CN109546623A - 一种电荷泵升压电路短路保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电荷泵升压电路短路保护电路，包括：短路检测电路、时序触发电路和短路保护时间产生电路，短路检测电路通过比较电荷泵升压电路的输出电压与短路检测阈值的大小关系，确定电荷泵升压电路是否发生短路，并在确定发生短路时，输出电荷泵升压电路短路指示信号给时序触发电路，由时序触发电路输出电荷泵升压电路短路信号以及电荷泵升压电路关闭信号，使电荷泵升压电路停止工作，短路保护时间产生电路在短路时间达到预设时间时，触发时序触发电路停止输出电荷泵升压电路关闭信号，使电荷泵升压电路正常工作。本发明有效解决了在高压应用中，因电荷泵升压电路无法进行短路保护，而导致电荷泵升压电路容易因短路而烧毁功率管的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电荷泵技术领域，更具体的说，涉及一种电荷泵升压电路短路保护电路。
背景技术
电荷泵升压电路是一种利用电容作为储能元件的开关电源转换器，具有EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)小，占板面积小，***成本低等优点，因此，在便携式设备电子电路中得到了广泛的应用。
一般电荷泵升压电路有1.5倍和2倍的升压结构，这两种升压结构都具有短路保护功能和过压保护功能，以保证电荷泵升压电路的有效可靠工作。在低压应用中，当电源电压超过电荷泵升压电路的过压保护阈值后，开环电荷泵升压电路进入过压保护工作模式，由电容为负载提供电流。若负载电流较小，则电荷泵升压电路的输出电压下降到过压保护退出阈值，电荷泵升压电路进入正常工作模式。若负载电流很大，则电荷泵升压电路会处于重载限流保护模式；若电荷泵升压电路输出电压短路到地时，电荷泵升压电路将处于短路保护模式。
但是，随着芯片集成度越来越高，在高压应用中，在以电荷泵升压电路作为供电电源时，由于电荷泵升压电路功率管源漏电压无耐压问题，为了节省芯片面积，通常会使用低压器件作为电荷泵升压电路的功率管。然而，在高压应用中，电荷泵升压电路无法进行短路保护，从而导致电荷泵升压电路容易因短路而烧毁功率管。
发明内容
有鉴于此，本发明公开一种电荷泵升压电路短路保护电路，以解决传统方案在高压应用中，因电荷泵升压电路无法进行短路保护，而导致电荷泵升压电路容易因短路而烧毁功率管的问题。
一种电荷泵升压电路短路保护电路，包括：短路检测电路、时序触发电路和短路保护时间产生电路，其中，所述时序触发电路的初始状态为复位状态；
所述短路检测电路的输入端与电荷泵升压电路的输出端连接，所述短路检测电路用于检测所述电荷泵升压电路的输出电压，并将所述输出电压与短路检测阈值进行比较，所述短路检测电路的第一输出端用于当所述输出电压小于所述短路检测阈值时，输出电荷泵升压电路升压完成指示信号，所述短路检测电路的第二输出端用于在所述第一输出端输出所述电荷泵升压电路升压完成指示信号的时间超过阈值时间时，输出电荷泵升压电路短路指示信号，其中，所述电荷泵升压电路的充电相的调整管的衬底与所述调整管的漏端连接；
所述时序触发电路与所述短路检测电路连接，所述时序触发电路用于在接收到所述电荷泵升压电路短路指示信号后，输出电荷泵升压电路短路信号以及电荷泵升压电路关闭信号，使所述电荷泵升压电路停止工作；
所述短路保护时间产生电路与所述时序触发电路连接，所述短路保护时间产生电路用于在电荷泵升压电路短路时间达到预设时间时，控制所述时序触发电路停止输出所述电荷泵升压电路关闭信号。
可选的，所述短路检测电路还用于在确定所述电荷泵升压电路的所述输出电压不小于所述短路检测阈值时，输出电荷泵升压电路短路撤销信号；
所述时序触发电路还用于接收所述电荷泵升压电路短路撤销信号，并输出电荷泵升压电路重启信号，使所述电荷泵升压电路重新工作。
可选的，所述时序触发电路包括：第一D触发器、第二D触发器、第三D触发器和第一与非门；
所述第二D触发器DFF的数据输入端连接所述短路检测电路的输出端，用于获取所述短路检测电路输出的所述电荷泵升压电路短路指示信号，同时，所述第二D触发器的时钟输入端输入时钟信号，所述第二D触发器的数据锁存输出端用于输出短路指示信号；
所述第一D触发器的时钟输入端与所述第二D触发器的数据锁存输出端连接，所述第一D触发器用于将所述第二D触发器输出的所述短路指示信号作为时钟采样信号，所述第一D触发器DFF1的第一数据锁存输出端用于输出短路置高信号至所述第三D触发器的置1端，使所述第三D触发器的数据锁存输出端输出电荷泵升压电路短路信号；
所述第一与非门分别与所述第一D触发器的第二数据锁存输出端和所述第三D触发器的重置端连接，所述第一与非门用于在第二数据锁存输出端未输出信号时输出电荷泵升压电路关闭信号。
可选的，还包括：第一反相器、第二反相器和第二与非门；
所述第三D触发器DFF3的数据输入端连接所述第二反相器的输出端，所述第二反相器的输入端连接所述第二与非门的输出端，所述第二与非门的第一输入端连接所述第三D触发器的数据锁存输出端，所述第二与非门的第二输入端连接所述第一反相器的输出端，所述第一反相器的输入端与所述短路检测电路的第一输出端连接。
可选的，还包括：或非门和第三反相器；
所述第二D触发器的置1端接地，所述第二D触发器的重置端与所述第一D触发器的重置端的公共端连接所述或非门的输出端，所述或非门的第一输入端连接所述第三反相器的输出端，所述或非门的第二输入端连接所述短路保护时间产生电路的输出端，所述短路保护时间产生电路的输入端分别连接所述第一D触发器的第一数据锁存输出端和所述第三D触发器的置1端。
从上述的技术方案可知，本发明公开了一种电荷泵升压电路短路保护电路，包括：短路检测电路、时序触发电路和短路保护时间产生电路，短路检测电路通过比较电荷泵升压电路的输出电压与短路检测阈值的大小关系，确定电荷泵升压电路是否发生短路，并在确定电荷泵升压电路发生短路时，输出电荷泵升压电路短路指示信号给时序触发电路，由时序触发电路输出电荷泵升压电路短路信号以及电荷泵升压电路关闭信号，使电荷泵升压电路停止工作，短路保护时间产生电路在电荷泵升压电路短路时间达到预设时间时，触发时序触发电路停止输出电荷泵升压电路关闭信号，使电荷泵升压电路正常工作。因此，本发明有效解决了在高压应用中，因电荷泵升压电路无法进行短路保护，而导致电荷泵升压电路容易因短路而烧毁功率管的问题。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。
图1为现有技术公开的一种2倍电荷泵升压电路原理图；
图2为现有技术公开的一种2倍电荷泵升压电路工作在充电相的原理图；
图3为现有技术公开的一种2倍电荷泵升压电路工作在放电相的原理图；
图4为本发明实施例公开的一种采用低压功率管的2倍电荷泵升压电路工作在充电相的原理图；
图5为本发明实施例公开的一种采用低压功率管的2倍电荷泵升压电路工作在放电相的原理图；
图6为本发明实施例公开的一种电荷泵升压电路短路保护电路的电路图；
图7为本发明实施例公开的一种电荷泵升压电路短路保护电路的仿真波形图。
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。
参见图1，现有技术公开的一种2倍升压电荷泵升压电路原理图，2倍升压电荷泵升压电路如图1中的虚线框所示，包括：输出电压检测电路11、过压保护电路12、电荷泵升压电路控制电路13、基准电路14、时钟产生电路15、电荷泵升压电路16、过流检测电路17和限流控制电路18。
其中，图1中的电荷泵升压电路16包括四个开关管，如图2所示，现有技术公开的一种电荷泵升压电路工作在充电相时的原理图，电荷泵升压电路中的四个开关管分别为：PMOS管P0、PMOS管P2、PMOS管P3和NMOS管N1，通过对四个开关管的时序控制，使得电荷泵升压电路的输出电压VUOT为输入电压VBAT的2倍。
电荷泵升压电路的工作过程有两个相位，在充电相中，如图2所示，PMOS管P0和NMOS管N1导通，PMOS管P2和PMOS管P3关断，PMOS管P0的栅极被接到GND，输入电压VBAT对非电容Cf充电，电流流向见图2中的虚线，此时，流过非电容Cf的电流为2Iout，电荷泵升压电路工作在输出端处的电流为Iout。
在放电相中，电流流向见图3中的虚线，PMOS管P0和NMOS管N1关断，PMOS管P2和PMOS管P3导通，PMOS管P0的栅极被接到VH，VH为输入电压VBAT和输出电压VOUT的选高电路，为了防止放电相电流由电压输出端反灌到电压输入端，由于电容两端的电压不能突变，因此非电容Cf的电压叠加在输入电压VBAT上，使输出电压VOUT升到2倍输入电压VBAT。
非电容Cf在CP端的电压范围为VBAT～2VBAT，非电容Cf在CN端的电压范围为0～VBAT，因此，四个功率管两端的电压都不会超过输入电压VBAT，且都不会存在耐压问题。
随着芯片集成度越来越高，为了节省芯片面积，在众多高压应用中，通常会使用低压器件作为电荷泵升压电路的功率管，此时唯一需要考虑的是功率管的栅源电压VGS和栅-衬底电压VGB不能超过输入电压VBAT。
基于此，本发明对图2和图3中示出的电荷泵升压电路进行了改进。
参见图4和图5，分别为本发明一实施例公开的一种采用低压功率管的2倍电荷泵升压电路工作在充电相的原理图和工作在放电相的原理图，图4和图5所示电路分别与图2和图3中的电路结构相似，区别在于，充电相的PMOS管P0的衬底BULK被接到了漏端，这样接的原因在于，电荷泵升压电路采用低压功率管，NMOS管N1的栅极电压范围为0～VBAT，PMOS管P2的栅极电压范围为0～VBAT，PMOS管P3的栅极电压范围为VBAT～2VBAT，因此各端之间的电压不会超过耐压值。其中，PMOS管P0的栅极电压范围为0～2VBAT，源漏电压最大为VBAT，栅极驱动电压最大为VBAT，若PMOS管P0的BULK接到VH(VH为2VBAT)，若VBAT＝4V，VH＝2VBAT，则使得PMOS管P0在充电相导通时，PMOS管P0的栅-衬底电压VGB＝8V，P0功率管的栅-衬底电压超过其耐压值而烧毁。因此，采用图4和图5所示的电路，可以确保各功率管之间的电压均小于输入电压VBAT。
但是，电荷泵升压电路在测试过程或应用过程中，使得输出端短路到GND，通常电荷泵升压电路会启动短路保护功能，通过限制功率管的栅极电压将输出端短路到GND时的输出电流限制在百毫安安全范围。采用图4和图5所示的电荷泵升压电路后，由于存在PMOS管P0的衬底正向二极管，因此，导致短路电流高达2A以上，非常容易烧毁功率管，因此，在电荷泵升压电路的输出端需要增加电荷泵升压电路短路保护电路，以解决因电荷泵升压电路容易因短路而烧毁功率管或是在短路后无法自动重启的问题。
本发明实施例公开了一种电荷泵升压电路短路保护电路，包括：短路检测电路、时序触发电路和短路保护时间产生电路，短路检测电路通过比较电荷泵升压电路的输出电压与短路检测阈值的大小关系，确定电荷泵升压电路是否发生短路，并在确定电荷泵升压电路发生短路时，输出电荷泵升压电路短路指示信号给时序触发电路，由时序触发电路输出电荷泵升压电路短路信号以及电荷泵升压电路关闭信号，使电荷泵升压电路停止工作，短路保护时间产生电路在电荷泵升压电路短路时间达到预设时间时，触发时序触发电路停止输出电荷泵升压电路关闭信号，使电荷泵升压电路正常工作。因此，本发明有效解决了在高压应用中，因电荷泵升压电路无法进行短路保护，而导致电荷泵升压电路容易因短路而烧毁功率管的问题。
参见图6，本发明一实施例公开的一种电荷泵升压电路短路保护电路的电路图，该电路包括：短路检测电路21、时序触发电路22和短路保护时间产生电路23，其中，时序触发电路22的初始状态为复位状态；
短路检测电路21的输入端与电荷泵升压电路的输出端连接，其中，电荷泵升压电路的充电相的调整管的衬底与该调整管的漏端连接，也即图4和图5中的PMOS管P0的衬底与PMOS管P0的漏端连接，短路检测电路21用于检测电荷泵升压电路的输出电压，并将所述输出电压与短路检测阈值进行比较，短路检测电路21的第一输出端用于当所述输出电压小于所述短路检测阈值时，输出电荷泵升压电路升压完成指示信号，短路检测电路21的第二输出端用于在所述第一输出端输出所述电荷泵升压电路升压完成指示信号的时间超过阈值时间时，输出电荷泵升压电路短路指示信号；
时序触发电路22与短路检测电路21连接，时序触发电路22用于在接收到所述电荷泵升压电路短路指示信号后，输出电荷泵升压电路短路信号以及电荷泵升压电路关闭信号，使电荷泵升压电路停止工作；
短路保护时间产生电路23与时序触发电路22连接，短路保护时间产生电路23用于在电荷泵升压电路短路时间达到预设时间时，控制时序触发电路22停止输出电荷泵升压电路关闭信号。
需要说明的是，本实施例中，电荷泵升压电路的输出端也即电荷泵升压电路的输出端。
综上可知，本发明公开的电荷泵升压电路短路保护电路，包括：短路检测电路21、时序触发电路22和短路保护时间产生电路23，短路检测电路21通过比较电荷泵升压电路的输出电压与短路检测阈值的大小关系，确定电荷泵升压电路是否发生短路，并在确定电荷泵升压电路发生短路时，输出电荷泵升压电路短路指示信号给时序触发电路22，由时序触发电路22输出电荷泵升压电路短路信号以及电荷泵升压电路关闭信号，使电荷泵升压电路停止工作，短路保护时间产生电路23在电荷泵升压电路短路时间达到预设时间时，触发时序触发电路22停止输出电荷泵升压电路关闭信号，使电荷泵升压电路正常工作。因此，本发明有效解决了在高压应用中，因电荷泵升压电路无法进行短路保护，而导致电荷泵升压电路容易因短路而烧毁功率管的问题。
为进一步优化上述实施例，短路检测电路21还用于在确定电荷泵升压电路的输出电压不小于所述短路检测阈值时，输出电荷泵升压电路短路撤销信号。
时序触发电路22用于接收所述电荷泵升压电路短路撤销信号，并输出电荷泵升压电路重启信号，使电荷泵升压电路重新工作。
综上可知，本发明公开的电荷泵升压电路短路保护电路，不仅能够在电荷泵升压电路发生短路时，关闭电荷泵升压电路，而且，还可以实时检测电荷泵升压电路的输出电压，并在确定电荷泵升压电路短路撤销后，自动启动电荷泵升压电路，从而有效解决了在高压应用中，因电荷泵升压电路无法进行短路保护，而导致电荷泵升压电路容易因短路而烧毁功率管的问题，以及短路后无法自动重启问题。
如图6所示，时序触发电路22包括：第一D触发器DFF1、第二D触发器DFF2、第三D触发器DFF3和第一与非门NAND1；
第二D触发器DFF2的数据输入端连接短路检测电路21的输出端，用于获取短路检测电路21输出的电荷泵升压电路短路指示信号，同时，第二D触发器DFF2的时钟输入端输入时钟信号，第二D触发器DFF2的数据锁存输出端用于输出短路指示信号；
第一D触发器DFF1的时钟输入端与第二D触发器DFF2的数据锁存输出端连接，第一D触发器DFF1用于将第二D触发器DFF2输出的短路指示信号作为时钟采样信号，第一D触发器DFF1的第一数据锁存输出端Q用于输出短路置高信号ST_SET至第三D触发器DFF3的置1端S，使第三D触发器DFF3的数据锁存输出端输出电荷泵升压电路短路信号；
第一与非门NAND2分别与第一D触发器DFF1的第二数据锁存输出端和第三D触发器DFF3的重置端R连接，第一与非门NAND2用于在第二数据锁存输出端未输出信号时输出电荷泵升压电路关闭信号。
图6所示实施例中，还包括：第一反相器INV1、第二反相器INV2和第二与非门NAND2；
第三D触发器DFF3的数据输入端D连接第二反相器INV2的输出端，第二反相器INV2的输入端连接第二与非门NAND2的输出端，第二与非门NAND2的第一输入端连接第三D触发器DFF3的数据锁存输出端Q，第二与非门NAND2的第二输入端连接第一反相器INV1的输出端，第一反相器INV1的输入端与短路检测电路21的第一输出端连接。
图6所示实施例中，还包括：或非门NOR1和第三反相器INV3；
第二D触发器DFF2的置1端接地，第二D触发器DFF2的重置端R与第一D触发器DFF1的重置端R的公共端连接或非门NOR1的输出端，所述或非门NOR1的第一输入端连接第三反相器INV3的输出端，所述或非门NOR1的第二输入端连接短路保护时间产生电路23的输出端，短路保护时间产生电路23的输入端分别连接第一D触发器DFF1的第一数据锁存输出端Q和第三D触发器DFF3的置1端S。
为方便理解，下面结合附图6，详细说明电荷泵升压电路短路保护电路的工作原理，具体如下：
当电荷泵升压电路的输出端短路时，短路检测电路21检测的电荷泵升压电路的输出电压会小于短路检测阈值Vth_sht，此时，短路检测电路21输出的电荷泵升压电路升压完成指示信号VOUTOK会变为低电平信号，或者说，短路检测电路21输出的电荷泵升压电路升压完成指示信号VOUTOK为0。
当短路检测电路21输出低电平信号形式的电荷泵升压电路升压完成指示信号VOUTOK的时间超过阈值时间Tth_sht时，短路检测电路21输出的电荷泵升压电路短路指示信号FAULT变为高电平信号，并输入至第二D触发器DFF2的数据输入端，同时，第二D触发器DFF2的时钟输入端输入时钟信号CLK，第二D触发器DFF2的数据锁存输出端输出短路指示信号FAULT_SHT变为高电平信号，并输入至第一D触发器DFF1的时钟输入端，作为第一D触发器DFF1的时钟采样信号，第一D触发器DFF1的第一数据锁存输出端Q输出的短路置高信号ST_SET变为高电平信号，并输入至将第三D触发器DFF3的置1端S，使第三D触发器DFF3的数据锁存输出端输出电荷泵升压电路短路信号，在实际应用中，也即使第三D触发器DFF3的数据锁存输出端输出的CP_SHORT置高，表明发生了电荷泵升压电路短路，同时第一D触发器DFF1的第二数据锁存输出端输出为0，使与非门NAND1输出电荷泵升压电路关闭信号，也即使PD_CP为高电平，以关闭电荷泵升压电路，即使图4和图5中的PMOS管P0、NMOS管N1、PMOS管P2和PMOS管P3均关断，停止向输出电容提供电荷。
若短路检测电路21输出的电荷泵升压电路升压完成指示信号VOUTOK一直为低，第一D触发器DFF1的第一数据锁存输出端Q输出的短路置高信号ST_SET一直为高电平，则短路保护时间产生电路23用于对短路保护时间计时，当确定短路保护时间达到预设时间Tprotect后，短路保护时间产生电路23输出高电平使RESET为0，复位第二D触发器DFF2和第一D触发器DFF1，使第一D触发器DFF1的第一数据锁存输出端Q停止输出信号，即使ST_SET信号变为0，同时复位短路保护时间产生电路23，使短路保护时间产生电路23输出为0。此时，第一D触发器DFF1的第二数据锁存输出端Q输出为高电平，使非门NAND2停止输出电荷泵升压电路关闭信号，即使PD_CP＝0，使电荷泵升压电路正常工作。
若电荷泵升压电路的输出端VOUT仍短路，短路检测电路21输出的电荷泵升压电路升压完成指示信号VOUTOK仍然为0，此时，重复上述过程，关闭电荷泵升压电路，使电荷泵升压电路处于短路保护模式，直到电荷泵升压电路输出端短路撤销为止。
当电荷泵升压电路输出端短路撤销后，电荷泵升压电路的输出端电压逐渐上升，短路检测电路21输出的电荷泵升压电路升压完成指示信号VOUTOK变为高电平信号，第三D触发器DFF3输出为0，即CP_SHORT为0，使电荷泵升压电路退出短路保护状态。
为方便理解，本发明还对电荷泵升压电路短路保护电路进行了仿真，仿真结果参见图7所示的仿真波形图，从仿真图中可以看出，当短路检测电路21检测电荷泵升压电路的输出电压小于短路检测阈值Vth_sht时，短路检测电路21输出的电荷泵升压电路升压完成指示信号VOUTOK变为低电平，此时输出波形与上述描述一致，关闭电荷泵升压电路Tprotect后，重新开启电荷泵升压电路。
综上可知，本发明公开的电荷泵升压电路短路保护电路，不仅能够在电荷泵升压电路发生短路时，关闭电荷泵升压电路，而且，还可以实时检测电荷泵升压电路的输出电压，并在确定电荷泵升压电路短路撤销后，自动启动电荷泵升压电路，从而有效解决了在高压应用中，因电荷泵升压电路无法进行短路保护，而导致电荷泵升压电路容易因短路而烧毁功率管的问题，以及短路后无法自动重启问题。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种电荷泵升压电路短路保护电路，其特征在于，包括：短路检测电路、时序触发电路和短路保护时间产生电路，其中，所述时序触发电路的初始状态为复位状态；
所述短路检测电路的输入端与电荷泵升压电路的输出端连接，所述短路检测电路用于检测所述电荷泵升压电路的输出电压，并将所述输出电压与短路检测阈值进行比较，所述短路检测电路的第一输出端用于当所述输出电压小于所述短路检测阈值时，输出电荷泵升压电路升压完成指示信号，所述短路检测电路的第二输出端用于在所述第一输出端输出所述电荷泵升压电路升压完成指示信号的时间超过阈值时间时，输出电荷泵升压电路短路指示信号，其中，所述电荷泵升压电路的充电相的调整管的衬底与所述调整管的漏端连接；
所述时序触发电路与所述短路检测电路连接，所述时序触发电路用于在接收到所述电荷泵升压电路短路指示信号后，输出电荷泵升压电路短路信号以及电荷泵升压电路关闭信号，使所述电荷泵升压电路停止工作；
所述短路保护时间产生电路与所述时序触发电路连接，所述短路保护时间产生电路用于在电荷泵升压电路短路时间达到预设时间时，控制所述时序触发电路停止输出所述电荷泵升压电路关闭信号。
2.根据权利要求1所述的电荷泵升压电路短路保护电路，其特征在于，所述短路检测电路还用于在确定所述电荷泵升压电路的所述输出电压不小于所述短路检测阈值时，输出电荷泵升压电路短路撤销信号；
所述时序触发电路还用于接收所述电荷泵升压电路短路撤销信号，并输出电荷泵升压电路重启信号，使所述电荷泵升压电路重新工作。
3.根据权利要求1所述的电荷泵升压电路短路保护电路，其特征在于，所述时序触发电路包括：第一D触发器、第二D触发器、第三D触发器和第一与非门；
所述第二D触发器DFF的数据输入端连接所述短路检测电路的输出端，用于获取所述短路检测电路输出的所述电荷泵升压电路短路指示信号，同时，所述第二D触发器的时钟输入端输入时钟信号，所述第二D触发器的数据锁存输出端用于输出短路指示信号；
所述第一D触发器的时钟输入端与所述第二D触发器的数据锁存输出端连接，所述第一D触发器用于将所述第二D触发器输出的所述短路指示信号作为时钟采样信号，所述第一D触发器DFF1的第一数据锁存输出端用于输出短路置高信号至所述第三D触发器的置1端，使所述第三D触发器的数据锁存输出端输出电荷泵升压电路短路信号；
所述第一与非门分别与所述第一D触发器的第二数据锁存输出端和所述第三D触发器的重置端连接，所述第一与非门用于在第二数据锁存输出端未输出信号时输出电荷泵升压电路关闭信号。
4.根据权利要求3所述的电荷泵升压电路短路保护电路，其特征在于，还包括：第一反相器、第二反相器和第二与非门；
所述第三D触发器DFF3的数据输入端连接所述第二反相器的输出端，所述第二反相器的输入端连接所述第二与非门的输出端，所述第二与非门的第一输入端连接所述第三D触发器的数据锁存输出端，所述第二与非门的第二输入端连接所述第一反相器的输出端，所述第一反相器的输入端与所述短路检测电路的第一输出端连接。
5.根据权利要求4所述的电荷泵升压电路短路保护电路，其特征在于，还包括：或非门和第三反相器；
所述第二D触发器的置1端接地，所述第二D触发器的重置端与所述第一D触发器的重置端的公共端连接所述或非门的输出端，所述或非门的第一输入端连接所述第三反相器的输出端，所述或非门的第二输入端连接所述短路保护时间产生电路的输出端，所述短路保护时间产生电路的输入端分别连接所述第一D触发器的第一数据锁存输出端和所述第三D触发器的置1端。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110557009A (zh) * | 2019-09-11 | 2019-12-10 | 上海南芯半导体科技有限公司 | 一种电荷泵电路的四相过流检测保护电路及其实现方法 |
| CN117991143A (zh) * | 2024-04-03 | 2024-05-07 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 电源异常的标识电路和电子设备 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2861510A1 (fr) * | 2003-10-24 | 2005-04-29 | Valeo Securite Habitacle | Dispositif de protection contre les courts-circuits |
| CN103746342A (zh) * | 2014-01-10 | 2014-04-23 | 成都芯源***有限公司 | 升压变换器以及用于升压变换器的控制器及短路保护方法 |
| CN203850823U (zh) * | 2014-04-17 | 2014-09-24 | 济南芯驰能源科技有限公司 | 一种低损耗的开关电源输出短路保护电路 |
| CN104639124A (zh) * | 2013-11-08 | 2015-05-20 | 联芯科技有限公司 | 提高时序器件输入信号的建立时间和保持时间裕量的方法和电路 |
| US20160087422A1 (en) * | 2014-09-22 | 2016-03-24 | International Rectifier Corporation | Fault and Short-Circuit Protected Output Driver |
| CN105634260A (zh) * | 2016-01-30 | 2016-06-01 | 深圳南云微电子有限公司 | 输出短路保护方法及电路 |
| CN106803666A (zh) * | 2015-11-26 | 2017-06-06 | 比亚迪股份有限公司 | 开关电源控制装置及开关电源 |
| CN108923643A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-11-30 | 合肥工业大学 | 一种无阈值电压损失的可重构型升压电荷泵 |
| CN209184234U (zh) * | 2019-01-14 | 2019-07-30 | 上海艾为电子技术股份有限公司 | 一种电荷泵升压电路短路保护电路 |
-
2019
- 2019-01-14 CN CN201910033147.3A patent/CN109546623B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2861510A1 (fr) * | 2003-10-24 | 2005-04-29 | Valeo Securite Habitacle | Dispositif de protection contre les courts-circuits |
| CN104639124A (zh) * | 2013-11-08 | 2015-05-20 | 联芯科技有限公司 | 提高时序器件输入信号的建立时间和保持时间裕量的方法和电路 |
| CN103746342A (zh) * | 2014-01-10 | 2014-04-23 | 成都芯源***有限公司 | 升压变换器以及用于升压变换器的控制器及短路保护方法 |
| CN203850823U (zh) * | 2014-04-17 | 2014-09-24 | 济南芯驰能源科技有限公司 | 一种低损耗的开关电源输出短路保护电路 |
| US20160087422A1 (en) * | 2014-09-22 | 2016-03-24 | International Rectifier Corporation | Fault and Short-Circuit Protected Output Driver |
| CN106803666A (zh) * | 2015-11-26 | 2017-06-06 | 比亚迪股份有限公司 | 开关电源控制装置及开关电源 |
| CN105634260A (zh) * | 2016-01-30 | 2016-06-01 | 深圳南云微电子有限公司 | 输出短路保护方法及电路 |
| CN108923643A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-11-30 | 合肥工业大学 | 一种无阈值电压损失的可重构型升压电荷泵 |
| CN209184234U (zh) * | 2019-01-14 | 2019-07-30 | 上海艾为电子技术股份有限公司 | 一种电荷泵升压电路短路保护电路 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110557009A (zh) * | 2019-09-11 | 2019-12-10 | 上海南芯半导体科技有限公司 | 一种电荷泵电路的四相过流检测保护电路及其实现方法 |
| CN117991143A (zh) * | 2024-04-03 | 2024-05-07 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 电源异常的标识电路和电子设备 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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