CN116436275B - 电压转换电路和电压转换芯片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电压转换电路和电压转换芯片。电压转换电路包括欠压保护单元；欠压保护单元包括电流调节模块、正温系数模块和信号转换模块；电流调节模块的第一端和信号转换模块的第一端与功率开关管连接，电流调节模块的第二端与正温系数模块的第一端连接，电流调节模块的输出端和正温系数模块的输出端与信号转换模块的控制端连接，正温系数模块的第二端与第一电位端连接；电流调节模块用于根据转换电压调节流过正温系数模块的电流信号，正温系数模块用于根据电流信号和温度调节信号转换模块的控制端电位，信号转换模块用于在控制端电位小于或等于转换阈值电压时输出欠压保护信号；可以提高欠压保护单元的欠压保护阈值电压的稳定性。

Description

电压转换电路和电压转换芯片

技术领域

本发明实施例涉及电压转换的技术领域，尤其涉及一种电压转换电路和电压转换芯片。

背景技术

电压转换电路可以将输入电压转换为其他电位的电压，从而为其他电路提供工作电压。例如，直流电压转换电路可以将输入的直流电压转换为所需幅值的直流电压，从而为其他电路提供所需的工作电压。电压转换电路可以包括欠压保护电路，用于在电压转换电路的输入电压下降到一电压时提供欠压保护信号，从而可以实现电压转换电路的欠压保护动作。其中，在电压转换电路的输入电压欠压时，电压转换电路的输出电压随之下降。欠压保护电路可以根据电压转换电路输出的所需电压判断输入电压是否下降到一电压以进行欠压保护。欠压保护电路可以包括比较器，在欠压保护电路进行判断所需电压时，需要设置一阈值电压以实现比较判断过程。此时比较器的一个输入端用于输入阈值电压，另一输入端用于输入所需电压对应的电压。其中，阈值电压可以为欠压保护电路根据输入电压下降到一电压需要进行欠压保护时，该电压对应的比较器的一个输入端电压，以使比较器的另一输入端输入所需电压对应的电压时，比较器输出的比较信号能够实现跳变。

在相关技术中，电压转换电路输出的所需电压与温度成正相关，温度越高，输出的所需电压越大。在阈值电压不变的情况下，使得高温时电压转换电路的输出电压下降至欠压保护电路输出欠压保护信号的电压，与低温时欠压保护电路输出欠压保护信号时的电压不同，降低了欠压保护电路的欠压保护阈值电压的稳定性。

发明内容

本发明提供一种电压转换电路和电压转换芯片，以提高欠压保护电路的欠压保护阈值电压的稳定性。

第一方面，本发明实施例提供了一种电压转换电路，包括电压转换单元、欠压保护单元和控制单元；

所述电压转换单元包括输入模块和功率开关管，所述输入模块用于将输入电压转换为第一电压；所述功率开关管与所述输入模块连接，所述功率开关管用于根据所述第一电压输出转换电压；

所述欠压保护单元包括电流调节模块、正温系数模块和信号转换模块；所述电流调节模块的第一端和所述信号转换模块的第一端与所述功率开关管连接，所述电流调节模块的第二端与所述正温系数模块的第一端连接，所述电流调节模块的输出端和所述正温系数模块的输出端与所述信号转换模块的控制端连接，所述正温系数模块的第二端与第一电位端连接；所述电流调节模块用于根据所述转换电压调节流过所述正温系数模块的电流信号，所述正温系数模块用于根据所述电流信号和温度调节所述信号转换模块的控制端电位，所述信号转换模块用于在控制端电位小于或等于转换阈值电压时输出欠压保护信号；

所述控制单元与所述信号转换模块连接，所述控制单元用于根据所述欠压保护信号控制所述电压转换单元进行欠压保护动作。

可选地，所述正温系数模块包括第一开关管、第二开关管、第一电阻和第二电阻；

所述第一开关管和所述第二开关管的控制极与偏置电流输入端连接，所述第一开关管的第一极与所述电流调节模块的第二端连接，所述第二开关管的第一极通过所述第二电阻与所述电流调节模块的输出端连接，所述第二开关管的第二极通过所述第一电阻与所述第一开关管的第二极连接，所述第一开关管的第二极与所述第一电位端连接。

可选地，所述电流调节模块包括电流镜；所述电流镜包括主体支路和镜像支路；所述主体支路连接于所述功率开关管和所述第一开关管的第一极之间，所述镜像支路连接于所述功率开关管和所述第二电阻之间；所述主体支路用于根据所述转换电压和所述第一开关管的第一极电流形成镜像电流，所述镜像支路用于镜像所述镜像电流。

可选地，所述主体支路包括第一晶体管，所述镜像支路包括第二晶体管；

所述第一晶体管的第一极和所述第二晶体管的第一极与所述功率开关管连接，所述第一晶体管的第二极、所述第一晶体管的栅极和所述第二晶体管的栅极与所述第一开关管的第一极连接，所述第二晶体管的第二极与所述第二电阻连接。

可选地，所述信号转换模块包括第三晶体管和第三电阻；

所述第三晶体管的栅极与所述电流调节模块的输出端和所述正温系数模块的输出端连接，所述第三晶体管的第一极与所述功率开关管连接，所述第三晶体管的第二极与所述第三电阻的第一端连接，并作为所述信号转换模块的输出端，所述第三电阻的第二端与所述第一电位端连接。

可选地，所述正温系数模块还包括第四电阻；所述第一开关管的第二极通过所述第四电阻与所述第一电位端的连接。

可选地，所述欠压保护单元还包括偏置电流产生模块；

所述偏置电流产生模块的第一输入端与所述功率开关管连接，所述偏置电流产生模块的第二输入端与所述第一电位端连接，所述偏置电流产生模块的输出端作为所述偏置电流输入端；所述偏置电流产生模块用于根据所述转换电压和所述第一电位端提供的第一电位形成偏置电流。

可选地，所述偏置电流产生模块包括第四电阻、第五电阻和第六电阻；

所述第四电阻的第一端与所述功率开关管连接，所述第四电阻的第二端与所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端与所述第一电位端连接，所述第六电阻的第二端作为所述偏置电流产生模块的输出端。

可选地，所述输入模块包括分压子模块和稳压子模块；

所述分压子模块的输入端用于接入所述输入电压，所述分压子模块的输出端与所述稳压子模块连接，所述分压子模块用于将所述输入电压转换为所述第一电压，所述稳压子模块用于稳定所述第一电压；所述功率开关管的控制极与所述稳压子模块连接，所述功率开关管的第一极与电源输入端连接，所述功率开关管的第二极作为所述电压转换单元的输出端；所述功率开关管用于根据所述第一电压输出所述转换电压。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电压转换芯片，包括第一方面所述的电压转换电路。

本发明实施例的技术方案，功率开关管的阈值电压与温度成负相关。通过在欠压保护单元中设置电流调节模块、正温系数模块和信号转换模块。在温度上升时，功率开关管提供的转换电压增加，以增加电流调节模块的第一端电位。同时正温系数模块的电流增加，以增加电流调节模块的第二端电位。从而可以在不同温度下，通过正温系数模块可以缓解功率开关管的负温系数特性导致的电流调节模块的两端的压差变化。在输入电压下降至欠压保护阈值电压时，有利于实现电流调节模块的两端压差小于或等于一阈值电压，以使电流调节模块提供的电流信号减小，进而可以使正温系数模块的输出端的电位小于或等于转换阈值电压，信号转换模块根据控制端电位输出欠压保护信号。即在不同温度下，信号转换模块在输入电压下降至欠压保护阈值电压时输出转换电压，并作为欠压保护信号。控制单元根据欠压保护信号控制电压转换单元进行欠压保护动作，使得电压转换单元实现欠压保护。从而可以提高欠压保护单元的欠压保护阈值电压的稳定性。

附图说明

图1为相关技术提供的一种电压转换***的结构示意图；

图2为相关技术提供的一种电压转换电路的结构示意图；

图3为相关技术提供的一种欠压保护电路的结构示意图；

图4为相关技术提供的一种输入电压欠压至欠压保护电路输出欠压保护信号时对应的电压与温度的关系示意图；

图5为本发明实施例提供的一种电压转换电路的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种电压转换电路的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种电压转换电路的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种电压转换电路的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种电压转换电路的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种电压转换电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为相关技术提供的一种电压转换***的结构示意图，图2为相关技术提供的一种电压转换电路的结构示意图，图3为相关技术提供的一种欠压保护电路的结构示意图。如图1至图3所示，电压转换***包括电压转换电路proIdo和欠压保护电路UVLO；电压转换电路proIdo将输入电压Vin转换为所需电压vdda，为其他电路和欠压保护电路UVLO提供电源。同时欠压保护电路UVLO通过分压电阻对所需电压vdda进行分压后输出至比较器comp的正相输入端+，且比较器comp的负相输入端-接入阈值电压，在输入电压Vin比较大时，电压转换电路proIdo输出的所需电压vdda比较大，通过分压电阻对所需电压vdda进行分压后，输出至比较器comp的正相输入端+的电压大于阈值电压，比较器comp输出高电平，此时欠压保护电路UVLO不会输出欠压保护信号。在输入电压Vin比较小时，电压转换电路proIdo输出的所需电压vdda比较小，通过分压电阻对所需电压vdda进行分压后，输出至比较器comp的正相输入端+的电压小于或等于阈值电压，比较器comp输出低电平，此时欠压保护电路UVLO输出欠压保护信号，用于实现电压转换电路proIdo的欠压保护。示例性地，当输入电压Vin为12V时，电压转换电路proIdo输出的所需电压vdda可以为4.5V，然后通过分压电阻进行分压，使得比较器comp的正相输入端+输入的电压可以为2V，比较器comp的负相输入端-接入的阈值电压可以为1.9V，此时比较器comp输出高电平信号。电压转换电路proIdo包括稳压管DT1，当输入电压Vin由12V欠压下降至4.8V时，电压转换电路proIdo输出的所需电压vdda可以由4.5V下降至4.1V，然后通过分压电阻进行分压，使得比较器comp的正相输入端+输入的电压可以为1.89V，此时比较器comp输出低电平信号，即为欠压保护信号，用于实现电压转换电路proIdo的欠压保护。

继续参考图1至图3，电压转换电路proIdo包括功率开关器件M1，其为负温系数器件。电压转换电路proIdo输出的所需电压vdda为分压后经过稳压管DT1的电压与功率开关器件M1的阈值电压的差。例如，分压后经过稳压管DT1的电压可以为5.8V，功率开关器件M1的阈值电压可以为1.3V，则电压转换电路proIdo输出的所需电压vdda为4.5V。随着温度上升，功率开关器件M1的阈值电压减小，使得电压转换电路proIdo输出的所需电压vdda 增加，进而使得输入电压Vin下降至更低时才会实现欠压保护，影响欠压保护电路的准确性。示例性地，在上述示例的基础上，在高温时，当输入电压Vin为12V时，电压转换电路proIdo输出的所需电压vdda可以为5V，然后通过分压电阻进行分压，使得比较器comp的正相输入端+输入的电压可以为2.5V，比较器comp的负相输入端-接入的阈值电压可以为1.9V，此时比较器comp输出高电平信号。当输入电压Vin由12V欠压下降至4.5V时，电压转换电路proIdo输出的所需电压vdda才会由5V下降至4.1V，然后通过分压电阻进行分压，使得比较器comp的正相输入端+输入的电压可以为1.89V，此时比较器comp输出低电平信号，即为欠压保护信号，用于实现电压转换电路proIdo的欠压保护。因此，在不同温度下，欠压保护电路UVLO输出欠压保护信号用于实现电压转换电路proIdo的欠压保护时，输入电压Vin由12V欠压下降至不同电压，降低了欠压保护电路的欠压保护准确性。示例性地，图4为相关技术提供的一种输入电压欠压至欠压保护电路输出欠压保护信号时对应的电压与温度的关系示意图。其中，横坐标为温度（temp），纵坐标为输入电压欠压至欠压保护电路输出欠压保护信号时对应的电压（V）。如图4所示，温度越高，输入电压欠压至欠压保护电路输出欠压保护信号时对应的电压越小，即欠压保护阈值电压的稳定性差。

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种电压转换电路。图5为本发明实施例提供的一种电压转换电路的结构示意图。如图5所示，该电压转换电路包括电压转换单元110、欠压保护单元120和控制单元130；电压转换单元110包括输入模块111和功率开关管112，输入模块111用于将输入电压vin转换为第一电压；功率开关管112与输入模块111连接，功率开关管112用于根据第一电压输出转换电压vdd；欠压保护单元120包括电流调节模块121、正温系数模块122和信号转换模块123；电流调节模块121的第一端和信号转换模块123的第一端与功率开关管112连接，电流调节模块121的第二端与正温系数模块122的第一端连接，电流调节模块121的输出端和正温系数模块122的输出端与信号转换模块123的控制端连接，正温系数模块122的第二端与第一电位端V1连接；电流调节模块121用于根据转换电压vdd调节流过正温系数模块122的电流信号，正温系数模块122用于根据电流信号和温度调节信号转换模块123的控制端电位，信号转换模块123用于在控制端电位小于或等于转换阈值电压时输出欠压保护信号；控制单元130与信号转换模块123连接，控制单元130用于根据欠压保护信号控制电压转换单元110进行欠压保护动作。

具体地，输入模块111将输入电压vin转换为第一电压，并输出第一电压至功率开关管112的控制极，功率开关管112的第一极与电源连接，例如，如图5所示，功率开关管112的第一极用于接入输入电压vin。功率开关管112的第二极作为电压转换单元110的输出端VDD1。在输入模块111输出第一电压后，功率开关管112将第一电压减去功率开关管112的阈值电压后作为转换电压vdd输出。当输入电压vin下降时，转换电压vdd随着输入电压vin下降。另外，当温度上升时，功率开关管112的阈值电压减小，使得第一电压不变时，转换电压vdd增加。

在工作过程中，在常温的条件下，当输入电压vin逐渐下降时，转换电压vdd随着输入电压vin下降，电流调节模块121两端的压差减小，当电流调节模块121两端的压差小于或等于一阈值电压时，电流调节模块121提供的电流信号减小，即流过正温系数模块122的电流信号减小。在正温系数模块122的参数不变的情况下，正温系数模块122的输出端的电位减小。当输入电压vin下降到欠压保护阈值电压之前，电流调节模块121两端的压差大于一阈值电压，电流调节模块121提供的电流信号不变，正温系数模块122的输出端电位大于转换阈值电压，信号转换模块123根据控制端电位输出低电平信号，此时控制单元根据低电平信号不动作，即电压转换单元110不进行欠压保护动作。当输入电压vin下降到欠压保护阈值电压时，电流调节模块121两端的压差小于或等于一阈值电压，电流调节模块121提供的电流信号减小，正温系数模块122的输出端电位小于或等于转换阈值电压，信号转换模块123根据控制端电位输出转换电压vdd，即为高电平，并作为欠压保护信号。此时信号转换模块123输出的信号由低电平跳变为高电平，控制单元130根据欠压保护信号控制电压转换单元110进行欠压保护动作，使得电压转换单元110实现欠压保护。其中，在输入电压vin欠压至欠压保护阈值电压时，欠压保护单元120形成欠压保护信号。转换阈值电压与欠压保护阈值电压对应，即输入电压vin下降至欠压保护阈值电压时，正温系数模块122的输出端电位可以等于转换阈值电压。

示例性地，在常温时，当输入电压vin为12V时，功率开关管112输出的转换电压vdd可以4.5V，此时电流调节模块121两端的压差大于一阈值电压，电流调节模块121提供的电流信号不变，正温系数模块122的输出端电压大于转换阈值电压，信号转换模块123根据控制端电位输出低电平信号，此时控制单元根据低电平信号不动作，即电压转换单元110不进行欠压保护动作。当欠压保护阈值电压为4.8V，且输入电压vin欠压下降至4.8V时，功率开关管112输出的转换电压vdd可以由4.5V下降至4.1V，电流调节模块121两端的压差减小，使得电流调节模块121两端的压差小于或等于一阈值电压，电流调节模块121提供的电流信号减小，即流过正温系数模块122的电流信号减小。在正温系数模块122的参数不变的情况下，正温系数模块122的输出端的电位下降至转换阈值电压，信号转换模块123根据控制端电位输出转换电压vdd，即为高电平，并作为欠压保护信号。此时信号转换模块123输出的信号由低电平跳变为高电平，控制单元130根据欠压保护信号控制电压转换单元110进行欠压保护动作，使得电压转换单元110实现欠压保护。

在高温条件下，在不考虑正温系数模块122的影响时，功率开关管112的阈值电压减小，使得第一电压不变时，转换电压vdd增加。当输入电压vin下降到欠压保护阈值电压时，转换电压vdd比较大，电流调节模块121两端的压差大于一阈值电压，电流调节模块121提供的电流信号不变，正温系数模块122的输出端电位大于转换阈值电压。当输入电压vin下降到小于欠压保护阈值电压时，直至电流调节模块121两端的压差小于或等于一阈值电压，电流调节模块121提供的电流信号减小，正温系数模块122的输出端电位小于或等于转换阈值电压。在考虑正温系数模块122的影响时，正温系数模块122在高温条件下能够增加电流信号，进而可以增加电流调节模块121的第二端电位，以缓解温度变化导致的电流调节模块121的两端的压差变化。在输入电压vin逐渐下降时，可以在输入电压vin下降至欠压保护阈值电压时，使得电流调节模块121两端的压差小于或等于一阈值电压，电流调节模块121提供的电流信号减小，正温系数模块122的输出端的电位小于或等于转换阈值电压，信号转换模块123根据控制端电位输出转换电压vdd，即为高电平，并作为欠压保护信号。进而可以使得不同温度下正温系数模块122的输出端的电位在输入电压vin下降至欠压保护阈值电压时小于或等于转换阈值电压，即在不同温度下，信号转换模块123在输入电压vin下降至欠压保护阈值电压时输出转换电压vdd，并作为欠压保护信号。控制单元130根据欠压保护信号控制电压转换单元110进行欠压保护动作，使得电压转换单元110实现欠压保护。从而可以提高电压转换电路的欠压保护阈值电压的稳定性。

示例性地，在高温时，当输入电压vin为12V时，功率开关管112输出的转换电压vdd可以由4.5V上升至5V，此时电流调节模块121两端的压差大于一阈值电压，电流调节模块121提供的电流信号不变，正温系数模块122的输出端电压大于转换阈值电压，信号转换模块123根据控制端电位输出低电平信号，此时控制单元根据低电平信号不动作，即电压转换单元110不进行欠压保护动作。当欠压保护阈值电压为4.8V，且输入电压vin欠压下降至4.8V时，功率开关管112输出的转换电压vdd可以由5V下降至xV，使得电流调节模块121的第一端电位相对于低温条件下的4.1V电位增加。其中，x大于4.1且小于5。同时正温系数模块122增加电流信号，从而可以增加电流调节模块121的第二端电位，使得电流调节模块121两端的压差小于或等于一阈值电压，电流调节模块121提供的电流信号减小，正温系数模块122的输出端的电位小于或等于转换阈值电压，信号转换模块123根据控制端电位输出转换电压vdd，即为高电平，并作为欠压保护信号。进而可以使得不同温度下正温系数模块122的输出端的电位在输入电压vin下降至欠压保护阈值电压时小于或等于转换阈值电压，即在不同温度下，信号转换模块123在输入电压vin下降至欠压保护阈值电压时输出转换电压vdd，并作为欠压保护信号。控制单元130根据欠压保护信号控制电压转换单元110进行欠压保护动作，使得电压转换单元110实现欠压保护。

本实施例的技术方案，功率开关管的阈值电压与温度成负相关。通过在欠压保护单元中设置电流调节模块、正温系数模块和信号转换模块。在温度上升时，功率开关管提供的转换电压增加，以增加电流调节模块的第一端电位。同时正温系数模块的电流增加，以增加电流调节模块的第二端电位。从而可以在不同温度下，通过正温系数模块可以缓解功率开关管的负温系数特性导致的电流调节模块的两端的压差变化。在输入电压下降至欠压保护阈值电压时，有利于实现电流调节模块的两端压差小于或等于一阈值电压，以使电流调节模块提供的电流信号减小，进而可以使正温系数模块的输出端的电位小于或等于转换阈值电压，信号转换模块根据控制端电位输出欠压保护信号。即在不同温度下，信号转换模块在输入电压下降至欠压保护阈值电压时输出转换电压，并作为欠压保护信号。控制单元根据欠压保护信号控制电压转换单元进行欠压保护动作，使得电压转换单元实现欠压保护。从而可以提高欠压保护单元的欠压保护阈值电压的稳定性。

图6为本发明实施例提供的另一种电压转换电路的结构示意图。如图6所示，正温系数模块122包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一电阻R1和第二电阻R2；第一开关管Q1和第二开关管Q2的控制极与偏置电流输入端Ibs连接，第一开关管Q1的第一极与电流调节模块121的第二端连接，第二开关管Q2的第一极通过第二电阻R2与电流调节模块121的输出端连接，第二开关管Q2的第二极通过第一电阻R1与第一开关管Q1的第二极连接，第一开关管Q1的第二极与第一电位端V1连接。

具体地，第一开关管Q1和第二开关管Q2可以为双极结型晶体管（BipolarJunction Transistor，BJT）。偏置电流输入端Ibs为第一开关管Q1和第二开关管Q2的控制极提供偏置电流，使得第一开关管Q1和第二开关管Q2处于导通状态，同时可以通过偏置电流调节第二极电流，使得第一开关管Q1和第二开关管Q2的第二极电流在温度不变时保持不变。另外，第二电阻R2与电流调节模块121连接的点分别作为正温系数模块122的输出端和电流调节模块121的输出端。在高温时，在输入电压vin下降到欠压保护阈值电压时，转换电压vdd比较大，即电流调节模块121的第一端电位比较大。同时第一开关管Q1的第二极电流增加，使得第一开关管Q1的第一极电流增加，从而可以增加电流调节模块121的第二端电位，使得电流调节模块121两端的压差小于或等于一阈值电压，电流调节模块121提供的电流信号减小，正温系数模块122的输出端的电位小于或等于转换阈值电压，信号转换模块123根据控制端电位输出欠压保护信号。控制单元130根据欠压保护信号控制电压转换单元110进行欠压保护动作，使得电压转换单元110实现欠压保护。从而可以通过第一开关管Q1缓解温度变化导致的电流调节模块121的两端的压差变化，提高电压转换电路的欠压保护阈值电压的稳定性。

继续参考图6，正温系数模块122还包括第四电阻R4；第一开关管Q1的第二极通过第四电阻R4与第一电位端V1的连接。

具体地，第一电位端V1可以为接地端。通过在第一开关管Q1的第二极通与第一电位端V1之间连接第四电阻R4，可以提高第一开关管Q1和第二开关管Q2的电位，以保证第一开关管Q1和第二开关管Q2的正常工作。

在上述各技术方案的基础上，电流调节模块包括电流镜；电流镜包括主体支路和镜像支路；主体支路连接于功率开关管和第一开关管的第一极之间，镜像支路连接于功率开关管和第二电阻之间；主体支路用于根据转换电压和第一开关管的第一极电流形成镜像电流，镜像支路用于镜像镜像电流。

具体地，主体支路可以根据功率开关管和第一开关管的第一极之间的压差形成镜像电流，并在功率开关管和第一开关管的第一极之间的压差小于或等于一阈值电压时减小镜像电流。镜像支路可以根据电流比镜像主体支路的镜像电流，在镜像电流减小时，可以同步减小输出至第二电阻的电流，使得正温系数模块的输出端的电位减小。在输入电压下降至欠压保护阈值电压时，正温系数模块的输出端的电位小于或等于转换阈值电压，并输出至信号转换模块的控制端，使得信号转换模块根据控制端电位形成欠压保护信号。其中，主体支路与镜像支路的电流比可以大于1:1，例如可以为2:1，以保证第二开关管的第一极通过第二电阻与电流调节模块的输出端连接，第二开关管的第二极通过第一电阻与第一开关管的第二极连接时，第一开关管所在的支路与第二开关管所在的支路平衡。

图7为本发明实施例提供的另一种电压转换电路的结构示意图。如图7所示，主体支路包括第一晶体管T1，镜像支路包括第二晶体管T2；第一晶体管T1的第一极和第二晶体管T2的第一极与功率开关管112连接，第一晶体管T1的第二极、第一晶体管T1的栅极和第二晶体管T2的栅极与第一开关管Q1的第一极连接，第二晶体管T2的第二极与第二电阻R2连接。

具体地，第一晶体管T1和第二晶体管T2采用背靠背的连接方式以形成电流镜，使得第二晶体管T2的第二极能够根据电流比镜像流过第一晶体管T1的镜像电流。另外，第一晶体管T1采用二极管的连接方式。在输入电压vin逐渐下降时，即功率开关管112提供的转换电压vdd逐渐下降，使得第一晶体管T1的第一极电位逐渐减小，即第一晶体管T1的第一极和栅极之间的压差逐渐减小。当输入电压vin下降至欠压保护阈值电压时，第一晶体管T1的第一极和栅极之间的压差小于或等于第一晶体管T1的阈值电压，第一晶体管T1的的工作区由饱和区进入线性区，使得第一晶体管T1的第二极电流减小，则第二晶体管T2的第二极电流减小。此时流过第二开关管Q2的电流减小，使得正温系数模块122的输出端的电位小于或等于转换阈值电压，信号转换模块123根据控制端电位输出欠压保护信号。

图8为本发明实施例提供的另一种电压转换电路的结构示意图。如图8所示，信号转换模块123包括第三晶体管T3和第三电阻R3；第三晶体管T3的栅极与电流调节模块121的输出端和正温系数模块122的输出端连接，第三晶体管T3的第一极与功率开关管112连接，第三晶体管T3的第二极与第三电阻R3的第一端连接，并作为信号转换模块123的输出端，第三电阻R3的第二端与第一电位端V1连接。

具体地，第三晶体管T3可以为P型晶体管。在正温系数模块122输出的电压大于转换阈值电压时，第三晶体管T3截止。信号转换模块123的输出端输出的信号为第三电阻R3的压降与第一电位端V1提供的第一电位之和。示例性地，第一电位端V1可以为接地端，则信号转换模块123的输出端输出的信号为第三电阻R3的压降，其相对于转换电压vdd为低电平信号，即信号转换模块123的输出端输出的信号为低电平信号，控制单元130根据低电平信号不动作。在正温系数模块122输出的电压小于或等于转换阈值电压时，第三晶体管T3导通。转换电压vdd通过第三晶体管T3传输至第三晶体管T3的第二极，为高电平，并作为欠压保护信号输出。控制单元130根据欠压保护信号控制电压转换单元110进行欠压保护动作。其中，转换阈值电压可以为第三电阻R3两端的压降、第一电位和第三晶体管T3的阈值电压之和。

图9为本发明实施例提供的另一种电压转换电路的结构示意图。如图9所示，欠压保护单元120还包括偏置电流产生模块124；偏置电流产生模块124的第一输入端与功率开关管112连接，偏置电流产生模块124的第二输入端与第一电位端V1连接，偏置电流产生模块124的输出端作为偏置电流输入端Ibs；偏置电流产生模块124用于根据转换电压vdd和第一电位端V1提供的第一电位形成偏置电流。

具体地，偏置电流产生模块124可以根据功率开关管112输出的转换电压vdd以及第一电位端V1提供的第一电位形成偏置电流，并输出至第一开关管Q1和第二开关管Q2的控制极，为第一开关管Q1和第二开关管Q2提供偏置电流，使得第一开关管Q1和第二开关管Q2处于通路状态，同时可以根据电流信号的变化调节偏置电流，以保证第一开关管Q1和第二开关管Q2的第二极电流不变。

继续参考图9，偏置电流产生模块124包括第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6；第四电阻R4的第一端与功率开关管112连接，第四电阻R4的第二端与第五电阻R5的第一端和第六电阻R6的第一端连接，第五电阻R5的第二端与第一电位端V1连接，第六电阻R6的第二端作为偏置电流产生模块124的输出端。

具体地，第四电阻R4和第五电阻R5连接于功率开关管112和第一电位端V1之间，对功率开关管112和第一电位端V1两端的电位进行分压后输出至第六电阻R6，以调节第六电阻R6上的电流，进而可以形成偏置电流输出至第一开关管Q1和第二开关管Q2的控制极。

图10为本发明实施例提供的另一种电压转换电路的结构示意图。如图10所示，输入模块111包括分压子模块1111和稳压子模块1112；分压子模块1111的输入端用于接入输入电压vin，分压子模块1111的输出端与稳压子模块1112连接，分压子模块1111用于将输入电压vin转换为第一电压，稳压子模块1112用于稳定第一电压；功率开关管112的控制极与稳压子模块1112连接，功率开关管112的第一极与电源输入端VDD2连接，功率开关管112的第二极作为电压转换单元110的输出端；功率开关管112用于根据第一电压输出转换电压vdd。

具体地，分压子模块1111具有分压功能。图10中示例性地示出了分压子模块1111包括分压电阻R5和第一稳压电容Ct1，分压电阻R5的第一端用于接入输入电压vin，分压电阻R5的第二端与第一稳压电容Ct1的第一极连接，并作为分压子模块1111的输出端，第一稳压电容Ct1的第二极与第一电位端V1连接。通过分压电阻R5对输入电压vin进行分压后，使得分压子模块1111输出第一电压。稳压子模块1112可以包括第一稳压管D1，第一稳压管D1的阴极与分压子模块1111的输出端连接，第一稳压管D1的阳极与第一电位端V1连接。在分压子模块1111输出第一电压后，第一稳压管D1对第一电压进行稳压，并输出至功率开关管112的控制极，控制功率开关管112的状态。当功率开关管112导通时，功率开关管112的第二极输出第一电压与功率开关管112的阈值电压之差的电压，作为转换电压vdd。示例性地，当输入电压vin为12V时，第一电压可以为5.8V，功率开关管112的阈值电压可以为1.3V，则转换电压vdd为5.8V-1.3V=4.5V。

继续参考图10，电压转换单元还包括第二稳压管D2，第二稳压管D2的阳极与第一电位端V1连接，阴极与功率开关管112的第二极连接，用于对功率开关管112第二极输出的转换电压vdd进行稳压。

在上述各技术方案的基础上，输入模块还包括滤波模块，滤波模块连接于分压子模块和功率开关管之间，滤波模块用于对第一电压进行滤波。

具体地，滤波模块可以包括滤波电阻和滤波电容，滤波电阻的第一端与分压子模块的输出端连接，滤波电阻的第二端和滤波电容的第二极与功率开关管的控制极连接，滤波电容的第一极连接第一电位端。滤波电阻和滤波电容组成阻容式滤波电路，对第一电压进行滤波。

本发明实施例还提供了一种电压转换芯片。该电压转换芯片包括本发明任意实施例提供的电压转换电路。由于电压转换芯片包括本发明任意实施例提供的电压转换电路，因此具有与电压转换电路相同的有益效果，此处不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种电压转换电路，其特征在于，包括电压转换单元、欠压保护单元和控制单元；

所述电压转换单元包括输入模块和功率开关管，所述输入模块用于将输入电压转换为第一电压；所述功率开关管与所述输入模块连接，所述功率开关管用于根据所述第一电压输出转换电压；

所述欠压保护单元包括电流调节模块、正温系数模块和信号转换模块；所述电流调节模块的第一端和所述信号转换模块的第一端与所述功率开关管连接，所述电流调节模块的第二端与所述正温系数模块的第一端连接，所述电流调节模块的输出端和所述正温系数模块的输出端与所述信号转换模块的控制端连接，所述正温系数模块的第二端与第一电位端连接；所述电流调节模块用于根据所述转换电压调节流过所述正温系数模块的电流信号，所述正温系数模块用于根据所述电流信号和温度调节所述信号转换模块的控制端电位，所述信号转换模块用于在控制端电位小于或等于转换阈值电压时输出欠压保护信号；

所述控制单元与所述信号转换模块连接，所述控制单元用于根据所述欠压保护信号控制所述电压转换单元进行欠压保护动作；

所述正温系数模块包括第一开关管、第二开关管、第一电阻和第二电阻；

所述第一开关管和所述第二开关管的控制极与偏置电流输入端连接，所述第一开关管的第一极与所述电流调节模块的第二端连接，所述第二开关管的第一极通过所述第二电阻与所述电流调节模块的输出端连接，所述第二开关管的第二极通过所述第一电阻与所述第一开关管的第二极连接，所述第一开关管的第二极与所述第一电位端连接；

所述输入模块包括分压子模块和稳压子模块；

所述分压子模块的输入端用于接入所述输入电压，所述分压子模块的输出端与所述稳压子模块连接，所述分压子模块用于将所述输入电压转换为所述第一电压，所述稳压子模块用于稳定所述第一电压；所述功率开关管的控制极与所述稳压子模块连接，所述功率开关管的第一极与电源输入端连接，所述功率开关管的第二极作为所述电压转换单元的输出端；所述功率开关管用于根据所述第一电压输出所述转换电压；

所述分压子模块包括分压电阻和第一稳压电容；所述分压电阻的第一端作为所述分压子模块的输入端，所述分压电阻的第二端与所述第一稳压电容的第一极连接，并作为所述分压子模块的输出端，所述第一稳压电容的第二极与所述第一电位端连接；

所述稳压子模块包括第一稳压管；所述第一稳压管的阴极与所述分压子模块的输出端和所述功率开关管的控制极连接，所述第一稳压管的阳极与所述第一电位端连接。

2.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，所述电流调节模块包括电流镜；所述电流镜包括主体支路和镜像支路；所述主体支路连接于所述功率开关管和所述第一开关管的第一极之间，所述镜像支路连接于所述功率开关管和所述第二电阻之间；所述主体支路用于根据所述转换电压和所述第一开关管的第一极电流形成镜像电流，所述镜像支路用于镜像所述镜像电流。

3.根据权利要求2所述的电压转换电路，其特征在于，所述主体支路包括第一晶体管，所述镜像支路包括第二晶体管；

所述第一晶体管的第一极和所述第二晶体管的第一极与所述功率开关管连接，所述第一晶体管的第二极、所述第一晶体管的栅极和所述第二晶体管的栅极与所述第一开关管的第一极连接，所述第二晶体管的第二极与所述第二电阻连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电压转换电路，其特征在于，所述信号转换模块包括第三晶体管和第三电阻；

所述第三晶体管的栅极与所述电流调节模块的输出端和所述正温系数模块的输出端连接，所述第三晶体管的第一极与所述功率开关管连接，所述第三晶体管的第二极与所述第三电阻的第一端连接，并作为所述信号转换模块的输出端，所述第三电阻的第二端与所述第一电位端连接。

5.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，所述正温系数模块还包括第四电阻；所述第一开关管的第二极通过所述第四电阻与所述第一电位端的连接。

6.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，所述欠压保护单元还包括偏置电流产生模块；

所述偏置电流产生模块的第一输入端与所述功率开关管连接，所述偏置电流产生模块的第二输入端与所述第一电位端连接，所述偏置电流产生模块的输出端作为所述偏置电流输入端；所述偏置电流产生模块用于根据所述转换电压和所述第一电位端提供的第一电位形成偏置电流。

7.根据权利要求6所述的电压转换电路，其特征在于，所述偏置电流产生模块包括第四电阻、第五电阻和第六电阻；

所述第四电阻的第一端与所述功率开关管连接，所述第四电阻的第二端与所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端与所述第一电位端连接，所述第六电阻的第二端作为所述偏置电流产生模块的输出端。

8.一种电压转换芯片，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的电压转换电路。