CN117492509B - 一种低电压比较电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低电压比较电路，该电路包括电流源、第一镜像模块、第二镜像模块、比较模块和输出模块。该电流源与第一镜像模块连接用以产生第一电流。该第二镜像模块与比较模块连接，第一镜像模块和第二镜像模块连接用于通过第一电流启动比较模块。该比较模块外接第一输入电压和第二输入电压，用于对第一输入电压和第二输入电压进行比较。该输出模块设置输出电流端和输出电压端。该输出电压端用于输出第一输入电压和第二输入电压中的较低值并将该较低值作为输出电压，输出电流端用于输出与输出电压匹配的输出电流。该低电压比较电路可以实现极低电压的输入，同时在无需增加额外电路的基础上实现线路折返功能，减小电路体积。

Description

一种低电压比较电路

技术领域

本发明涉及电压检测电路领域，具体涉及一种低电压比较电路。

背景技术

供电电路的设计需要可靠的电压比较电路，以确保电源电压在稳定的范围内工作，同时对于不同的应用场景提供灵活的控制。电压比较电路在电源管理中扮演着至关重要的角色，其主要作用是监测电压，以便在电压超过或低于设定的阈值时采取适当的措施，例如触发保护机制、调整电源输出或通知***控制单元进行相应操作等。

然而，现有技术中的供电电路的电压比较电路的输入电压通常比较高，对于极低的输入电压适应性有限，在一些要求输入电压极低的应用场合，例如在能源收集***或低功耗设备中，无法实现对极低输入电压进行比较。另外，现有技术中的电压比较电路通常被设计为单一的功能单元，即只能执行电压比较的基本任务。在某些应用场景中，如若***中需要实现其他功能，需要额外的电路来支持这一功能，从而增加了整体供电电路的复杂性和体积。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低电压比较电路，能够解决相关技术中电压比较电路难以实现极低输入电压比较的问题。所述技术方案如下：

为达到上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种低电压比较电路，包括电流源、第一镜像模块、第二镜像模块、比较模块和输出模块；

所述电流源、所述第二镜像模块和所述输出模块的一端均与电源连接，所述电流源的二端与所述第一镜像模块的一端连接用以产生第一电流，所述第一镜像模块的二端接地，所述第二镜像模块的二端与所述比较模块的一端连接，所述比较模块的二端接地，所述第一镜像模块和所述第二镜像模块连接用于通过所述第一电流启动所述比较模块；

所述比较模块外接第一输入电压和第二输入电压，用于对第一输入电压和第二输入电压进行比较；

所述输出模块的二端接地，所述输出模块与所述比较模块连接，所述输出模块设置输出电流端和输出电压端，所述输出电压端用于输出所述第一输入电压和所述第二输入电压中的较低值并将所述较低值作为输出电压，所述输出电流端用于输出与输出电压匹配的输出电流。

可选地，所述比较模块包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第二电阻、第三电阻、第四开关管、第五开关管和第六开关管；

所述第一开关管的控制端和所述第一开关管的一端连接且与所述第二开关管的控制端相连，所述第一开关管的一端与所述第二开关管的一端均连接至所述第二镜像模块，所述第一开关管的二端与所述第二电阻的一端连接，所述第二开关管的二端与所述第三电阻的一端连接；所述第四开关管的一端与所述第二电阻的二端连接，所述第五开关管的一端与所述第三电阻的二端连接，所述第六开关管并联在所述第五开关管两端，所述第四开关管的二端和所述第五开关管的二端均接地，所述第四开关管的控制端与所述输出电压端连接；所述第五开关管的控制端外接所述第一输入电压，所述第六开关管的控制端外接所述第二输入电压，所述第三开关管的控制端与所述第二开关管的一端连接，所述第三开关管的一端与所述输出模块连接，所述第三开关管的二端与所述第一开关管的二端连接；

所述比较模块设置成当所述第一输入电压小于所述第二输入电压时，所述第五开关管导通且所述第六开关管关断；或者，所述比较模块设置成当所述第一输入电压大于所述第二输入电压时，所述第五开关管关断且所述第六开关管导通。

可选地，所述输出模块包括第七开关管、第八开关管、第九开关管、第一电阻和第十开关管，所述第七开关管、所述第八开关管、所述第九开关管和所述第十开关管的一端均与所述电源连接，所述第七开关管、所述第八开关管、所述第九开关管和所述第十开关管的控制端均与所述第七开关管的二端连接，所述第七开关管的二端与所述第三开关管的一端连接，所述第八开关管的二端与所述第三电阻的二端连接，所述第九开关管的二端与所述第一电阻的一端连接且连接处作为所述输出电压端引出输出电压，所述第一电阻的二端接地，所述第九开关管和所述第一电阻组成的支路产生第二电流，所述第十开关管的二端作为所述输出电流端引出输出电流。

可选地，所述输出电压满足如下公式：其中，Vout为所述输出电压，Iout为所述输出电流，R1为所述第一电阻，I2为所述第二电流。

可选地，所述第一镜像模块包括第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管和第十四开关管；

所述第十一开关管的一端连接所述电流源且与所述第十一开关管的控制端相连，所述第十二开关管的一端与所述第二镜像模块连接且所述第十二开关管的控制端与所述第十一开关管的控制端相连；所述第十三开关管的一端与所述第十一开关管的二端连接，所述第十四开关管的一端与所述第十二开关管的二端连接，所述第十三开关管的控制端和所述第十三开关管的一端连接且与所述第十四开关管的控制端相连，所述第十三开关管的二端和所述第十四开关管的二端均接地。

可选地，所述第二镜像模块包括第十五开关管、第十六开关管、第十七开关管、第十八开关管、第十九开关管和第二十开关管；

所述第十五开关管、所述第十六开关管和所述第十七开关管的一端均与电源连接，所述第十五开关管的二端与所述第十八开关管的一端连接，所述第十六开关管的二端与所述第十九开关管的一端连接，所述第十八开关管的二端连接至所述第十二开关管的一端，所述第十九开关管的二端连接至所述第一开关管的一端；所述第十五开关管的控制端与所述第十五开关管的二端连接且与所述第十六开关管的控制端相连，所述第十八开关管的控制端与所述第十八开关管的二端连接且与所述第十九开关管的控制端相连；

所述第十七开关管的控制端与第十五开关管的控制端连接，所述第十七开关管的二端与所述第二十开关管的一端连接；所述第二十开关管的二端与所述第二开关管的一端连接，所述第二十开关管的控制端与所述第十八开关管的控制端连接。

可选地，所述第十一开关管、所述第十二开关管、所述第十三开关管和所述第十四开关管为NMOS管；所述第十五开关管、所述第十六开关管、所述第十七开关管、所述第十八开关管、所述第十九开关管、所述第二十开关管、所述第七开关管、所述第八开关管、所述第九开关管和所述第十开关管为PMOS管；

所述第十一开关管、所述第十二开关管、所述第十三开关管和所述第十四开关管的栅极作为控制端，所述第十一开关管、所述第十二开关管、所述第十三开关管和所述第十四开关管的漏极作为一端，所述第十一开关管、所述第十二开关管、所述第十三开关管和所述第十四开关管的源极作为二端；

所述第十五开关管、所述第十六开关管、所述第十七开关管、所述第十八开关管、所述第十九开关管、所述第二十开关管、所述第七开关管、所述第八开关管、所述第九开关管和所述第十开关管的栅极作为控制端，所述第十五开关管、所述第十六开关管、所述第十七开关管、所述第十八开关管、所述第十九开关管、所述第二十开关管、所述第七开关管、所述第八开关管、所述第九开关管和所述第十开关管的源极作为一端，所述第十五开关管、所述第十六开关管、所述第十七开关管、所述第十八开关管、所述第十九开关管、所述第二十开关管、所述第七开关管、所述第八开关管、所述第九开关管和所述第十开关管的漏极作为二端。

可选地，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管为NPN三极管，所述第四开关管、所述第五开关管和第六开关管为PNP三极管；

所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和第六开关管的基极作为控制端，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管的集电极作为一端，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管的发射极作为二端，所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管的发射极作为一端，所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管的集电极作为二端。

可选地，所述第一开关管和所述第二开关管工艺参数相同，所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管工艺参数相同。

可选地，所述第二电阻和所述第三电阻阻值相等。

根据本发明的第二方面，提供了一种集成电路控制芯片，包括所述低电压比较电路。

根据本发明的第三方面，提供了一种电池供电电路，包括所述集成电路控制芯片和所述集成电路控制芯片的外部功率电路。

本发明提供的一种低电压比较电路，至少包括如下技术效果。

该低电压比较电路由第一镜像模块、第二镜像模块、比较模块和输出模块组成，比较模块外接第一输入电压和第二输入电压，通过输入电压的组合控制，可以实现如低至零伏的极低电压的输入，同时输出模块能够输出与输出电压匹配的输出电流，进一步增大该低电压比较电路的应用范围，适应多重输出需求的控制电路；并且该低电压比较电路能够根据电路情况输出电压结果，在无需增加额外电路的基础上实现线路折返功能，进一步减小了电路体积。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明一实施例示出的一种低电压比较电路的模块示意图；

图2为本发明一实施例示出的一种低电压比较电路的结构示意图；

图3为图2对应的第一输入电压V1和第二输入电压V2随时间变化的波形示意图；

图4为图2对应的输出电压Vout随时间变化的波形示意图；

图中：1-第一镜像模块，2-第二镜像模块，3-比较模块，4-输出模块。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，其示出了本申请一实施例所示的一种低电压比较电路的模块示意图。该电路包括电流源G1、第一镜像模块1、第二镜像模块2、比较模块3和输出模块4。

该电流源G1、第二镜像模块2和输出模块4的一端均与电源VDD连接，该电流源G1的二端与第一镜像模块1的一端连接用以产生第一电流I1，第一镜像模块1的二端接地。该第二镜像模块2的二端与比较模块3的一端连接，比较模块3的二端接地，第一镜像模块1和第二镜像模块2连接用于通过第一电流I1启动比较模块3。该比较模块3外接第一输入电压V1和第二输入电压V2，用于对第一输入电压V1和第二输入电压V2进行比较。该输出模块4的二端接地，输出模块4与比较模块3连接，输出模块4设置输出端out，该输出端out包括用于引出输出电流Iout的输出电流端和用于引出输出电压Vout的输出电压端。在电路上电后，该电压比较电路逐渐进入稳态，该输出电压端输出第一输入电压V1和第二输入电压V2中的较低值并将该较低值作为输出电压Vout，输出电流端输出与输出电压Vout匹配的输出电流Iout。

根据本发明实施例的方案，该低电压比较电路的比较模块3外接第一输入电压V1和第二输入电压V2，通过输入电压的组合控制，可以实现如低至零伏的极低电压的输入。该低电压比较电路的输出电压Vout为第一输入电压V1和第二输入电压V2中的较小者，同时，该低电压比较电路还能输出与输出电压Vout匹配的输出电流Iout，从而进一步增大该低电压比较电路的应用范围，适应多重输出需求的控制电路。

如图2所示，其示出了本申请一个实施例示出的一种低电压比较电路的结构示意图。在图2中，对第一镜像模块1、第二镜像模块2、比较模块3和输出模块4作进一步阐述。

如图2所示，该第一镜像模块1包括第十一开关管M11、第十二开关管M12、第十三开关管M13和第十四开关管M14。

该第十一开关管M11的一端连接电流源G1且与第十一开关管M11的控制端相连，第十二开关管M12的一端与第二镜像模块2连接且第十二开关管M12的控制端与第十一开关管M11的控制端相连。该第十三开关管M13的一端与第十一开关管M11的二端连接，第十四开关管M14的一端与第十二开关管M12的二端连接，第十三开关管M13的控制端和第十三开关管M13的一端连接且与第十四开关管M14的控制端相连，第十三开关管M13的二端和第十四开关管M14的二端均接地。

如图2所示，该第二镜像模块2包括第十五开关管M15、第十六开关管M16、第十七开关管M17、第十八开关管M18、第十九开关管M19和第二十开关管M20。该第十五开关管M15、第十六开关管M16和第十七开关管M17的一端均与电源VDD连接，第十五开关管M15的二端与第十八开关管M18的一端连接，第十六开关管M16的二端与第十九开关管M19的一端连接，第十八开关管M18的二端连接至第十二开关管M12的一端。该第十五开关管M15的控制端与第十五开关管M15的二端连接且与第十六开关管M16的控制端相连，第十八开关管M18的控制端与第十八开关管M18的二端连接且与第十九开关管M19的控制端相连。该第十七开关管M17的控制端与第十五开关管M15的控制端连接，第十七开关管M17的二端与第二十开关管M20的一端连接；第二十开关管M20的控制端与第十八开关管M18的控制端连接。

如图2所示，该比较模块3包括第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第二电阻R2、第三电阻R3、第四开关管M4、第五开关管M5和第六开关管M6。该第一开关管M1的控制端和第二开关管M2的控制端连接且与第一开关管M1的一端相连，第一开关管M1的一端连接至第十九开关管M19的二端，第二开关管M2的一端与第二十开关管M20的二端连接。第一开关管M1的二端与第二电阻R2的一端连接，第二开关管M2的二端与第三电阻R3的一端连接。该第四开关管M4的一端与第二电阻R2的二端连接，第五开关管M5的一端与第三电阻R3的二端连接，第六开关管M6并联在第五开关管M5两端，第四开关管M4的二端和第五开关管M5的二端均接地，第四开关管M4的控制端与输出电压端连接。该第五开关管M5的控制端外接第一输入电压V1，第六开关管M6的控制端外接第二输入电压V2，第三开关管M3的控制端与第二开关管M2的一端连接，第三开关管M3的一端与输出模块4连接，第三开关管M3的二端与第一开关管M1的二端连接。

该比较模块3设置成当第一输入电压V1小于第二输入电压V2时，第五开关管M5导通且第六开关管M6关断；或者，该比较模块设置成当第一输入电压V1大于第二输入电压V2时，第五开关管M5关断且第六开关管M6导通。

在第一镜像模块1和第二镜像模块2的作用下，第一电流I1被镜像至比较模块3，即从第十九开关管M19流出的电流以及从第二十开关管M20流出的电流均精确等于第一电流I1。

在该比较模块3中，第一开关管M1和第二开关管M2工艺参数相同，第四开关管M4、第五开关管M5和第六开关管M6工艺参数相同，如直流参数、交流参数、极限参数和特征频率等，在此不作限定。第二电阻R2和第三电阻R3阻值相等。

如图2所示，该输出模块4包括第七开关管M7、第八开关管M8、第九开关管M9、第一电阻R1和第十开关管M10。该第七开关管M7、第八开关管M8、第九开关管M9和第十开关管M10的一端均与电源VDD连接，第七开关管M7、第八开关管M8、第九开关管M9和第十开关管M10的控制端均与第七开关管M7的二端连接，第七开关管M7的二端与第三开关管M3的一端连接，第八开关管M8的二端与第三电阻R3的二端连接，第九开关管M9的二端与第一电阻R1的一端连接且连接处作为输出电压端引出输出电压Vout，第一电阻R1的二端接地，第九开关管M9和第一电阻R1组成的支路产生第二电流I2，第十开关管M10的二端作为输出电流端引出输出电流Iout。

在电路上电后，由于输出模块4的第七开关管M7、第八开关管M8、第九开关管M9和第十开关管M10构成电流镜结构，因此该第二电流I2即为输出电流Iout。此时忽略第四开关管M4的控制端电流，可得到输出电压Vout满足如下公式：。

具体地，在本实施例中，该第十一开关管M11、第十二开关管M12、第十三开关管M13和第十四开关管M14为NMOS管。第十五开关管M15、第十六开关管M16、第十七开关管M17、第十八开关管M18、第十九开关管M19、第二十开关管M20、第七开关管M7、第八开关管M8、第九开关管M9和第十开关管M10为PMOS管。该第十一开关管M11、第十二开关管M12、第十三开关管M13和第十四开关管M14的栅极作为控制端，第十一开关管M11、第十二开关管M12、第十三开关管M13和第十四开关管M14的漏极作为一端，第十一开关管M11、第十二开关管M12、第十三开关管M13和第十四开关管M14的源极作为二端。该第十五开关管M15、第十六开关管M16、第十七开关管M17、第十八开关管M18、第十九开关管M19、第二十开关管M20、第七开关管M7、第八开关管M8、第九开关管M9和第十开关管M10的栅极作为控制端，第十五开关管M15、第十六开关管M16、第十七开关管M17、第十八开关管M18、第十九开关管M19、第二十开关管M20、第七开关管M7、第八开关管M8、第九开关管M9和第十开关管M10的源极作为一端，第十五开关管M15、第十六开关管M16、第十七开关管M17、第十八开关管M18、第十九开关管M19、第二十开关管M20、第七开关管M7、第八开关管M8、第九开关管M9和第十开关管M10的漏极作为二端。

具体地，在本实施例中，该第一开关管M1、第二开关管M2和第三开关管M3为NPN三极管，第四开关管M4、第五开关管M5和第六开关管M6为PNP三极管。该第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4、第五开关管M5和第六开关管M6的基极作为控制端，第一开关管M1、第二开关管M2和第三开关管M3的集电极作为一端，第一开关管M1、第二开关管M2和第三开关管M3的发射极作为二端，第四开关管M4、第五开关管M5和第六开关管M6的发射极作为一端，第四开关管M4、第五开关管M5和第六开关管M6的集电极作为二端。

对应图2的低电压比较电路的工作原理如下：

电路上电后，第一镜像模块1的第十一开关管M11和第十二开关管M12的控制端电压通过电流源G1产生的第一电流I1被拉高从而导通，之后第一镜像模块1的第十三开关管M13和第十四开关管M14的控制端电压通过第十一开关管M11和电流源G1被拉高从而导通。此时第一电流I1被第一镜像模块1镜像至第二镜像模块2，第二镜像模块2的第十八开关管M18、第十九开关管M19和第二十开关管M20的控制端电压通过第十二开关管M12和第十四开关管M14被拉低从而导通，随之第二镜像模块2的第十五开关管M15、第十六开关管M16和第十七开关管M17的控制端电压通过第十八开关管M18、第十二开关管M12和第十四开关管M14被拉低从而导通。紧接着，第一电流I1被第二镜像模块2镜像至比较模块3。比较模块3的第一开关管M1和第二开关管M2的控制端电压通过第十六开关管M16和第十九开关管M19被拉高从而导通。同时由于第四开关管M4的控制端与输出电压端连接，因此电路刚上电时，输出电压Vout为0V，第四开关管M4的控制端电压为低电平，第四开关管M4导通。

此时，比较模块3的第五开关管M5和第六开关管M6的一端电压通过第十七开关管M17、第二十开关管M20、第二开关管M2和第三电阻R3被拉高，且由于第五开关管M5和第六开关管M6并联，故第五开关管M5和第六开关管M6的一端电压相等。因此，当第五开关管M5和第六开关管M6的控制端电压（即第一输入电压V1和第二输入电压V2）相等时，第五开关管M5和第六开关管M6的一端与控制端之间的二极管均能导通，即第五开关管M5和第六开关管M6也均能导通。

而当第一输入电压V1和第二输入电压V2不相等时，仅第五开关管M5和第六开关管M6中的控制端电压中的较低者能够导通。举例来说，当第一输入电压V1小于第二输入电压V2时，第五开关管M5导通，第六开关管M6关断；当第一输入电压V2小于第二输入电压V1时，第六开关管M6导通，第五开关管M5关断，即当第一输入电压V1大于第二输入电压V2，或者第二输入电压V2大于第一输入电压V1时，第五开关管M5和第六开关管M6两者仅导通一个。同时，由于第一镜像模块1和第二镜像模块2均被设计为cascode电流镜，流出第十九开关管M19的电流和流出第二十开关管M20的电流均精确等于第一电流I1。

以下以第二输入电压V2大于第一输入电压V1时的情况对电路进行举例说明，由上述分析可知，当第二输入电压V2大于第一输入电压V1时，第五开关管M5导通，第六开关管M6关断。由于电路刚上电时，流过第一开关管M1、第二电阻R2、第二开关管M2、第三电阻R3、第四开关管M4以及第五开关管M5和第六开关管M6两者组合的电流均为第一电流I1，且由于第二电阻R2和第三电阻R3阻值相等，故此时第二电阻R2两端的电压等于第三电阻R3两端的电压，第四开关管M4的一端和控制端之间的电压差等于第五开关管M5的一端和控制端之间的电压差，第一开关管M1的二端B点的电压等于第二开关管M2的二端C点的电压。

此时，由于电路刚上电时，第四开关管M4的控制端电压为0V，且此时第一输入电压V1大于0V，故第五开关管M5的控制端电压大于第四开关管M4的控制端电压。又由于第四开关管M4的一端和控制端之间的电压差等于第五开关管M5的一端和控制端之间的电压差，因此第四开关管M4的一端D点的电压低于第五开关管M5的一端E点的电压。而由于第二电阻R2两端的电压等于第三电阻R3两端的电压，因此第一开关管M1的二端B点的电压低于第二开关管M2的二端C点的电压。故此时，第一开关管M1的一端和控制端之间的电压差大于第二开关管M2的一端和控制端之间的电压差，流过第一开关管M1的电流大于流过第二开关管M2的电流。由于第一镜像模块和第二镜像模块的电流镜像作用，从第十九开关管M19流入第一开关管M1的电流为第一电流I1，从第二十开关管M20流入第二十开关管M20二端与第二开关管M2一端之间的A点的电流也为第一电流I1，而流过第二开关管M2的电流为从A点流入第二开关管M2的电流，即此时从第二十开关管M20流入A点的电流大于从A点流入第二开关管M2的电流，故A点电压转换为高电平，第三开关管M3导通。

第三开关管M3导通后，第七开关管M7、第八开关管M8、第九开关管M9和第十开关管M10的控制端电压通过第三开关管M3、第二电阻R2和第四开关管M4被拉低从而导通。之后，在第九开关管M9和第一电阻R1组成的支路中产生第二电流I2，同时由于输出模块4为电流镜结构，因此，该第二电流I2即为输出电流Iout。故此时，忽略第四开关管M4的控制端电流，可得此时的输出电压Vout（即第四开关管M4的控制端电压）满足如下公式：。

同时，由上述分析可知，第三开关管M3导通时，流过第一开关管M1的电流大于流过第二开关管M2的电流，故从第一开关管M1流入第四开关管M4的一端D点的电流大于从第二开关管M2流入第五开关管M5的一端E点的电流，同时由于输出模块4为电流镜结构，从第三开关管M3流入第一开关管M1的二端B点的电流等于从第八开关管M8流入第五开关管M5的一端E点的电流等于第二电流I2。故此时，从第一开关管M1的二端B点流入第四开关管M4的电流大于从第五开关管M5的一端E点流入第五开关管M5的电流。因此，第四开关管M4的一端和控制端之间的电压差大于第五开关管M5的一端和控制端之间的电压差。

之后，随着输出电流Iout的增大，输出电压Vout逐渐升高，当输出电压Vout升高到大于第一输入电压V1时，第四开关管M4的一端D点的电压高于第五开关管M5的一端E点的电压。此外，由上述分析可知，流过第二电阻R2的电流大于流过第三电阻R3的电流，因此第二电阻R2两端的电压差大于第三电阻R3两端的电压差。故此时，第一开关管M1的二端B点的电压高于第二开关管M2的二端C点的电压，第一开关管M1的一端和控制端之间的电压差小于第二开关管M2的一端和控制端之间的电压差，流过第一开关管M1的电流小于流过第二开关管M2的电流，此时A点电压被拉低，第三开关管M3关断，输出电压Vout降低。当输出电压Vout降低到小于第一输入电压V1时，A点电压又升高，第三开关管M3被重新导通，电路进入下一次循环逐渐形成稳态。

由此可知，当电路进入稳态后，输出电压Vout等于第一输入电压V1，此时，输出电流Iout满足如下公式：。

同理，当第一输入电压V1大于第二输入电压V2时，电路进入稳态后，输出电压Vout等于第二输入电压V2，此时输出电流Iout满足如下公式：。

同理，当第一输入电压V1大于0V的第二输入电压V2，或者第二输入电压V2大于0V的第一输入电压V1时，该低电压比较电路的输出电压Vout和输出电流Iout也均为0。

因此，通过上述分析可知，本申请提供的低电压比较电路的输出电压为第一输入电压V1和第二输入电压V2中的较小者，并且第一输入电压V1和第二输入电压V2中的较小者最低可以低至0V。同时，该低电压比较电路输出的输出电流Iout能够与输出电压Vout匹配，从而进一步增大低电压比较电路的应用范围，适应多重输出需求的控制电路。

如图3所示，当第一输入电压V1和第二输入电压V2中的一者为一个随时间从0V慢慢升高的电压，另一者为一个大于0V的恒定电压时，第一输入电压V1和第二输入电压V2相交于T点处。结合上述分析可知，输出电压Vout为第一输入电压V1和第二输入电压V2中的较小者，故此时，可得到输出电压Vout随时间变化的波形示意图如图4所示。

特别的，在T点处，第一输入电压V1等于第二输入电压V2，此时第五开关管M5和第六开关管M6均导通。因此，第五开关管M5和第六开关管M6并联构成一个组合开关管。虽然在流过相同电流的情况下，第四开关管M4的一端和控制端之间的电压差略大于该组合开关管的一端和控制端之间的电压差，但是由于该差值仅为零点零几毫伏的极小数值，并且该相交点T点为一个瞬态过程，因此，T点的存在并不会对低电压比较电路产生影响。

由上述分析并结合图4可知，本申请提供的一种低电压比较电路还能够在无需增加额外电路的基础上，实现线路折返的功能，减小电路体积。

具体地，当第一输入电压V1和第二输入电压V2中的一者为恒定电压，另一者为集成电路控制芯片得到的外部功率电路的检测电压时，该外部检测电压随着外部电路逐渐升高。在功率电路刚上电时，外部检测电压较小，此时低电压比较电路输出外部检测电压；在功率电路正常工作时，外部检测电压逐渐升高大于该恒定电压，此时低电压比较电路输出该恒定电压；而功率电路出现异常时，外部检测电压逐渐降低到低于该恒定电压，此时该低电压比较电路的输出电压由原先的恒定电压折返至外部检测电压，从而可以实现线路折返的功能。

本发明实施例还提供了一种集成电路控制芯片，包括该低电压比较电路。如在其它集成电路控制芯片中，涉及低电压比较功能或线路折返功能的实现，则可以对本申请提供的一种低电压比较电路进行封装与集成以作为独立的集成电路控制芯片，也可以作为其它集成电路控制芯片的一个集成单元。

本发明实施例还提供了一种电池供电电路，包括该集成电路控制芯片和该集成电路控制芯片的外部功率电路。该电池供电电路在使用上述提供的包含该低电压比较电路的集成电路控制芯片后，能够增大电池供电电路的应用范围，减小电池供电电路的体积。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种低电压比较电路，其特征在于，包括电流源、第一镜像模块、第二镜像模块、比较模块和输出模块；

所述电流源、所述第二镜像模块和所述输出模块的一端均与电源连接，所述电流源的二端与所述第一镜像模块的一端连接用以产生第一电流，所述第一镜像模块的二端接地，所述第二镜像模块的二端与所述比较模块的一端连接，所述比较模块的二端接地，所述第一镜像模块和所述第二镜像模块连接用于通过所述第一电流启动所述比较模块；

所述比较模块外接第一输入电压和第二输入电压，用于对第一输入电压和第二输入电压进行比较；

所述输出模块的二端接地，所述输出模块与所述比较模块连接，所述输出模块设置输出电流端和输出电压端，所述输出电压端用于输出所述第一输入电压和所述第二输入电压中的较低值并将所述较低值作为输出电压，所述输出电流端用于输出与输出电压匹配的输出电流；

所述比较模块包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第二电阻、第三电阻、第四开关管、第五开关管和第六开关管；

所述第一开关管的控制端和所述第一开关管的一端连接且与所述第二开关管的控制端相连，所述第一开关管的一端与所述第二开关管的一端均连接至所述第二镜像模块，所述第一开关管的二端与所述第二电阻的一端连接，所述第二开关管的二端与所述第三电阻的一端连接；所述第四开关管的一端与所述第二电阻的二端连接，所述第五开关管的一端与所述第三电阻的二端连接，所述第六开关管并联在所述第五开关管两端，所述第四开关管的二端和所述第五开关管的二端均接地，所述第四开关管的控制端与所述输出电压端连接；所述第五开关管的控制端外接所述第一输入电压，所述第六开关管的控制端外接所述第二输入电压，所述第三开关管的控制端与所述第二开关管的一端连接，所述第三开关管的一端与所述输出模块连接，所述第三开关管的二端与所述第一开关管的二端连接；

所述比较模块设置成当所述第一输入电压小于所述第二输入电压时，所述第五开关管导通且所述第六开关管关断；或者，所述比较模块设置成当所述第一输入电压大于所述第二输入电压时，所述第五开关管关断且所述第六开关管导通。

2.根据权利要求1所述的低电压比较电路，其特征在于，所述输出模块包括第七开关管、第八开关管、第九开关管、第一电阻和第十开关管，所述第七开关管、所述第八开关管、所述第九开关管和所述第十开关管的一端均与所述电源连接，所述第七开关管、所述第八开关管、所述第九开关管和所述第十开关管的控制端均与所述第七开关管的二端连接，所述第七开关管的二端与所述第三开关管的一端连接，所述第八开关管的二端与所述第三电阻的二端连接，所述第九开关管的二端与所述第一电阻的一端连接且连接处作为所述输出电压端引出输出电压，所述第一电阻的二端接地，所述第九开关管和所述第一电阻组成的支路产生第二电流，所述第十开关管的二端作为所述输出电流端引出输出电流。

3.根据权利要求2所述的低电压比较电路，其特征在于，所述输出电压满足如下公式：

Vout＝Iout×R1＝I2×R1

其中，Vout为所述输出电压，Iout为所述输出电流，R1为所述第一电阻，I2为所述第二电流。

4.根据权利要求2所述的低电压比较电路，其特征在于，所述第一镜像模块包括第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管和第十四开关管；

所述第十一开关管的一端连接所述电流源且与所述第十一开关管的控制端相连，所述第十二开关管的一端与所述第二镜像模块连接且所述第十二开关管的控制端与所述第十一开关管的控制端相连；所述第十三开关管的一端与所述第十一开关管的二端连接，所述第十四开关管的一端与所述第十二开关管的二端连接，所述第十三开关管的控制端和所述第十三开关管的一端连接且与所述第十四开关管的控制端相连，所述第十三开关管的二端和所述第十四开关管的二端均接地。

5.根据权利要求4所述的低电压比较电路，其特征在于，所述第二镜像模块包括第十五开关管、第十六开关管、第十七开关管、第十八开关管、第十九开关管和第二十开关管；

所述第十五开关管、所述第十六开关管和所述第十七开关管的一端均与电源连接，所述第十五开关管的二端与所述第十八开关管的一端连接，所述第十六开关管的二端与所述第十九开关管的一端连接，所述第十八开关管的二端连接至所述第十二开关管的一端，所述第十九开关管的二端连接至所述第一开关管的一端；所述第十五开关管的控制端与所述第十五开关管的二端连接且与所述第十六开关管的控制端相连，所述第十八开关管的控制端与所述第十八开关管的二端连接且与所述第十九开关管的控制端相连；

所述第十七开关管的控制端与所述第十五开关管的控制端连接，所述第十七开关管的二端与所述第二十开关管的一端连接；所述第二十开关管的二端与所述第二开关管的一端连接，所述第二十开关管的控制端与所述第十八开关管的控制端连接。

6.根据权利要求5所述的低电压比较电路，其特征在于，所述第十一开关管、所述第十二开关管、所述第十三开关管和所述第十四开关管为NMOS管；所述第十五开关管、所述第十六开关管、所述第十七开关管、所述第十八开关管、所述第十九开关管、所述第二十开关管、所述第七开关管、所述第八开关管、所述第九开关管和所述第十开关管为PMOS管；

所述第十一开关管、所述第十二开关管、所述第十三开关管和所述第十四开关管的栅极作为控制端，所述第十一开关管、所述第十二开关管、所述第十三开关管和所述第十四开关管的漏极作为一端，所述第十一开关管、所述第十二开关管、所述第十三开关管和所述第十四开关管的源极作为二端；

所述第十五开关管、所述第十六开关管、所述第十七开关管、所述第十八开关管、所述第十九开关管、所述第二十开关管、所述第七开关管、所述第八开关管、所述第九开关管和所述第十开关管的栅极作为控制端，所述第十五开关管、所述第十六开关管、所述第十七开关管、所述第十八开关管、所述第十九开关管、所述第二十开关管、所述第七开关管、所述第八开关管、所述第九开关管和所述第十开关管的源极作为一端，所述第十五开关管、所述第十六开关管、所述第十七开关管、所述第十八开关管、所述第十九开关管、所述第二十开关管、所述第七开关管、所述第八开关管、所述第九开关管和所述第十开关管的漏极作为二端。

7.根据权利要求1中所述的低电压比较电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管为NPN三极管，所述第四开关管、所述第五开关管和第六开关管为PNP三极管；

所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和第六开关管的基极作为控制端，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管的集电极作为一端，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管的发射极作为二端，所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管的发射极作为一端，所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管的集电极作为二端。

8.根据权利要求1中所述的低电压比较电路，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管工艺参数相同，所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管工艺参数相同。

9.根据权利要求1中所述的低电压比较电路，其特征在于，所述第二电阻和所述第三电阻阻值相等。

10.一种集成电路控制芯片，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的低电压比较电路。

11.一种电池供电电路，其特征在于，包括权利要求10所述的集成电路控制芯片和所述集成电路控制芯片的外部功率电路。