信号从而控制第三电阻R3的第一端处于不同的连接状态。例如在第三电阻R3的第一端输出电压值为输出电压VOUT的高电平信号、输出电压值为零的低电平信号或不输出电压值使第三电阻R3的第一端处于高阻态。

在具体实施时，若输出控制电路20输出电压值为输出电压VOUT的高电平信号时，该电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB的电压VFB：

若输出控制电路20不输出电压值使第三电阻R3的第一端处于高阻态，该电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB的电压VFB：

若输出控制电路20输出电压值为零的低电平信号时，该电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB的电压VFB：

因此，在图6中反馈控制端的电压值VFB固定的情况下，输出电压VOUT可以为三阶不同电压值的电压。

此外，根据上述三个公式可知，在第三电阻R3的第一输入端输入高电平信号时，VOUT输出高阶电压；在第三电阻R3的第一输入端悬空时，VOUT输出中阶电压；在第三电阻R3的第一输入端输入低电平信号时，VOUT输出低阶电压。

进一步在图4至图6任一附图中，所述第一分压支路还包括：第五电阻R5和第一电容C1；

在所述第一分压支路101不包括第四电阻R4时，所述第五电阻R5的第一端与所述第一电阻R1的第一端连接，所述第五电阻R5的第二端与所述第一电容C1的第一端连接，所述第一电容C1的第二端与所述第一电阻R1的第二端以及所述第二电阻R2的第一端连接；

在所述第一分压支路101包括第四电阻R4时，所述第五电阻R5的第一端与所述第一电阻R1的第一端连接，所述第五电阻R5的第二端与所述第一电容C1的第一端连接，所述第一电容C1的第二端与所述第四电阻R4的第二端以及第二电阻R2的第一端连接。

应理解的是，在第一电阻R1的第一端输出的电压值可能存在一定的杂波干扰。在本申请的技术方案中，可以在电源芯片U1的输出端接一个由第五电阻R5和第一电容C1组成的滤波电路，通过第五电阻R5和第一电容C1的滤波，将输出电压中的杂波进行滤除，从而电压输出端OUT处输出稳定的输出电压VOUT。

进一步的，在所述输出电压反馈分压电路10中还包括：第二电容C2；

所述第二电容C2的第一端与所述电源芯片U1的反馈控制端FB连接，所述第二电容C2的第二端接地GND。

考虑到输出电压反馈输入端FB输出的电压VFB通常为恒定电压，但是该恒定电压在很小的方位内存在一定的波动，故而在本实施例中，还可以在电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB连接一个第二电容C2，利用该第二电容C2的滤波作用可以滤除输出电压反馈输入端FB输出的电压VFB中的杂波，维持输出电压反馈输入端FB输出的电压VFB的稳定。

参照图7，图7为多阶电压输出电路中输出控制电路的第一种电路原理图。在另一种实施方式中，所述输出控制电路20包括：第一PMOS管Q1和第一NMOS管Q2；

所述第一PMOS管Q1的源极与所述电源芯片U1的输出端OUT连接，所述第一PMOS管Q1的漏极与所述第一NMOS管Q2的漏极以及所述输出电压反馈分压电路10的第三端连接，所述第一PMOS管Q1的栅极与所述外部控制器连接；

所述第一NMOS管Q2的栅极与所述外部控制器连接，所述第一NMOS管Q2的源极接地GND。

可以理解的是，在图7中通过使用两个不同的MOS管在第二分压支路101的输入端形成多个连接状态。外部控制器可以输出三种不同的电压值对第一PMOS管Q1和第一NMOS管Q2的通断状态进行控制，从而使第二分压支路102的输入端连接处于不同的连接状态。例如外部控制器输出高电平的GPIO信号，第一PMOS管Q1处于截止状态，第一NMOS管Q2处于导通状态，此时，第二分压支路102的输入端接地GND；若外部控制器输出中间电平的GPIO信号，第一PMOS管Q1处于截止状态，第一NMOS管Q2同样处于截止状态，此时，第二分压支路102的输入端处于高阻状态；若外部控制器输出低电平的GPIO信号，第一PMOS管Q1处于导通状态，第一NMOS管Q2处于截止状态，此时，第二分压支路102的输入端接输出电压VOUT。

其中，为了避免第一PMOS管Q1和第一NMOS管Q2的导通状态符合变化需求，GPIO信号的电压值需要明确的限定或者对第一PMOS管Q1和第一NMOS管Q2的选型进行明确的限定。GPIO信号的电压值限定或第一PMOS管Q1和第一NMOS管Q2选型需要遵循如下原则：VHI>Vgs(th)_Q2，VOUT-VHI<-Vgs(th)_Q1；VOUT-VLI>-Vgs(th)_Q1，VLI<Vgs(th)_Q2；Vtri<Vgs(th)_Q2，VOUT-Vtri<-Vgs(th)_Q1；其中，VHI为高电平的GPIO信号的电压值、VLI为低电平的GPIO信号的电压值、Vtri为中间电平的GPIO信号的电压值、Vgs(th)_Q2为第一NMOS管Q2的导通电压、Vgs(th)_Q1为第一PMOS管Q1的导通电压。

进一步参照图8，图8为多阶电压输出电路中输出控制电路的第二种电路原理图。

在图8中，所述多阶电压输出电路还包括：稳压电路；

所述稳压电路的输入端与所述外部控制器连接，所述稳压电路的输出端与所述输出控制电路20的输入端连接。

其中，所述稳压电路包括：第六电阻R6和第七电阻R7；

所述第六电阻R6的第一端与稳压电源VDD连接，所述第六电阻R6的第二端与分别所述第七电阻R7的第一端、所述外部控制器、所述第一PMOS管Q1的漏极以及第一NMOS管Q2的漏极连接，所述第七电阻R7的第二端接地GND。

应理解的是，在外部控制器输出中间电平的GPIO信号用于控制第一PMOS管Q1和第一NMOS管Q2均处于断开状态时，为了避免电压值发生波动导致第一PMOS管Q1或第一NMOS管Q2的通断状态发生变化，该中间电平的GPIO信号应当为一个电压值稳定的信号。

所述稳压电路，用于在所述分压调节信号为高阻态调节信号时对分压调节信号的电压值进行稳压。例如中间电平的GPIO信号对应第二分压支路102的输入端处于高阻态的情况下，利用第六电阻R6和第七电阻R7以及稳压电源VDD在第六电阻R6与第七电阻R7之间形成一个电压值稳定的GPIO信号，从而精确的控制第一PMOS管Q1和第一NMOS管Q2均处于断开状态。例如第六电阻R6和第七电阻R7均为10K，稳压电源VDD的电压值为1.8V，此时便可以在第六电阻R6与第七电阻R7之间形成稳定的0.9V。当然，在前端是推挽输出的情况下，可以输出电压值稳定的GPIO信号，则并不需要设置稳压电路结构。

参照图9提出另一实施例，图9为包括第一种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的电路原理图。

应理解的是，外部控制器可以输出三种不同电压值的GPIO信号控制第一PMOS管Q1和第一NMOS管的导通状态，从而控制第三电阻R3的第一端处于不同的连接状态。例如GPIO信号为低电平，第三电阻R3的第一端输入电压值为输出电压VOUT的高电平信号；GPIO信号为中间电平，第三电阻R3的第一端处于高阻态；GPIO信号为高电平，第三电阻R3的第一端输入电压值为零。

若外部控制器输出高电平的GPIO信号，参照图10，图10为包括第一种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的第一模态原理图。

在图10中，外部控制器输出高电平的GPIO信号，对应的输出控制电路20输出电压值为零的低电平信号时，该电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB的电压VFB：

若外部控制器输出中间电平的GPIO信号，参照图11，图11为包括第一种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的第二模态原理图。

在图11中，外部控制器输出中间电平的GPIO信号，输出控制电路20不输出电压值使第三电阻R3的第一端处于高阻态，该电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB的电压VFB：

若外部控制器输出低电平的GPIO信号，参照图12，图12为包括第一种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的第三模态原理图。

在图12中，外部控制器输出低电平的GPIO信号，输出控制电路20输出电压值为输出电压VOUT的高电平信号时，该电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB的电压VFB：

因此，在图9中反馈控制端的电压值VFB固定的情况下，根据外部控制器输入的GPIO信号的电压值不同，电源芯片U1的输出电压VOUT可以为三阶不同电压值的电压。

参照图13提出另一实施例，图13为包括第二种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的电路原理图。

在图13中，外部控制器可以输出三种不同电压值的GPIO信号控制第一PMOS管Q1和第一NMOS管的导通状态，从而控制第三电阻R3的第一端处于不同的连接状态。例如GPIO信号为低电平，第三电阻R3的第一端输入电压值为输出电压VOUT的高电平信号；GPIO信号为中间电平，第三电阻R3的第一端处于高阻态；GPIO信号为高电平，第三电阻R3的第一端输入电压值为零。

若外部控制器输出高电平的GPIO信号，参照图14，图14为包括第二种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的第一模态原理图。

在图14中，外部控制器输出高电平的GPIO信号，对应的输出控制电路20输出电压值为零的低电平信号时，该电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB的电压VFB：

若外部控制器输出中间电平的GPIO信号，参照图15，图15为包括第二种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的第二模态原理图。

在图15中，外部控制器输出中间电平的GPIO信号，对应的输出控制电路20并不输出电压，该电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB的电压VFB：

若外部控制器输出低电平的GPIO信号，参照图16，图16为包括第二种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的第三模态原理图。

在图16中，外部控制器输出低电平的GPIO信号，对应的输出控制电路20输出电压值为VOUT的高电平信号时，该电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB的电压VFB：

因此，在图13中反馈控制端的电压值VFB固定的情况下，输出电压VOUT可以为三阶不同电压值的电压。

参照图17提出另一实施例，图17为包括第三种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的电路原理图。

在图17中，外部控制器可以输出三种不同电压值的GPIO信号控制第一PMOS管Q1和第一NMOS管的导通状态，从而控制第三电阻R3的第一端处于不同的连接状态。例如GPIO信号为低电平，第三电阻R3的第一端输入电压值为输出电压VOUT的高电平信号；GPIO信号为中间电平，第三电阻R3的第一端处于高阻态；GPIO信号为高电平，第三电阻R3的第一端输入电压值为零。

若外部控制器输出高电平的GPIO信号，参照图18，图18为包括第三种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的第一模态原理图。

在图18中，外部控制器输出高电平的GPIO信号，对应的输出控制电路20输出电压值为零的低电平信号时，该电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB的电压VFB：

若外部控制器输出中间电平的GPIO信号，参照图19，图19为包括第三种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的第二模态原理图。

在图19中，外部控制器输出中间电平的GPIO信号，对应的输出控制电路20并不输出电压，该电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB的电压VFB：

若外部控制器输出低电平的GPIO信号，参照图20，图20为包括第三种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路的第三模态原理图。

在图20中，外部控制器输出低电平的GPIO信号，对应的输出控制电路20输出电压值为VOUT的高电平信号时，该电源芯片U1的输出电压反馈输入端FB的电压VFB：

因此，在图17中反馈控制端的电压值VFB固定的情况下，输出电压VOUT可以为三阶不同电压值的电压。

在另一种实施例中，参照图21，图21为包括第二种结构输出电压反馈分压电路的多阶电压输出电路对应电源设备的电路原理图。

在图21中，所述多阶电压输出电路还包括：功率电感L1、第八电阻R8以及第三电容C3；

所述功率电感L1的输入端分别与第八电阻R8的第一端以及所述电源芯片U1的浮动端PHASE连接，所述功率电感L1的输出端与所述输出电压反馈分压电路10连接，所述第八电阻R8的第二端与所述第三电容C3的第一端连接，所述第三电容C3的第二端接地GND。

其中，所述多阶电压输出电路还包括：输入控制电路；

所述输入控制电路包括：第九电阻R9、第十电阻R10、第二NMOS管Q3和第三NMOS管Q4；

所述第二NMOS管Q3的漏极与输入电源连接，所述第二NMOS管Q3的源极分别与所述第三NMOS管Q4的漏极以及所述功率电感L1的输入端连接，所述第二NMOS管Q3的栅极与所述第九电阻R9的第二端连接，所述第九电阻R9的第一端与所述电源芯片U1的第一栅极控制端UGATE连接；

所述第三NMOS管Q4的栅极与所述第十电阻R10的第二端连接，所述第十电阻R10的第一端与所述电源芯片U1的第二栅极控制端LGATE连接，所述第三NMOS管Q4的源极接地GND。

可以理解的是，电源芯片U1在进行电压转换时，可以通过第一栅极控制端UGATE和第二栅极控制端LGATE分别控制第二NMOS管Q3和第三NMOS管Q4的通断状态，从而在功率电感L1的第一端形成电压，然后通过功率电感L1的充放电过程，从而实现电压转换的过程。其中，第八电阻R8与第三电容C3用于滤除输入至功率电感L1的电压中的杂波。

在外，所述多阶电压输出电路还包括：第十一电阻R11和自举电容CB；

所述第十一电阻R11的第一端与所述电源芯片U1的自举输入端BOOT连接，所述第十一电阻R11的第二端所述自举电容CB的第一端连接，所述自举电容CB的第二端与所述功率电感L1的输入端连接。通过该自举电容CB和第十一电阻R11执行高压侧电源输入的过程

此外，在图21中，所述多阶电压输出电路还包括：芯片供电电路；

所述芯片供电电路包括：第十二电阻R12、第十三电阻13和第四电容C4；

其中，所述第十二电阻R12的第一端与所述电源芯片U1的供电电源VCC连接，所述第十二电阻R12的第二端分别与所述第四电容C4的第一端、所述第十三电阻R13的第一端以及所述开关电源芯片U1的电源端连接；

所述第十三电阻R13的第二端与所述电源芯片U1的供电指示端PG连接，所述第四电容C4的第二端接地GND。

其中，在图21中，供电电源VCC可以直接通过第十二电阻R12向所述电源芯片U1提供所需的工作电压。此外，该供电电源VCC还可以通过第十二电阻R12和第十三电阻R13向电源芯片U1的供电指示端PG提供电压，从而对电源芯片U1的工作状态进行指示。

此外，所述多阶电压输出电路还包括：第五电容C5和第六电容C6；

其中，所述第五电容C5的第一端与所述功率电感L1的输出端、所述第六电容C6的第一端以及所述输出电压反馈分压电路10的第二端连接；

所述第五电容C5以及所述第六电容C6的第二端接地GND。

所述多阶电压输出电路还包括：第七电容C7；

其中，所述第七电容C7的第一端与所述输入电源Vin连接，所述第七电容C7的第二端接地GND。

可以理解的是，第五至第七电容均是滤波电容，可以滤除连接位置处电压中的杂波干扰。

此外，所述多阶电压输出电路还包括：射频电阻Rrf以及限流电阻Roc，其中射频电阻Rrf的第一端与所述电源芯片U1中的射频端RF连接，第二端接地；限流电阻Roc的第一端与所述电源芯片U1中的限流端连接，第二端接地。限流端CS输出电压可以为限流电阻Roc的电流限制阈值几倍。射频电阻Rrf用以选择开关频率。

此外，在图21中，并不对输出电压反馈分压电路10以及输出控制电路20的具体结构进行限定。此处可以通过对输出电压反馈分压电路10以及输出控制电路20的具体结构进行调整，从而在输出三阶电压的基础上实现更多阶的电压输出。例如引入相同结构的两个输出电压反馈分压电路10以及输出控制电路20，通过控制变化可以在电源芯片U1的输出端形成九阶电压输出，九阶以内的电压均可通过两个输出电压反馈分压电路10以及输出控制电路20实现。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种多阶电压输出电路，其特征在于，所述多阶电压输出电路包括：输出电压反馈分压电路、输出控制电路以及设有输出电压反馈输入端的电源芯片；

所述输出电压反馈分压电路分别与所述电源芯片的输出电压反馈输入端、所述电源芯片的输出端以及所述输出控制电路连接；

所述输出控制电路的输入端与外部控制器连接；

所述输出控制电路，用于基于外部控制器输入的分压调节信号，调节所述输出电压反馈分压电路的分压状态；

所述输出电压反馈分压电路，用于在不同分压状态下，将所述输出电压反馈输入端输出的恒定电压转换为所述分压状态对应的目标电压，并在所述电源芯片的输出端输出所述目标电压。

2.如权利要求1所述的多阶电压输出电路，其特征在于，所述输出电压反馈分压电路包括：第一分压支路和第二分压支路；

所述第一分压支路的第一输入端与所述电源芯片的输出电压反馈输入端以及所述第二分压支路的输出端连接，所述第一分压支路的输出端与所述电源芯片的输出端连接，所述第一分压支路的第二输入端接地；

所述第二分压支路的输入端与所述输出控制电路的输出端连接；

所述输出控制电路，用于基于外部控制器输入的分压调节信号调节所述第二分压支路的输入端连接状态，所述输入端连接状态包括：高电平连接状态、低电平连接状态以及高阻连接状态。

3.如权利要求2所述的多阶电压输出电路，其特征在于，所述第一分压支路包括：第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的第一端与所述电源芯片的输出端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端、所述电源芯片的输出电压反馈输入端以及所述第二分压支路的输出端连接，所述第二电阻的第二端接地。

4.如权利要求3所述的多阶电压输出电路，其特征在于，所述第二分压支路包括：第三电阻；

所述第三电阻的第一端与所述输出控制电路的输出端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述的第一电阻的第二端以及所述第二电阻的第一端连接。

5.如权利要求2所述的多阶电压输出电路，其特征在于，所述第一分压支路包括：第一电阻、第二电阻以及第四电阻；

所述第一电阻的第一端与所述电源芯片的输出端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第四电阻的第一端以及所述第二分压支路的输出端连接，所述第四电阻的第二端分别与所述电源芯片的输出电压反馈输入端以及所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地。

6.如权利要求5所述的多阶电压输出电路，其特征在于，所述第二分压支路包括：第三电阻；

所述第三电阻的第一端与所述输出控制电路的输出端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述的第一电阻的第二端以及所述第四电阻的第一端连接。

7.如权利要求2所述的多阶电压输出电路，其特征在于，所述第一分压支路包括：第一电阻、第二电阻以及第四电阻；

所述第一电阻的第一端与所述电源芯片的输出端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第四电阻的第一端以及所述电源芯片的输出电压反馈输入端连接，所述第四电阻的第二端分别与所述第二分压支路的输出端以及所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地。

8.如权利要求7所述的多阶电压输出电路，其特征在于，所述第二分压支路包括：第三电阻；

所述第三电阻的第一端与所述输出控制电路的输出端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述第四电阻的第二端以及所述第二电阻的第一端连接。

9.如权利要求3-8任一项所述的多阶电压输出电路，其特征在于，所述第一分压支路还包括：第五电阻和第一电容；

在所述第一分压支路不包括第四电阻时，所述第五电阻的第一端与所述第一电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第一电阻的第二端以及所述第二电阻的第一端连接；

在所述第一分压支路包括第四电阻时，所述第五电阻的第一端与所述第一电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第四电阻的第二端以及第二电阻的第一端连接。

10.如权利要求9所述的多阶电压输出电路，其特征在于，所述输出电压反馈分压电路还包括：第二电容；

所述第二电容的第一端与所述电源芯片的反馈控制端连接，所述第二电容的第二端接地。

11.如权利要求1所述的多阶电压输出电路，其特征在于，所述输出控制电路包括：第一PMOS管和第一NMOS管；

所述第一PMOS管的源极与所述电源芯片的输出端连接，所述第一PMOS管的漏极与所述第一NMOS管的漏极以及所述输出电压反馈分压电路的第三端连接，所述第一PMOS管的栅极与所述外部控制器连接；

所述第一NMOS管的栅极与所述外部控制器连接，所述第一NMOS管的源极接地。

12.如权利要求11所述的多阶电压输出电路，其特征在于，所述多阶电压输出电路还包括：稳压电路；

所述稳压电路的输入端与所述外部控制器连接，所述稳压电路的输出端与所述输出控制电路的输入端连接；

所述稳压电路，用于在所述分压调节信号为高阻态调节信号时对分压调节信号的电压值进行稳压。

13.如权利要求12所述的多阶电压输出电路，其特征在于，所述稳压电路包括：第六电阻和第七电阻；

其中，所述第六电阻的第一端与稳压电源连接，所述第六电阻的第二端与分别所述第七电阻的第一端、所述外部控制器、所述第一PMOS管的漏极以及第一NMOS管的漏极连接，所述第七电阻的第二端接地。

14.一种电源设备，其特征在于，包括：权利要求1-13任一项所述的多阶电压输出电路。