WO2021184823A1 - 基准比较电路 - Google Patents

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WO2021184823A1 PCT/CN2020/132011 CN2020132011W WO2021184823A1 WO 2021184823 A1 WO2021184823 A1 WO 2021184823A1 CN 2020132011 W CN2020132011 W CN 2020132011W WO 2021184823 A1 WO2021184823 A1 WO 2021184823A1
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current
type mos
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刘海波
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南京华瑞微集成电路有限公司
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/26—Current mirrors
    • G05F3/262—Current mirrors using field-effect transistors only

Definitions

  • the comparison module includes a current conversion module and a current mirror module connected to the current conversion module; wherein the current conversion module is used to convert the second voltage into corresponding first current and second current, so The comparison module is configured to compare the first current with the second current after the current mirror module mirrors the first current, and output a voltage according to the comparison result;
  • the transistor group includes a first triode, a second triode, a first resistor, and a second resistor;
  • the source of the second N-type MOS tube is connected to an end of the first resistor far from the second resistor;
  • the second N-type MOS tube includes a plurality of N-type MOS tubes connected in parallel with each other.
  • the current mirror module mirrors the first current according to the first P-type MOS tube and the second P-type MOS tube.
  • the current conversion module 2a is used to convert the second voltage obtained by the voltage detection module 1 into a first current and a second current.
  • the voltage of the output terminal VOUT reverses, and the temperature coefficient of the voltage detection threshold can be close to zero by adjusting the ratio of R1 and R2.
  • the output module 3 includes an amplifier, which is used to output a corresponding level value according to the output voltage; in some embodiments, one input terminal of the amplifier is connected to the source of the second P-type MOS tube PM2, and the other input terminal is connected to the source of the second P-type MOS tube PM2.
  • the drain of the second P-type MOSFET PM2 is connected to the intermediate node of the current conversion module 2a.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

一种基准比较电路，通过电压检测模块（1）、与电压检测模块（1）连接的比较模块（2），及与比较模块（2）连接的输出模块（3）；电压检测模块（1），包括分压电阻，电压检测模块（1）用于提供与输入电压相关的第一电压和分压电阻产生的第二电压；比较模块（2），包括电流转换模块（2a）和与电流转换模块（2a）连接的电流镜模块（2b）；其中，电流转换模块（2a）用于将第二电压转换为对应的第一电流和第二电流，比较模块（2）用于将电流镜模块（2b）对第一电流镜像后与第二电流比较，并根据比较结果输出电压；输出模块（3），用于根据输出电压输出对应的电平值。本方案可省去占芯片面积较大的比较器电路，节省版图面积。

Description

基准比较电路 技术领域
本发明涉及比较电路技术领域，尤其涉及一种基准比较电路。
背景技术
通常可充电电池需要有各种保护电路来保护电池的正常工作，如过充电电压保护电路、过放电电压保护电路、过电流保护电路，短路保护电路等。电压检测保护电路的工作原理是将输入电压经过电阻分压后将其与一个和温度无关的基准电压通过比较器进行比较，比较器的输出端输出高低电平状态来表示电压过压/欠压状态。
现有技术中，需要同时用到带隙基准电压产生电路和比较器电路这两种电路结构。这两个电路结构将耗费较多的芯片面积，不利于降低成本以及封装的小型化。
发明内容
本发明实施例提供一种基准比较电路，减小了电路结构的复杂程度以及芯片占用面积，可以降低成本以及封装的小型化。
本发明实施例提供一种基准比较电路，包括：电压检测模块、与所述电压检测模块连接的比较模块，及与所述比较模块连接的输出模块；
所述电压检测模块，包括分压电阻，所述电压检测模块用于提供与输入电压相关的第一电压和所述分压电阻产生的第二电压；
所述比较模块，包括电流转换模块和与所述电流转换模块连接的电流镜模块；其中，所述电流转换模块用于将所述第二电压转换为对应的第一电流和第二电流，所述比较模块用于将所述电流镜模块对所述第一电流镜像后与所述第二电流比较，并根据比较结果输出电压；
输出模块，用于根据所述输出电压输出对应的电平值。
可选地，所述电压检测模块包括第三电阻和分压电阻，其中，所述分压电阻包括第四电阻；
其中，所述第三电阻一端与所述输入电压连接，另一端与所述第四电阻连接，所述第四电阻一端与所述第三电阻连接，另一端接地；
所述电压检测模块根据所述第三电阻获取输入电压相关的所述第一电压，并根据所述第四电阻获取所述第二电压。
可选地，所述电流转换模块包括晶体管组，所述晶体管组用于将所述第二电压转换为对应的第一电流和第二电流。
可选地，所述晶体管组包括第一三极管、第二三极管、第一电阻和第二电阻；
其中，所述第一三极管的基极和所述第二三极管的基极连接，同时与所述第三电阻和第四电阻的中间节点连接，所述第一三极管的发射极与第一电阻和第二电阻的中间节点连接，所述第一三极管的集电极与所述电流镜模块连接；
所述第二三极管的发射极与所述第一电阻远离所述第二电阻的一端连接；
所述第二电阻远离所述第一电阻的一端，与所述第四电阻远离所述第三电阻的一端连接；
所述电流转换模块根据所述第一三极管和所述第二电压获取所述第一电流，根据所述第二三极管和所述第二电压获取所述第二电流。
可选地，所述晶体管组包括第一N型mos管、第二N型mos管、第一电阻和第二电阻；
其中，所述第一N型mos管的栅极和所述第二N型mos管的栅极连接，同时与所述第三电阻和第四电阻的中间节点连接，所述第一N型mos管的源极与第一电阻和第二电阻的中间节点连接，所述第一N型mos管的漏极与所述电流镜模块连接；
所述第二N型mos管的源极与所述第一电阻远离所述第二电阻的一端连接；
所述第二电阻远离所述第一电阻的一端，与所述第四电阻远离所述第三 电阻的一端连接；
所述电流转换模块根据所述第一N型mos管和所述第二电压获取所述第一电流，根据所述第二N型mos管和所述第二电压获取所述第二电流。
可选地，所述第二N型mos管包括多个相互并联的N型mos管。
可选地，所述第二N型mos管包括10个相互并联的N型mos管。
可选地，所述电流镜模块包括第一P型mos管和第二P型mos管；
所述第一P型mos管的栅极与所述第二P型mos管的栅极连接，所述第一P型mos管的栅极与所述第一P型mos管的漏极连接，所述第一P型mos管的源极与电源相连，所述第一P型mos管的漏极与所述电流转换模块连接；
所述第二P型mos管的源极与电源连接，所述第二P型mos管的漏极与所述电流转换模块连接，并与所述输出模块的输入端相连；
所述电流镜模块根据所述第一P型mos管和所述第二P型mos管对所述第一电流镜像。
可选地，所述第一P型mos管和所述第二P型mos管的宽长比为1:1。
可选地，所述输出模块包括放大器，所述放大器用于根据所述输出电压输出对应的电平值；
其中，所述放大器的一个输入端与所述第二P型mos管的源极连接，另一个输入端与所述第二P型mos管的漏极和所述电流转换模块的中间节点连接。
本发明实施例提供一种基准比较电路，该基准比较电路包括：电压检测模块、与所述电压检测模块连接的比较模块，及与所述比较模块连接的输出模块；所述电压检测模块，用于提供与输入电压相关的第一电压和分压电阻产生的第二电压；所述比较模块，包括电流转换模块和与所述电流转换模块连接的电流镜模块；其中，所述电流转换模块用于将所述第二电压转换为对应的第一电流和第二电流，所述比较模块用于将所述电流镜模块对所述第一电流镜像后与所述第二电流比较，并根据比较结果输出电压；输出模块，用于根据所述输出电压输出对应的电平值。本发明通过电压检测模块和比较模块得到一个输出高低电平的数字逻辑信号，相较于现有技术可省去一个比较器，可省去占芯片面积较大的比较器电路，节省版图面积。
应当理解，上述发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，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为本发明实施例一提供的一种基准比较电路的结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的又一种基准比较电路的结构示意图；
图3为本发明实施例三提供的再一种基准比较电路的结构示意图。
附图标记：
1、电压检测模块；2、比较模块；2a、电流转换模块；2b、电流镜模块3、输出模块。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明实施例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
图1为本发明一实施例提供的一种基准比较电路的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的基准比较电路包括：电压检测模块1、与电压检测模块1连接的比较模块2，及与比较模块2连接的输出模块3。
具体地，电压检测模块1，包括分压电阻，电压检测模块1用于提供与输入电压相关的第一电压和分压电阻产生的第二电压。
在一些实施例中，电压检测模块1包括第三电阻R3和分压电阻，分压电阻可以是第四电阻R4，其中，第三电阻R3一端与输入电压连接，另一端与第四电阻R4连接，第四电阻R4一端与第三电阻R3连接，另一端接地，电压检测模块1根据第三电阻R3获取第一电压，并与第四电阻R4产生第二电压。
具体地，比较模块2，包括电流转换模块2a和与电流转换模块2a连接的电流镜模块2b；其中，电流转换模块2a用于将第二电压转换为对应的第一电流和第二电流，比较模块2用于将电流镜模块2b对第一电流镜像后与第二电流比较，并根据比较结果输出电压。
可以理解，电流转换模块2a用于将电压检测模块1获取到的第二电压转换为第一电流和第二电流。
在一些实施例中，电流转换模块2a可以包括晶体管组，晶体管组用于将第二电压转换为对应的第一电流和第二电流。
其中，晶体管组可以包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电阻R1和第二电阻R2；第一三极管Q1的基极和第二三极管Q2的基极连接，同时与第三电阻R3和第四电阻R4的中间节点连接，第一三极管Q1的发射极与第一电阻R1和第二电阻R2的中间节点连接，第一三极管Q1的集电极与电流镜模块2b连接；第二三极管Q2的发射极与第一电阻R1远离第二电阻R2的一端连接；第二电阻R2远离第一电阻R1的一端与第四电阻R4远离第三电阻R3的一端连接；电流转换模块2a根据第一三极管Q1和第二电压获取第一电流，根据第二三极管Q2和第二电压获取第二电流。
可以理解，第一三极管Q1和第二三极管Q2处的电流分别为第一电流和第二电流。
可以理解，电流镜模块2b根据第一P型mos管PM1和第二P型mos管PM2对第一电流镜像。
具体地，电流镜模块2b包括第一P型mos管PM1和第二P型mos管PM2；第一P型mos管PM1的栅极与第二P型mos管PM2的栅极连接，第一P型mos管PM1的栅极与第一P型mos管PM1的漏极连接，第一P型mos管PM1的源极与电源相连，第一P型mos管PM1的漏极与电流转换模块2a连接；第二P型mos管PM2的源极与电源连接，第二P型mos管PM2的漏极与电流转换模块2a连接，并与输出模块3的输入端相连；电流镜模块2b根据第一P型mos管PM1和第二P型mos管PM2对第一电流镜像。
可以理解，其中的第一P型mos管PM1为电流镜模块2b中的主镜，第二P型mos管PM2为电流镜模块2b中的从镜，第一P型mos管PM1可以用于接收电流转换模块2a提供的第一电流，然后镜像给第二P型mos管PM2，即第二P型mos管PM2处的电流是第一电流。
本实施例中利用的是第二P型mos管PM2处的第一电流与第二三极管Q2之间的第二电流进行比较。
在一些实施例中，第一P型mos管PM1和第二P型mos管PM2的宽长比为1:1。可以理解，如果第一P型mos管PM1和第二P型mos管PM2的比例为1：1，那么VIN端的电压检测翻转阈值为：
Figure PCTCN2020132011-appb-000001
在该阈值处输出端VOUT的电压翻转，通过调整R1和R2的比例可以将电压检测阈值的温度系数接近零。
具体地，输出模块3，用于根据输出电压输出对应的电平值。
其中，输出模块3包括放大器，放大器用于根据输出电压输出对应的电平值；在一些实施例中，放大器的一个输入端与第二P型mos管PM2的源极连接，另一个输入端与第二P型mos管PM2的漏极和电流转换模块2a的中间节点连接。
本发明采用电压检测模块1和比较模块2得到一个输出高低电平的数字逻辑信号，相较于现有技术可省去一个比较器，可省去占芯片面积较大的比 较器电路，节省版图面积。另外，本发明通过调整第一电阻R1和第二电阻R2的比例可以将电压检测阈值的温度系数接近零，减小温度对基站比较电路的影响。
实施例二
图2为本发明实施例提供的又一种基准比较电路的结构示意图，如图2所示，则本实施例提供的基准比较电路与本发明实施例一提供的基准比较电路的不同是：
晶体管组包括第一N型mos管Q1、第二N型mos管Q2、第一电阻R1和第二电阻R2；其中，第一N型mos管Q1的栅极和第二N型mos管Q2的栅极连接，同时与第三电阻R3和第四电阻R4的中间节点连接，第一N型mos管Q1的漏极与第一电阻R1和第二电阻R2的中间节点连接，第一三极管Q1的源极与电流镜模块2b连接；第二N型mos管Q2的漏极与第一电阻R1远离第二电阻R2的一端连接；第二电阻R2远离第一电阻R1的一端与第四电阻R4远离第三电阻R3的一端连接；电流转换模块2a根据第一N型mos管Q1和第二电压获取第一电流，根据第二N型mos管Q2和第二电压获取第二电流。
其中，第二N型mos管Q2包括多个相互并联的N型mos管，在一些实施例中，第二N型mos管Q2可以包括10个相互并联的N型mos管。
本实施例中，如果第一N型mos管Q1、第二N型mos管Q2的宽长比很大，则实际工作时第一N型mos管Q1、第二N型mos管Q2将工作在亚阈值区。
在一些实施例中，第一P型mos管PM1和第二P型mos管PM2的宽长比为1:1。可以理解，如果第一P型mos管PM1和第二P型mos管PM2的比例为1：1，那么VIN端的电压检测翻转阈值为：
Figure PCTCN2020132011-appb-000002
在该阈值处输出端VOUT的电压翻转，通过调整R1和R2的比例可以将电压检测阈值的温度系数接近零。
实施例三
图3为本发明一实施例提供的再一种基准比较电路的结构示意图，如图3所示，则本实施例提供的基准比较电路与本发明实施例一提供的基准 比较电路的不同是：
电流镜模块2b包括第一P型mos管PM1和第二P型mos管PM2；第一P型mos管PM1的栅极与第二P型mos管PM2的栅极连接，第二P型mos管PM2的栅极与第二P型mos管PM2的漏极连接，第一P型mos管PM1的源极与电源相连，第一P型mos管PM1的漏极与电流转换模块2a连接；第二P型mos管PM2的源极与电源连接，第一P型mos管PM1的漏极与电流转换模块2a连接，并与输出模块3的输入端相连；电流镜模块2b根据第一P型mos管PM1和第二P型mos管PM2对第一电流镜像。
可以理解，其中的第二P型mos管PM2为电流镜模块2b中的主镜，第一P型mos管PM1为电流镜模块2b中的从镜，第二P型mos管PM2可以用于接收电流转换模块2a提供的第二电流，然后镜像给第一P型mos管PM1，即第一P型mos管PM1处的电流是第二电流。
输出模块3的放大器的一个输入端与第二P型mos管PM2的源极连接，另一个输入端与第一P型mos管PM1的漏极和电流转换模块2a的中间节点连接。即本实施例中利用的是第一P型mos管PM1处的第二电流与第一三极管Q1之间的第一电流进行比较。
在一些实施例中，第一P型mos管PM1和第二P型mos管PM2的宽长比为1:1。可以理解，如果第一P型mos管PM1和第二P型mos管PM2的比例为1：1，那么VIN端的电压检测翻转阈值为：
Figure PCTCN2020132011-appb-000003
在该阈值处输出端VOUT的电压翻转，通过调整R1和R2的比例可以将电压检测阈值的温度系数接近零。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

  1. 一种基准比较电路，其特征在于，包括：电压检测模块、与所述电压检测模块连接的比较模块，及与所述比较模块连接的输出模块；
    所述电压检测模块，包括分压电阻，所述电压检测模块用于提供与输入电压相关的第一电压和所述分压电阻产生的第二电压；
    所述比较模块，包括电流转换模块和与所述电流转换模块连接的电流镜模块；其中，所述电流转换模块用于将所述第二电压转换为对应的第一电流和第二电流，所述比较模块用于将所述电流镜模块对所述第一电流镜像后与所述第二电流比较，并根据比较结果输出电压；
    输出模块，用于根据所述输出电压输出对应的电平值。
  2. 根据权利要求1所述的基准比较电路，其特征在于，所述电压检测模块包括第三电阻和分压电阻，其中，所述分压电阻包括第四电阻；
    其中，所述第三电阻一端与所述输入电压连接，另一端与所述第四电阻连接，所述第四电阻一端与所述第三电阻连接，另一端接地；
    所述电压检测模块根据所述第三电阻获取输入电压相关的所述第一电压，并根据所述第四电阻获取所述第二电压。
  3. 根据权利要求2所述的基准比较电路，其特征在于，所述电流转换模块包括晶体管组，所述晶体管组用于将所述第二电压转换为对应的第一电流和第二电流。
  4. 根据权利要求3所述的基准比较电路，其特征在于，所述晶体管组包括第一三极管、第二三极管、第一电阻和第二电阻；
    其中，所述第一三极管的基极和所述第二三极管的基极连接，同时与所述第三电阻和第四电阻的中间节点连接，所述第一三极管的发射极与第一电阻和第二电阻的中间节点连接，所述第一三极管的集电极与所述电流镜模块连接；
    所述第二三极管的发射极与所述第一电阻远离所述第二电阻的一端连接；
    所述第二电阻远离所述第一电阻的一端，与所述第四电阻远离所述第三 电阻的一端连接；
    所述电流转换模块根据所述第一三极管和所述第二电压获取所述第一电流，根据所述第二三极管和所述第二电压获取所述第二电流。
  5. 根据权利要求3所述的基准比较电路，其特征在于，所述晶体管组包括第一N型mos管、第二N型mos管、第一电阻和第二电阻；
    其中，所述第一N型mos管的栅极和所述第二N型mos管的栅极连接，同时与所述第三电阻和第四电阻的中间节点连接，所述第一N型mos管的源极与第一电阻和第二电阻的中间节点连接，所述第一N型mos管的漏极与所述电流镜模块连接；
    所述第二N型mos管的源极与所述第一电阻远离所述第二电阻的一端连接；
    所述第二电阻远离所述第一电阻的一端，与所述第四电阻远离所述第三电阻的一端连接；
    所述电流转换模块根据所述第一N型mos管和所述第二电压获取所述第一电流，根据所述第二N型mos管和所述第二电压获取所述第二电流。
  6. 根据权利要求5所述的基准比较电路，其特征在于，所述第二N型mos管包括多个相互并联的N型mos管。
  7. 根据权利要求5或6所述的基准比较电路，其特征在于，所述第二N型mos管包括10个相互并联的N型mos管。
  8. 根据权利要求4所述的基准比较电路，其特征在于，所述电流镜模块包括第一P型mos管和第二P型mos管；
    所述第一P型mos管的栅极与所述第二P型mos管的栅极连接，所述第一P型mos管的栅极与所述第一P型mos管的漏极连接，所述第一P型mos管的源极与电源相连，所述第一P型mos管的漏极与所述电流转换模块连接；
    所述第二P型mos管的源极与电源连接，所述第二P型mos管的漏极与所述电流转换模块连接，并与所述输出模块的输入端相连；
    所述电流镜模块根据所述第一P型mos管和所述第二P型mos管对所述 第一电流镜像。
  9. 根据权利要求8所述的基准比较电路，其特征在于，所述第一P型mos管和所述第二P型mos管的宽长比为1:1。
  10. 根据权利要求8或9所述的基准比较电路，其特征在于，所述输出模块包括放大器，所述放大器用于根据所述输出电压输出对应的电平值；
    其中，所述放大器的一个输入端与所述第二P型mos管的源极连接，另一个输入端与所述第二P型mos管的漏极和所述电流转换模块的中间节点连接。
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