CN113608003A - 一种电压检测电路、电源***及芯片 - Google Patents

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魏小康
李海松
易扬波
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Abstract

一种电压检测电路、电源***及芯片。所述电压检测电路包括：第一降压子电路、第二降压子电路及第一稳压子电路，其中：所述第一降压子电路与所述第二降压子电路串联连接；所述第一稳压子电路，一端与所述电压检测电路的第三端口连接，另一端与所述电压检测电路的第二端口连接，适于在所述第三端口的电压高于所述第二端口的电压时正向导通，在所述第三端口的电压低于所述第二端口的电压时反向稳压；当所述第一降压子电路对输入电压进行降压时，所述第二降压子电路呈短路状态；当所述第二降压子电路对输入电压进行降压时，所述第一降压子电路呈短路状态。采用上述方案，可以简化电压检测电路的结构，更有利于单芯片集成。

Description

一种电压检测电路、电源***及芯片
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种电压检测电路、电源***及芯片。
背景技术
随着电子电力技术的不断发展及工业制造水平的不断提高，各类家用电器的功能日益丰富，操作也更加智能，这些家用电器内部的硬件结构变得越来越复杂。而在这些家用电器中，往往需要对工频供电电压进行检测，以用于计时或实现硬件保护，此时输入电压检测技术就开始凸显出其使用价值。
然而，现有电压检测电路结构比较复杂，不利于单芯片集成。
发明内容
本发明要解决的问题是：简化电压检测电路的结构。
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种电压检测电路，所述电压检测电路包括：第一降压子电路、第二降压子电路及第一稳压子电路，其中：所述第一降压子电路与所述第二降压子电路串联连接；所述第一稳压子电路，一端与所述电压检测电路的第三端口连接，另一端与所述电压检测电路的第二端口连接，适于在所述第三端口的电压高于所述第二端口的电压时正向导通，在所述第三端口的电压低于所述第二端口的电压时反向稳压；当所述第一降压子电路对输入电压进行降压时，所述第二降压子电路呈短路状态；当所述第二降压子电路对输入电压进行降压时，所述第一降压子电路呈短路状态。
本发明实施例还提供了一种电源***，所述电源***包括上述的电压检测电路。
本发明实施例还提供了一种芯片，所述芯片上述的电压检测电路集成于所述芯片内。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：
应用本发明的方案，当第一降压子电路对所述第一端口的电压进行降压时，第二降压子电路呈短路状态，第一稳压子电路呈反向稳压状态，由此可以使得所述第二端口输出高电平信号；当第二降压子电路对所述第三端口的电压进行降压时，第一降压子电路呈短路状态，第一稳压子电路呈正向导通状态，由此可以使得所述第二端口输出低电平信号，因此采用本发明的电压检测电路可以准确、及时地完成对输入电压进行跟踪检测。相对于现有的电压检测电路，第一降压子电路、第二降压子电路及第一稳压子电路构成的电压检测电路，结构更加简单，也就更有利于芯片集成。
附图说明
图1是本发明实施例中一种电压检测电路的结构示意图；
图2是本发明实施例中另一种电压检测电路的结构示意图；
图3是本发明实施例中又一种电压检测电路的结构示意图；
图4是本发明实施例中再一种电压检测电路的结构示意图；
图5是本发明实施例中再一种电压检测电路的结构示意图；
图6是本发明实施例中一种电源***的结构示意图；
图7是本发明实施例中另一种电源***的结构示意图；
图8是本发明实施例中另一种电压检测电路的结构示意图；
图9是本发明实施例中又一种电源***的结构示意图；
图10是本发明实施例中再一种电源***的结构示意图。
具体实施方式
现有电压检测电路中大多包含限流电阻、光耦和输出器件等几个部分，元器件较多，结构比较复杂，不利于单芯片集成。
针对该问题，本发明提供了一种电压检测电路，所述电压检测电路包括第一降压子电路、第二降压子电路及第一稳压子电路，每个子电路利用简单的元器件即可实现，使得电压检测电路整体器件数量少，结构更加简单，更有利于芯片集成。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例作详细地说明。
参照图1，本发明实施例提供了一种电压检测电路100，所述电压检测电路100可以包括：第一降压子电路11、第二降压子电路12及第一稳压子电路13，其中：
所述第一降压子电路11与所述第二降压子电路12串联连接；所述第一降压子电路11的另一端与所述电压检测电路的第一端口200连接；所述第二降压子电路12的另一端与所述电压检测电路的第二端口201连接；
所述第一稳压子电路13，一端与所述电压检测电路的第三端口202连接，另一端与所述电压检测电路的第二端口201连接，适于在所述第三端口202的电压高于所述第二端口201的电压时正向导通；
当所述第一降压子电路11对输入电压进行降压时，所述第二降压子电路12呈短路状态；当所述第二降压子电路12输入电压进行降压时，所述第一降压子电路11呈短路状态。
以第一端口200及第三端口202为电压输入端口为例，当所述第一端口200的电压高于所述第三端口202的电压时，所述第一降压子电路11适于对所述第一端口200的电压进行降压，所述第二降压子电路12呈短路状态，所述第一稳压子电路13呈反向稳压状态，从而使得所述第一稳压子电路13可以从所述第二端口201稳压输出高于第三端口202的电压信号；
当所述第一端口200的电压低于所述第三端口202的电压时，所述第一稳压子电路13呈正向导通状态，所述第二降压子电路12适于对所述第三端口202的电压进行降压，所述第一降压子电路11呈短路状态，使得所述第二端口201可以输出低于所述第三端口202的电压信号。
在具体实施中，所述第一稳压子电路13可以包括第三二极管，所述第三二极管的阳极与第三端口202连接，阴极与第二端口201连接。
在具体实施中，第三端口202的电压通常定义为0V。由于所述第一降压子电路11与所述第二降压子电路12串联连接，当所述第一端口200的电压高于所述第三端口202的电压时，第一端口200的电压经第一降压子电路12降压，再经过第一稳压子电路13稳压后，输出至第二端口201，此时第二端口201的电压通常大于0V，故呈现高电平信号。
在所述第三端口202的电压高于第一端口200的电压时，第一稳压子电路13正向导通，第二降压子电路12对第二端口201电压进行降压，第一降压子电路呈短路状态，此时第二端口201电压低于第三端口202的电压，故呈现低电平信号。
采用上述电压检测电路，可以准确、及时地跟踪第一端口200及第三端口202所输入电压的变化，并产生表征二者电压大小的检测结果信号。所述电压检测电路可以应用在多个方面，比如可以用于过零检测，此时电压检测电路产生的检测结果信号可以用于控制电源***中开关器件的开关动作，从而保护开关器件不受损坏，提高开关器件寿命。
相对于现有的电压检测电路，第一降压子电路11与所述第二降压子电路12均可以利用简单的器件即可实现，电压检测电路100整体所用器件减少，电路结构更加简单，有利于芯片集成。
在具体实施中，所述第一降压子电路11与所述第二降压子电路12可以具有多种实现方式，此处不作限制。所述第一降压子电路11与所述第二降压子电路12的结构可以相同，也可以不同，具体不作限制。
在本发明的一实施例中，参照图2，所述第一降压子电路11可以包括：第一结型场效应管J1。
具体地，所述第一结型场效应管J1可以为N沟道结型场效应管。所述第一结型场效应管J1的漏端与所述第一端口200连接；所述第一结型场效应管J1的源端与所述第二降压子电路12连接；所述第一结型场效应管J1的栅端与所述第一结型场效应管J1的源端连接。
基于N沟道结型场效应管的原理可知，当N沟道结型场效应管的漏端电压大于源端电压时，该N沟道结型场效应管等效为降压管，可以对漏端输入的电压进行降压。比如，漏端电压为200V时，源端电压可以为15V左右。
当N沟道结型场效应管的漏端电压小于源端电压时，该N沟道结型场效应管等效为二极管，呈短路状态，此时，漏端电压与源端电压接近，差值为等效二极管引起的压降。
在具体实施中，所述第一结型场效应管J1为高耐压型结型场效应管，具体可承受电压与所在应用***相关。比如，当第一结型场效应管J1的漏端输入市电时，所述第一结型场效应管J1可承受电压应大于600V。
在本发明的一实施例中，参照图2，所述第二降压子电路12与所述第一降压子电路11的结构相同。
具体地，所述第二降压子电路12可以包括：第二结型场效应管J2。所述第二结型场效应管J2也可以为N沟道结型场效应管，其源端可以与所述第一降压子电路11连接；所述第二结型场效应管J2的栅端与所述第二结型场效应管J2的源端连接；所述第二结型场效应管J2的漏端与所述第二端口201连接。
当所述第一端口200的电压高于所述第三端口202的电压时，第一端口200的电压被第一结型场效应管J1降压，第二结型场效应管J2等效为二极管，进而使得第二端口201与第一结型场效应管J1源端电压接近。此时，第一稳压子电路13呈反向稳压状态，第二端口201输出电压高于第三端口202电压，故呈现高电平信号。
在所述第三端口202的电压高于第一端口200的电压时，第一稳压子电路呈正向导通状态，第二端口201的电压低于第三端口202电压，故第二端口201呈现低电平信号。同时，第二结型场效应管J2对第二端口201进行降压，第一结型场效应管J1等效为二极管，配合限流组件，可以有效控制电压检测电路100的整体功耗。
需要说明的是，在具体实施中，所述第二降压子电路12的结构也可以与第一降压子电路11的结构不同，例如可以采用图3、4或5示出的第二降压子电路12的结构，具体可以根据后续对3、4或5示出的第二降压子电路12结构的相关描述进行实施。
在本发明的一实施例中，所述第一降压子电路11还可以包括：第一限流组件。所述第一限流组件的一端与所述第一结型场效应管J1的源端连接，另一端与所述第二降压子电路12连接。通过设置所述第一限流组件，可以控制流经第一降压子电路11及第二降压子电路12的电流，从而降低电压检测电路100的整体功耗。
在本发明的一实施例中，所述第二降压子电路12可以与所述第一降压子电路11结构相同。具体地，所述第二降压子电路12除包括第二结型场效应管J2外，还可以包括第二限流组件。所述第二限流组件的一端与所述第二结型场效应管J2的源端连接，另一端与所述第一降压子电路11连接。
在具体实施中，所述第一限流组件及第二限流组件具体可以采用一种或多种限流器件组成，此处不作限制。所述限流器件包括但不限于电阻器件。所述第一限流组件及第二限流组件的结构可以相同，也可以不同。
在一些实施例中，所述第一降压子电路11可以仅包括第一结型场效应管J1，而不包括第一限流组件。此时，所述第二降压子电路12可以仅包括第二结型场效应管J2，或者所述第二降压子电路12同时包括第二结型场效应管J2及第二限流组件。第二限流组件可以如图4或图5所示，当然还可以为其它器件。
在一些实施例中，所述第一降压子电路11可以同时包括第一结型场效应管J1及第一限流组件。此时，所述第二降压子电路12可以仅包括第二结型场效应管J2，或者所述第二降压子电路12同时包括第二结型场效应管J2及第二限流组件。第一限流组件可以如图3、图4或图5所示，当然还可以为其它器件。
在本发明的一实施例中，参照图3，所述第一限流组件可以包括第一电阻R1。所述第一电阻R1的一端与第一结型场效应管J1的源端连接，另一端与第二降压子电路12连接。
在具体实施中，当所述第二降压子电路12不包括第二限流组件时，所述第一电阻R1的一端可以与第一结型场效应管J1的源端及第二结型场效应管J2的栅端连接。所述第一电阻R1的另一端可以与第一结型场效应管J1的栅端及第二结型场效应管J2的源端连接。此时，第一电阻R1的设置，可以使得第一端口200与第三端口202之间的电流减小，从而降低电压检测电路100的整体功耗。
在具体实施中，当所述第二降压子电路12包括第二限流组件时，参照图4，所述第二限流组件可以为第二电阻R2。所述第二电阻R2的一端与第二结型场效应管J2的源端连接，另一端与所述第一电阻R1、第二结型场效应管J2栅端及第一结型场效应管J1的栅端连接。相对于图3，通过设置第一电阻R1及第二电阻R2，可以使得第一端口200与第三端口202之间的电流进一步减小，从而进一步降低电压检测电路100的整体功耗。
在本发明的另一实施例中，参照图5，所述第一限流组件可以包括：第一电阻R1、第一二极管P1及第一NMOS管M1。其中，所述第一电阻R1的一端与所述第一结型场效应管J1的源端连接以及所述第一NMOS管M1的漏端连接，另一端与所述第一NMOS管M1的栅端连接；所述第一NMOS管M1与所述第二降压子电路12连接；所述第一二极管P1的阳极与所述第一结型场效应管J1的栅端连接以及所述第一NMOS管M1的源端连接，所述第一二极管P1的阴极与所述第一NMOS管M1的栅端连接。
参照图5，所述第二限流组件可以包括：第二电阻R2、第二二极管P2及第二NMOS管M2。其中，所述第二电阻R2的一端与所述第二结型场效应管J2的源端连接以及所述第二NMOS管M2的漏端连接，另一端与所述第二NMOS管M2的栅端连接；所述第二二极管P2的阳极与所述第二结型场效应管J2的栅端连接以及所述第二NMOS管M2的源端连接，所述第二二极管P2的阴极与所述第二NMOS管M2的栅端连接；所述第二NMOS管M2与所述第一降压子电路11连接。
在具体实施中，所述第一NMOS管M1与第二降压子电路12可以存在多种连接方式，所述第二NMOS管M2与第一降压子电路11也可以存在多种连接方式，具体不作限定，只要所述第一限流组件及第二限流组件可以起到限流作用即可。
比如，参照图5，第一NMOS管M1的源端，可以与第二NMOS管M2的源端、第一二极管P1的阳极及第二二极管P2的阳极连接。此时，当所述第一端口200电压高于第三端口202时，所述第一结型场效应管J1进行降压，所述第一NMOS管M1的栅端电压高于源端电压，所述第一NMOS管M1处于导通状态，同时第一电阻R1和第一二极管P1控制所述第一NMOS管M1的栅端电压，进而可以有效控制所述第一NMOS管M1导通状态的电流，等效于图4中第一限流组件。所述第二NMOS管等效为二极管，呈正向导通状态。
当所述第一端口200电压低于第三端口202，所述第一结型场效应管J1呈短路状态，所述第二NMOS管M2的栅端电压高于源端电压，所述第二NMOS管M2处于导通状态，同时第二电阻R2和第二二极管P2控制所述第二NMOS管M2栅端电压，可以有效控制所述第二NMOS管M2导通状态电流，等效于图4中第二电流组件。所述第一NMOS管M1等效为二极管，呈正向导通状态。
本领域技术人员应意识到，图5中，第一NMOS管M1及第二NMOS管M2，亦可为其他类型场效应晶体管，而不仅限于一种所述N型金属氧化物半导体场效应晶体管，且变更为其他类型场效应晶体管电路都可以受益于本发明的教导的实施例。
本发明实施例还提供了一种电源***，所述电源***可以包括上述实施例中的电压检测电路100。
在具体实施中，所述电源***为非隔离式电源***，即不设置将强电和弱电相隔离的器件(如光耦)的电源***。
在图2至图3示出的电压检测电路中，第一端200及第三端202为电压输入端。第二端201为电压输出端。在应用至非隔离式电源***中时，第一端200可以与市电的一个输入端连接，第三端202可以与市电的另一个输入端及电源***的地线连接。第二端201输出对市电两输入端电压的检测信号。
例如，图6所示的降压式变换(Buck)电源***，市电VAC具有两输入端，分别为输入端71及输入端72。输入端71与输出地线连接，并同时与电压检测电路100的第三端口202连接。而市电的另一输入端72与电压检测电路100的第一端口200连接。电压检测电路100的第二端口201输出电压检测结果信号。Buck电源***的输出端可以为家用电器供电。
又如，图7所示的升降压(Buck-BOOST)电源***，市电VAC的两输入端分别为输入端81及输入端82，输入端81与升降压电源***的输出端VOUT连接。输入端82与电压检测电路100的第一端口200连接。第三端口202与输出地线连接。电压检测电路100的第二端口201输出电压检测结果信号。Buck电源***的输出端同样可以为家用电器供电。
本发明的一实施例中，参照图8，为了更加便于进行电压检测，所述电压检测电路100还可以包括第二稳压子电路14。其中，所述第二稳压子电路14，一端与所述电压检测电路100的第四端口203连接，另一端与所述第一端口200连接，适于在所述第四端口203的电压高于所述第端口200的电压时正向导通。
通过设置第二稳压子电路14，使得电压检测电路100的第二端口201及第一端口200既可以作为电压输出端，也可以作为电压输入端。当电压检测电路100的第二端口201及第四端口203为电压输入端时，可以将电压检测电路100的第一端口200作为检测结果信号输出端。当第一端口200及第三端口202作为电压输入端时，可以将第二端口201作为检测结果信号输出端。
在具体实施中，参照图8，所述第二稳压子电路14可以采用第四二极管实现。所述第四二极管的阳极与第四端口203连接，阴极与第一端口200连接。
此时，所述第一降压子电路11与第二降压子电路12的结构可以相同，也可以不同。所述第一降压子电路11可以包括第一限流组件，也可以不包括第一限流组件。所述第二降压子电路12可以包括第二限流组件，也可以不包括第二限流组件。
当电压检测电路100的第二端口201及第四端口203为电压输入端，且第二端口201的电压大于第四端口203的电压时，第二降压子电路12对输入电压进行降压，第一降压子电路11呈短路状态，由此使得第一端口200输出相应的高电平信号。
当电压检测电路100的第二端口201及第四端口203为电压输入端，且第二端口201的电压小于第四端口203的电压时，第一降压子电路11对输入电压进行降压，第二降压子电路12呈短路状态，由此使得第一端口200输出相应的低电平信号。
采用图8示出的电压检测电路100，可以将位于电压检测电路100的任一对端口作为电压输入端口，执行电压检测，相对于仅能将特定端口作为电压输入端口，使用更加方便，有效提高电压检测效率。
将图8中示出的电压检测电路100应用至图6示出的Buck电源***中时，如图9所示，市电VAC的两输入端中，输入端71与地线连接，并同时与电压检测电路100的第四端口203连接。而市电的另一输入端72与电压检测电路100的第二端口201连接。电压检测电路100的第一端口200输出电压检测结果信号。
将图8中示出的电压检测电路100应用至图7示出的升降式电源***中时，如图10所示，市电VAC的两输入端中，输入端81与升降压电源***的输出端VOUT连接。输入端82与电压检测电路100的第二端口201连接。第三端口203与地线连接。电压检测电路100的第一端口200输出电压检测结果信号。
本领域技术人员应意识到，图6、附图7、图9及图10所示电源***示意图不限于特定电路应用图，且由该实例应用的电路拓扑类型的非隔离电源***应都可以受益于本发明的教导的实施例。
本发明实施例还提供了一种芯片，所述芯片上集成有上述实施例中的电压检测电路100。由于所述电压检测电路100使用的器件少，故更有利于集成。
由上述内容可知，本发明实施例中的电压检测电路，可以使用较少的器件，例如图2中仅三个元器件即可实现电压的跟踪及检测，电路结构简单，更有利于集成在芯片中。并且，还可以根据需要设置限流组件，达到降低功耗的目的。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (13)

1.一种电压检测电路，其特征在于，包括：第一降压子电路、第二降压子电路及第一稳压子电路，其中：
所述第一降压子电路与所述第二降压子电路串联连接；所述第一降压子电路的另一端与所述电压检测电路的第一端口连接；所述第二降压子电路的另一端与所述电压检测电路的第二端口连接；
所述第一稳压子电路，一端与所述电压检测电路的第三端口连接，另一端与所述电压检测电路的第二端口连接，适于在所述第三端口的电压高于所述第二端口的电压时正向导通，在所述第三端口的电压低于所述第二端口的电压时反向稳压；
当所述第一降压子电路对输入电压进行降压时，所述第二降压子电路呈短路状态；当所述第二降压子电路对输入电压进行降压时，所述第一降压子电路呈短路状态。
2.如权利要求1所述的电压检测电路，其特征在于，所述第一降压子电路包括：第一结型场效应管；
所述第一结型场效应管的漏端与所述第一端口连接；所述第一结型场效应管的源端与所述第二降压子电路连接；所述第一结型场效应管的栅端与所述第一结型场效应管的源端连接。
3.如权利要求2所述的电压检测电路，其特征在于，所述第一降压子电路还包括：第一限流组件；
所述第一限流组件的一端与所述第一结型场效应管的源端连接，另一端与所述第二降压子电路以及所述第一结型场效应管的栅端连接。
4.如权利要求3所述的电压检测电路，其特征在于，所述第一限流组件包括：第一电阻。
5.如权利要求3所述的电压检测电路，其特征在于，所述第一限流组件包括：第一电阻、第一二极管及第一NMOS管；所述第一电阻的一端与所述第一结型场效应管的源端以及所述第一NMOS管的漏端连接，另一端与所述第一NMOS管的栅端连接；所述第一NMOS管与所述第二降压子电路连接；所述第一二极管的阳极与所述第一结型场效应管的栅端及所述第一NMOS管的源端连接，所述第一二极管的阴极与所述第一NMOS管的栅端连接。
6.如权利要求1所述的电压检测电路，其特征在于，所述第二降压子电路包括：第二结型场效应管；
所述第二结型场效应管的源端与所述第一降压子电路连接；所述第二结型场效应管的栅端与所述第二结型场效应管的源端连接；所述第二结型场效应管的漏端与所述第二端口连接。
7.如权利要求6所述的电压检测电路，其特征在于，所述第二降压子电路还包括：第二限流组件；
所述第二限流组件的一端与所述第二结型场效应管的源端连接，另一端与所述第一降压子电路以及所述第二结型场效应管的栅端连接。
8.如权利要求7所述的电压检测电路，其特征在于，所述第二限流组件包括：第二电阻。
9.如权利要求7所述的电压检测电路，其特征在于，所述第二限流组件还包括：第二电阻、第二二极管及第二NMOS管；
所述第二电阻的一端与所述第二结型场效应管的源端以及第二NMOS管的漏端连接，另一端与所述第二NMOS管的栅端连接；所述第二NMOS管与所述第一降压子电路连接；所述第二二极管的阳极与所述第二结型场效应管的栅端及所述第二NMOS管的源端连接，所述第二二极管阴极与所述第二NMOS管的栅端连接。
10.如权利要求1至9任一项所述的电压检测电路，其特征在于，还包括：第二稳压子电路；所述第二稳压子电路，一端与所述电压检测电路的第四端口连接，另一端与所述第一端口连接，适于在所述第四端口的电压高于所述第一端口的电压时正向导通。
11.如权利要求10所述的电压检测电路，其特征在于，所述第一稳压子电路为第三二极管，所述第二稳压子电路为第四二极管。
12.一种电源***，其特征在于，包括权利要求1至11任一项所述的电压检测电路。
13.一种芯片，其特征在于，权利要求1至11任一项所述的电压检测电路集成于所述芯片内。
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