CN117375395A - 一种欠压锁定电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电源电路技术领域，具体涉及一种欠压锁定电路，包括基准电压建立模块，主开关管和启动电路；当欠压锁定电路启动时，启动电路对主开关管的栅极施加第一电压以使得主开关管导通；基准电压建立模块依照供电电路的供电电压和欠压锁定电路的输出信号建立基准电压并输出至主开关管的栅极，随后启动电路关闭。有益效果在于：针对现有技术中的电阻分压网络在启动过程中容易误动作的问题，本实施例中，在欠压锁定电路中省略了电阻分压网络，并将主开关管的栅极作为控制节点，接收启动电路输出的第一电压，并依照该第一电压控制比较过程的进行，在基准电压正常建立后再进行比较，避免了误动作的风险。

Description

一种欠压锁定电路

技术领域

本发明涉及电源电路技术领域，具体涉及一种欠压锁定电路。

背景技术

近年来，电源管理类芯片在工控领域以及各类消费类电子产品中得到了广泛地应用。通常，各类电源管理类芯片要想正常工作，都会有一个最低工作电压。若芯片工作电压低于其最低工作电压，首先会对其各类参数的精度产生影响。其次，严重的可能会导致其逻辑功能错误，影响后级系统的稳定性。欠压保护电路作为电源管理类芯片最常用的电路，用来时刻监测电源电压的变化情况，用来防止上述故障情况的产生。

现有技术中，针对电源电压的判别过程，通常是依赖分压电阻网络来实现的。比如，中国专利CN02134363.2公开了一种防止误启动的开关电源欠压保护电路及欠压保护方法包括比较器、分压电阻网络、参考电压电路及PWM主控制器，比较器输出接主控制器的工作状态控制输入端，主控制器的输出信号用于开关电源各开关器件的控制；所述参考电压电路是独立于主控制器的，参考电压电路由电阻和稳压器件串联组成，它的最低工作电压低于主控制器的工作电压。其构思新颖，参考电压电路优先于PWM工作，在整个上下电过程中，比较器同相端电压始终高于反相端电压，输出高电平，使PWM处于“关断”状态，避免了上下电过程中出现误启动，具有任何输入电压上升或下降过程的动态欠压保护功能和静态欠压保护功能。

但是，在实际实施过程中，发明人发现，上述电路由于是通过分压电阻网络对电源电压进行采样的，其功耗相对较高，且在电路刚启动的过程中，由于参考电压未正确建立，可能产生误动作，需要引入额外的功能电路对比较电路先进行去使能，待参考电压正确建立后再启动，电路成本较高。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种欠压锁定电路。

具体技术方案如下：一种欠压锁定电路，包括：基准电压建立模块，所述基准电压建立模块的第一输入端连接所述欠压锁定电路的输出端，所述基准电压建立模块的第二输入端连接供电电路；主开关管，所述主开关管的栅极连接所述基准电压建立模块的输出端，所述主开关管的源极连接所述供电电路，所述主开关管的漏极连接所述欠压锁定电路的输出端；启动电路，所述启动电路的输出端连接所述主开关管的栅极，当所述欠压锁定电路启动时，所述启动电路对所述主开关管的栅极施加第一电压以使得所述主开关管导通；所述基准电压建立模块依照所述供电电路的供电电压和所述欠压锁定电路的输出信号建立基准电压并输出至所述主开关管的栅极，随后所述启动电路关闭。

另一方面，还包括：第一开关管，所述第一开关管的源极连接所述供电电路，所述第一开关管的漏极连接所述基准电压建立模块的控制端，所述第一开关管的栅极连接所述启动电路的输出端；当所述欠压锁定电路启动时，所述第一开关管于所述第一电压的控制下导通，以使得所述基准电压建立模块启动。

另一方面，所述基准电压建立模块包括：电压预处理模块，所述电压预处理模块的第一输入端连接所述基准电压建立模块的第一输入端，所述电压预处理模块的第二输入端连接所述基准电压建立模块的控制端；第一三极管，所述第一三级管的基极连接所述电压预处理模块的输出端，所述第一三极管的集电极与所述基准电压建立模块的第二输入端导通；第一电阻，所述第一电阻的第一端连接所述第一三极管的发射极，所述第一电阻的第二端接地；第二三极管，所述第二三极管的基极连接所述电压预处理模块的输出端，所述第二三极管的集电极与所述基准电压建立模块的第二输入端导通；所述第二三极管的集电极还连接所述基准电压建立模块的输出端；第二电阻，所述第二电阻的第一端连接所述第二三极管的发射极，所述第二电阻的第二端连接所述第一电阻的第一端。

另一方面，所述电压预处理模块包括：第三电阻，所述第三电阻的第一端连接所述电压预处理模块的第二输入端；电压预处理开关管，所述电压预处理开关管的栅极连接所述电压预处理模块的第一输入端，所述电压预处理开关管的漏极连接所述第三电阻的第二端；第四电阻，所述第四电阻的第一端连接所述第三电阻的第二端，所述第四电阻的第二端为输出节点，所述输出节点连接所述电压预处理模块的输出端；所述电压预处理开关管的源极连接所述输出节点；第五电阻，所述第五电阻的第一端连接所述输出节点，所述第五电阻的第二端接地。

另一方面，所述基准电压建立模块还包括电流镜，所述电流镜包括：第二开关管，所述第二开关管的源极连接所述供电电路，所述第二开关管的漏极连接所述第一三极管的集电极，所述第二开关管的栅极连接所述第二开关管的漏极；第三开关管，所述第三开关管的源极连接所述供电电路，所述第三开关管的漏极连接所述第二三极管的集电极，所述第三开关管的栅极连接所述第二开关管的栅极。

另一方面，所述主开关管的漏极和所述欠压锁定电路的输出端之间，还设置有：施密特触发器，所述施密特触发器的输入端连接所述主开关管的漏极；反相器，所述反相器的输入端连接所述施密特触发器的输出端，所述反相器的输出端连接所述欠压锁定电路的输出端。

另一方面，所述欠压锁定电路还包括：偏置电流源，所述偏置电流源的输入端连接所述主开关管的漏极，所述偏置电流源的输出端接地。

另一方面，所述启动电路为下拉电路。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：针对现有技术中的电阻分压网络在启动过程中容易误动作的问题，本实施例中，在欠压锁定电路中省略了电阻分压网络，并将主开关管的栅极作为控制节点，接收启动电路输出的第一电压，并依照该第一电压控制比较过程的进行，在基准电压正常建立后再进行比较，避免了误动作的风险。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为本发明实施例的整体示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明包括：一种欠压锁定电路，如图1所示，包括：基准电压建立模块1，基准电压建立模块1的第一输入端连接欠压锁定电路的输出端，基准电压建立模块1的第二输入端连接供电电路VDD；主开关管MP4，主开关管MP4的栅极连接基准电压建立模块1的输出端，主开关管MP4的源极连接供电电路，主开关管MP4的漏极连接欠压锁定电路的输出端；主开关管MP4为P型MOS器件；启动电路2，启动电路2的输出端连接主开关管MP4的栅极，当欠压锁定电路启动时，启动电路2对主开关管MP4的栅极施加第一电压以使得主开关管MP4导通；基准电压建立模块1依照供电电路VDD的供电电压和欠压锁定电路的输出信号建立基准电压并输出至主开关管MP4的栅极，随后启动电路2关闭。

具体地，针对现有技术中的欠压锁定电路，其通过电阻分压网络对供电电压进行采样导致功耗较高的问题，本实施例中，设置了基准电压建立模块1取代了传统的电阻分压网络进行采样，并通过主开关管MP4进行比较，在供电电路VDD失电时信号发生翻转来实现欠压保护功能。同时，设置了启动电路2，该启动电路2通过下拉电路实现，通过对主开关管MP4的栅极施加第一电压以使得主开关管MP4导通，形成自供电电路VDD-源-漏方向的电流，以分别对基准电压建立模块1的第一输入端、第二输入端输入电流，使得基准电压建立模块1可以正常建立基准电压。当基准电压建立后，关闭启动电路2，以使得电路正常工作，此时欠压锁定电路依赖施加在主开关管MP4的栅极上的基准电压和施加在主开关管的源极上的供电电压进行工作，当供电电路VDD发生欠压时，主开关管MP4动作使得信号翻转，后级的电路依照电平变化进行相关处理，以实现欠压保护功能。

在一个实施例中，还包括：第一开关管MP1，第一开关管MP1的源极连接供电电路VDD，第一开关管MP1的漏极连接基准电压建立模块1的控制端，第一开关管MP1的栅极连接启动电路2的输出端；第一开关管MP1为P型MOS器件；当欠压锁定电路启动时，第一开关管MP1于第一电压的控制下导通，以使得基准电压建立模块1启动。

具体地，为实现相应的对基准电压建立模块1的控制过程，本实施例中，还在上述电路的基础之上设置了第一开关管MP1，该第一开关管MP1源极连接供电电路VDD，漏极连接基准电压建立模块1的控制端。在初始状态下，第一开关管MP1截止，基准电压建立模块1的控制端处于低电平，无法产生基准电压；当启动电路2给入第一电压时，第一开关管MP1和主开关管MP4同时导通，使得供电电路VDD的电压经由第一开关管MP1的源-漏输入至基准电压建立模块1的控制端中，使得基准电压建立模块1能够建立基准电压脱离简并点，同时，在启动电路2未输出第一电压时，可通过第一开关管MP1对基准电压建立模块1的控制端进行截止，避免基准电压建立模块1输出错误的电压信号影响后续比较。

在一个实施例中，基准电压建立模块1包括：电压预处理模块11，电压预处理模块11的第一输入端连接基准电压建立模块1的第一输入端，电压预处理模块11的第二输入端连接基准电压建立模块1的控制端；第一三极管Q1，第一三级管Q1的基极连接电压预处理模块11的输出端，第一三极管Q1的集电极与基准电压建立模块1的第二输入端导通；第一电阻R1，第一电阻R1的第一端连接第一三极管Q1的发射极，第一电阻R1的第二端接地；第二三极管Q2，第二三极管Q2的基极连接电压预处理模块11的输出端，第二三极管Q2的集电极与基准电压建立模块1的第二输入端导通；第二三极管Q2的集电极还连接基准电压建立模块1的输出端；第二电阻R2，第二电阻R2的第一端连接第二三极管Q2的发射极，第二电阻R2的第二端连接第一电阻R1的第一端。

具体地，针对现有技术中通过电阻分压网络对供电电压进行采样，其功耗较大的问题，本实施例中，对基准电压建立模块1进行了改进。其中，电压预处理模块11分别连接基准电压建立模块1的第一输入端和基准电压建立模块1的控制端，对欠压锁定电路的输出信号和经由第一开关管MP1输入的供电电压进行处理，随后输入后方的第一三极管Q1和第二三极管Q2的基极中；同时，第一三极管Q1和第二三极管Q2的集电极通过基准电压建立模块1的第二输入端接收供电电压。第一三极管Q1和第二三极管Q2分别进入对应的导通状态，发射极经由第一电阻R1、第二电阻R2对地进行导通，使得第二电阻R2的集电极位置出现对应的基准电压，此时关闭启动电路2，即可实现后续的欠压比较过程。

在一个实施例中，电压预处理模块11包括：第三电阻R3，第三电阻R3的第一端连接电压预处理模块的第二输入端；电压预处理开关管MN1，电压预处理开关管的栅极连接电压预处理模块11的第一输入端，电压预处理开关管的漏极连接第三电阻的第二端；电压预处理开关管MN1为N型MOS器件；第四电阻R4，第四电阻R4的第一端连接第三电阻R3的第二端，第四电阻R4的第二端为输出节点，输出节点连接电压预处理模块的输出端；电压预处理开关管MN1的源极连接输出节点；第五电阻R5，第五电阻R5的第一端连接输出节点，第五电阻R5的第二端接地。

具体地，为实现在启动电路2未输出第一电压时对基准电压建立模块1的关断，以及后级的第一三极管Q1和第二三极管Q2的基极电压控制过程，本实施例中，预先设置了电压预处理开关管MN1，其栅极经由电压预处理模块11的第一输入端与欠压锁定电路的输出端导通，源极经由第三电阻R3和第四电阻R4进行分压，形成特定的源极电压，使得电压预处理开关管MN1能够正常导通。相应地，其漏极电压经由第四电阻R4和第五电阻R5进行分压，形成满足第一三极管Q1和第二三极管Q2导通需求的基极电压后输出。通过上述控制来实现对第一三极管Q1和第二三极管Q2的基极电压的有效控制，且在第一电压未建立时不会输出其他电压导致误动作。

在一个实施例中，基准电压建立模块1还包括电流镜12，电流镜12包括：第二开关管MP2，第二开关管MP2的源极连接供电电路VDD，第二开关管MP2的漏极连接第一三极管Q1的集电极，第二开关管MP2的栅极连接第二开关管MP2的漏极；第三开关管MP3，第三开关管MP3的源极连接供电电路VDD，第三开关管MP3的漏极连接第二三极管Q2的集电极，第三开关管MP3的栅极连接第二开关管MP2的栅极；第二开关管MP2和第三开关管MP3为P型MOS器件。

具体地，为实现较为准确的基准电压建立过程，本实施例中，还在基准电压建立模块1中设置了电流镜12，该电流镜12由第二开关管MP2和第三开关管MP3组成，其用于对第一三极管Q1和第二三极管Q2的集电极电压进行控制，使其能够正常建立基准电压。

在一个实施例中，主开关管MP4的漏极和欠压锁定电路的输出端之间，还设置有：施密特触发器SMT1，施密特触发器SMT1的输入端连接主开关管的漏极；反相器INV1，反相器INV1的输入端连接施密特触发器SMT1的输出端，反相器INV1的输出端连接欠压锁定电路的输出端。

具体地，考虑到主开关管MP4在进行比较的过程中，可能出现电压扰动影响后级电路的问题，本实施例中，在主开关管MP4的漏极后方，设置了施密特触发器SMT1，用于对输出信号的波形进行整形，随后再通过反相器INV1调整信号相位，从而防止电源信号扰动，导致欠压电路输出误翻转。

在一个实施例中，欠压锁定电路还包括：偏置电流源Ibias1，偏置电流源Ibias1的输入端连接主开关管MP4的漏极，偏置电流源Ibias1的输出端接地。

具体地，为实现对主开关管MP4的输出信号控制，本实施例中，还在主开关管mp4的漏极后方设置了偏置电流源Ibias1，用于对主开关管mp4的漏极电流进行下拉，从而提高了欠压锁定电路的输出能力。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种欠压锁定电路，其特征在于，包括：基准电压建立模块，所述基准电压建立模块的第一输入端连接所述欠压锁定电路的输出端，所述基准电压建立模块的第二输入端连接供电电路；主开关管，所述主开关管的栅极连接所述基准电压建立模块的输出端，所述主开关管的源极连接所述供电电路，所述主开关管的漏极连接所述欠压锁定电路的输出端；启动电路，所述启动电路的输出端连接所述主开关管的栅极，当所述欠压锁定电路启动时，所述启动电路对所述主开关管的栅极施加第一电压以使得所述主开关管导通；所述基准电压建立模块依照所述供电电路的供电电压和所述欠压锁定电路的输出信号建立基准电压并输出至所述主开关管的栅极，随后所述启动电路关闭。

2.根据权利要求1所述的欠压锁定电路，其特征在于，还包括：第一开关管，所述第一开关管的源极连接所述供电电路，所述第一开关管的漏极连接所述基准电压建立模块的控制端，所述第一开关管的栅极连接所述启动电路的输出端；当所述欠压锁定电路启动时，所述第一开关管于所述第一电压的控制下导通，以使得所述基准电压建立模块启动。

3.根据权利要求1所述的欠压锁定电路，其特征在于，所述基准电压建立模块包括：电压预处理模块，所述电压预处理模块的第一输入端连接所述基准电压建立模块的第一输入端，所述电压预处理模块的第二输入端连接所述基准电压建立模块的控制端；第一三极管，所述第一三级管的基极连接所述电压预处理模块的输出端，所述第一三极管的集电极与所述基准电压建立模块的第二输入端导通；第一电阻，所述第一电阻的第一端连接所述第一三极管的发射极，所述第一电阻的第二端接地；第二三极管，所述第二三极管的基极连接所述电压预处理模块的输出端，所述第二三极管的集电极与所述基准电压建立模块的第二输入端导通；所述第二三极管的集电极还连接所述基准电压建立模块的输出端；第二电阻，所述第二电阻的第一端连接所述第二三极管的发射极，所述第二电阻的第二端连接所述第一电阻的第一端。

4.根据权利要求3所述的欠压锁定电路，其特征在于，所述电压预处理模块包括：第三电阻，所述第三电阻的第一端连接所述电压预处理模块的第二输入端；电压预处理开关管，所述电压预处理开关管的栅极连接所述电压预处理模块的第一输入端，所述电压预处理开关管的漏极连接所述第三电阻的第二端；第四电阻，所述第四电阻的第一端连接所述第三电阻的第二端，所述第四电阻的第二端为输出节点，所述输出节点连接所述电压预处理模块的输出端；所述电压预处理开关管的源极连接所述输出节点；第五电阻，所述第五电阻的第一端连接所述输出节点，所述第五电阻的第二端接地。

5.根据权利要求3所述的欠压锁定电路，其特征在于，所述基准电压建立模块还包括电流镜，所述电流镜包括：第二开关管，所述第二开关管的源极连接所述供电电路，所述第二开关管的漏极连接所述第一三极管的集电极，所述第二开关管的栅极连接所述第二开关管的漏极；第三开关管，所述第三开关管的源极连接所述供电电路，所述第三开关管的漏极连接所述第二三极管的集电极，所述第三开关管的栅极连接所述第二开关管的栅极。

6.根据权利要求1所述的欠压锁定电路，其特征在于，所述主开关管的漏极和所述欠压锁定电路的输出端之间，还设置有：施密特触发器，所述施密特触发器的输入端连接所述主开关管的漏极；反相器，所述反相器的输入端连接所述施密特触发器的输出端，所述反相器的输出端连接所述欠压锁定电路的输出端。

7.根据权利要求1所述的欠压锁定电路，其特征在于，所述欠压锁定电路还包括：偏置电流源，所述偏置电流源的输入端连接所述主开关管的漏极，所述偏置电流源的输出端接地。

8.根据权利要求1所述的欠压锁定电路，其特征在于，所述启动电路为下拉电路。