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申请/专利权人：福建省福芯电子科技有限公司

摘要：本发明提供一种片上恒定电压产生电路及芯片，其中片上恒定电压产生电路包括降压电路、电流控制电路、电压采样电路、反馈电路；所述降压电路输入端与片外输入电压连接，降压电路输出端与电流控制电路输入端连接，所述电流控制电路输出端与恒压输出端连接，电流控制电路输出端还与采样电路输入端连接，所述采样电路输出端与反馈电路输入端连接，所述反馈电路的第一控制端与降压电路控制端连接，所述反馈电路的第二控制端与电流控制电路控制端连接。解决现有一种芯片内部电压产生不够精准，外部供电系统能耗过高的问题。

主权项：1.一种片上恒定电压产生电路，其特征在于，包括降压电路、电流控制电路、电压采样电路、反馈电路；所述降压电路输入端与片外输入电压连接，降压电路输出端与电流控制电路输入端连接，所述电流控制电路输出端与恒压输出端连接，电流控制电路输出端还与电压采样电路输入端连接，所述电压采样电路输出端与反馈电路输入端连接，所述反馈电路的第一控制端与降压电路控制端连接，所述反馈电路的第二控制端与电流控制电路控制端连接；所述降压电路用于将片外输入电压转换为低压输出，所述电流控制电路用于将低压输出转换为恒压输出；所述采样电路用于采集恒压输出等效信号；所述反馈电路用于接受恒压输出等效信号并根据恒压输出等效信号生成控制信号发送给降压电路或电流控制电路，所述降压电路包括高压MOS管；所述电流控制电路包括场效应管NM1，NM1的漏极与电流控制电路输入端连接，源极与电流控制电路输出端连接，栅极与电流控制电路控制端连接；所述反馈电路包括：MOS管N3、N4；MOS管P2；二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6；所述MOS管N3的控制端与反相器INV的输出端连接，MOS管N3的一端还与反馈电路的第一控制端、反馈电路的第二控制端连接，所述MOS管N3的另一端与反馈电路的输入端连接；反相器INV的输入端与二极管D1的负极、MOS管N4的一端连接，所述二极管D1的正极与二极管D2的负极连接，所述二极管D2的正极与MOS管N3的另一端、MOS管N4的另一端连接，还通过电阻R8、R7与二极管D6的正极连接，电阻R8、R7的公共端与MOS管N4的控制端连接，所述二极管D6的负极与二极管D5的正极和MOS管P2的一端连接，所述二极管D5的负极与二极管D4的正极连接，所述MOS管P2的控制端通过电阻R5与二极管D1的负极连接，所述MOS管P2的控制端还与二极管D3的正极连接，二极管D4的负极通过电阻R6与片上电压VCC连接，二极管D3的负极与片上电压VCC连接，MOS管P2的另一端与片上电压VCC连接，二极管D1的负极通过电阻R4与片上电压VCC连接；片上恒定电压产生电路的外围电路，还包括高压输入管脚Vdrain；高压输入管脚值高于片上元件所能承受的电压输入值，所述片上恒定电压产生电路与高压输入管脚直接连接，并输出片上恒压输出VCC为片上其他组件进行供电。

全文数据：片上恒定电压产生电路及芯片技术领域[0001]本发明涉及电源电路设计领域，尤其涉及一种可以高压输入，转换稳定输出的片上恒定电压产生电路。背景技术[0002]在微电子领域，消费类电子市场涌现出大量的便利，轻薄型、低功耗的移动电子设备，改善了人们的生活。这些消费类移动电子设备也带动了电源管理ic的发展，对电源管理ic提出了更高的指标要求。'、[0003]在开关电源领域，输入交流电85Vac〜265Vac，需要将该交流电整流为直流，并转化为芯片可以承受的低电压并给芯片供电。现有技术一般为将整流后的高压连接启动电阻和启动电容到地，将电容一端连接到芯片电源输入端，同时通过辅助绕组和二极管连接到电源输入端，给芯片供电。[0004]现有的一些技术如图1所示，VAC经过D1整流，与C1滤波，转化为直流Ui，在通过启动电阻R1、启动电容C3,其中R1、C3共用的一端，连接到芯片的VCC端，为芯片提供启动电压和工作电流，同时辅助绕组Na和二极管D2给芯片供电。、[0005]这种系统设计的问题在于，系统外围电路需要启动电阻R1、启动电容C3、辅助绕组Na、二极管D2,该方法需要更多器件且制作中增加了工序，使系统成本增加；[0006]额外的器件使系统方案面积增大，在越来越强调小型化便携性的今天，系统方案越小越好；由于系统外围需要启动电阻、启动电容、辅助绕组和二极管等器件，这些器件同时消耗了更多功耗，随着节能、绿色等强制性能效规范的出台，电源适配器必须提高效率、降低待机功耗，需要一种新型的片上电路设计解决这一问题。发明内容[0007]本发明要解决的技术问题，在于提供一种新的片上恒定电压产生电路，解决现有技术中芯片内部电路外接高压，精准产生低压的问题。[0008]本发明是这样实现的：一种片上恒定电压产生电路，包括降压电路、电流控制电路、电压采样电路、反馈电路；[0009]所述降压电路输入端与片外输入电压连接，降压电路输出端与电流控制电路输入端连接，所述电流控制电路输出端与恒压输出端连接，电流控制电路输出端还与采样电路输入端连接，所述采样电路输出端与反馈电路输入端连接，所述反馈电路的第一控制端与降压电路控制端连接，所述反馈电路的第二控制端与电流控制电路控制端连接；[0010]所述降压电路用于将片外输入电压转换为低压输出，所述电流控制电路用于将低压输出转换为恒压输出；所述采样电路用于采集恒压输出等效信号;所述反馈电路用于接受恒压输出等效信号并根据恒压输出等效信号生成控制信号发送给降压电路或电流控制电路。[0011]进一步地，所述降压电路包括高压MOS管。[0012]具体地，所述电流控制电路包括场效应管NM1，NM1的漏极与电流控制电路输入端连接，源极与电流控制电路输出端连接，栅极与电流控制电路控制端连接。[0013]优选地，所述电压采样电路包括降压元，所述降压元的一端与采样电路输入端连接，另一端与采样电路输出端连接。[00M]优选地，所述反馈电路包括比较电路、NMOS控制管;所述比较电路的一输入端与反馈电路输入端连接，比较器输出端与NMOS控制管的栅极连接，NMOS控制管的漏极与反馈电路的第一、第二控制端连接。[0015]—种芯片，包括上述的片上恒定电压产生电路，高压输入管脚;所述片上恒定电压产生电路与高压输入管脚直接连接。_6]本发明具有如下优点:本发明通过直接从VDRAIN管脚引入电压，，达到了简化内部设计，提高基准电压输出精度，以及能够直接接入外部高压电源，方便使用的目的。附图说明[0017]图1为本发明背景技术所示的片外电路示意图；[0018]图2为本发明具体实施方式所述的片上恒定电压电路模块图；[0019]图3为本发明具体实施方式所述的片上恒定电压电路模块图；[0020]图4为本发明具体实施方式所述的片外电路示意图。[0021]附图标记说明：[0022]1、降压电路；[0023]2、电流控制电路；[0024]3、电压采样电路；[0025]4、反馈电路；[0026]11、片上恒定电压产生电路；[0027]22、参考偏置单元；[0028]33、过流短路保护单元；[0029]44、Tdem采样单元；[0030]55、恒流控制单元；[0031]66、比较器。具体实施方式[0032]为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。[0033]请参阅图2或图3,本发明设计一种片上恒定电压产生电路，包括降压电路1、电流控制电路2、电压采样电路3、反馈电路4;[0034]所述降压电路1输入端与片外输入电压连接，降压电路1输出端与电流控制电路2输入端连接，所述电流控制电路2输出端与恒压输出端VCC连接，电流控制电路2输出端还与采样电路3输入端连接，所述采样电路3输出端与反馈电路4输入端连接，所述反馈电路4的第一控制端与降压电路1控制端连接，所述反馈电路4的第二控制端与电流控制电路2控制端连接;通过上述连接，4个电路模块构成了一个整体，对外接电压进行降压操作，为片上电路提供新的恒压源。[0035]从功能性上来说，所述降压电路1用于将片外输入电压转换为低压输出，如在图4所示的实施例中我们对管脚VDRAIN的片外高压输入端直接进行接入，这里的高压输入与低压输出是一个相对的概念，一般认为芯片上所的电子元件所能承受的电压在-0.3伏至几十伏间；远小于外部直接接入的民用电压如图4所示的85-265V，所述电流控制电路2用于将低压输出转换为恒压输出；所述采样电路3用于采集恒压输出VCC等效信号;等效信号的值与VCC输出具有相关性即可，如在图2所示的实施例中，采样电路的输出端与VCC输出端中仅通过一个降压电阻连接，其采集到的等效信号与VCC输出之间有正比关系。所述反馈电路4用于接受恒压输出等效信号并根据恒压输出等效信号生成控制信号发送给降压电路1或电流控制电路2。一般来说，反馈电路使用一个比较器或是反相器就能够达到预设的效果。通过上述方案，本发明达到了将外接的高于芯片上元件所能承受的电压降压后进行恒压输出的技术效果，产生的电压稳定有效，且能够降低系统功耗。[0036]在某些进一步的实施例中，所述降压电路包括高压M0S管。高压M0S管的漏极源极与降压电路输入输出端连接，栅极与降压电路控制端连接。在图2所示的实施例中，高压M0S管选用JEFT管，在图3所示的实施例中，高压M0S管选用HVNM0S管，输入阻抗都很高，并且都是电压驱动的器件，转移特性都是抛物线关系，则不存在3次交扰调制噪声。同时M0SFET的输入阻抗更加高于JFEKM0SFET对于静电放电ESD的抵抗能力较差，因此在M0SFET的输入端往往需要设置防止ESD破坏的二极管等元器件。JFET—般是耗尽型的器件，而M0SFET可以有增强型器件。因此，在使用时，JFET的栅极只能外加反向电压，对于正向的输入电压则不能正常工作。M0SFET由于既有耗尽型、也有增强型，则输入电压信号较大时也能够正常工作。用户可以根据实际对电路的需求选用，这两种高压管能够承受几十伏的外接电压输入，并能够产生较低的电压输出，并不易击穿，具有很高的安全性。[0037]在另一些具体的实施例中，如图3所示，所述电流控制电路包括场效应管NM1，NM1的漏极与电流控制电路输入端连接，源极与电流控制电路输出端连接，栅极与电流控制电路控制端连接。为了更好地进行稳压的输出，还可以在电流控制电路输入端与丽1之间连接一个电阻，以上实施方式能够更好地实现电流控制电路进行片上恒压输出VCC的功能。[0038]其他一些优选的实施例中，所述电压采样电路包括降压元，所述降压元的一端与采样电路输入端连接，另一端与采样电路输出端连接。电压采样电路可以只通过一条导线就完成，这样一来采样电路不精确且容易受到波动干扰，为了解决上述问题电压采样电路中可以通过降压元来避免上述问题，如图2所示的实施例中的降压电阻R1以及图3中的降压电阻R3,均能够达到要求，不同的是，在图3显示的实施例中，还通过降压电阻的旁路中串联PM0S管P1、P2,在降压电阻所在支路串联个电容来进一步防止电路击穿并降低采样电路输出端的电压。更好地解决了采样电路的设计问题。[0039]其他的优选实施例中，所述反馈电路4包括比较电路、NM0S控制管;所述比较电路的一输入端与反馈电路输入端连接，比较器输出端与NM〇S控制管的栅极连接，NM0S控制管的漏极与反馈电路的第一、第二控制端连接。比较电路可以选用比较器，如图2,比较器用于将采样电压与基准电压Vbias进行比较输出，这里的Vbias电压可以通过片上的其他部分进行生成。或是如3所示的实施例根据现有方式搭建一个比较电路，比较电路比较基础，起到与比较器相同的功能。所述的NM0S控制管用于接通降压电路、电流控制电路的接地旁路，从而起到一个反馈调节的功能。[0040]图2作为一个整体的实施例，当VCC=〇时，PLDMOS、匪1导通，JFET提供电流项C1充电，VCC逐渐升高并通过电路产生Vbias，并在Rl、R2分压得到K*VCC，K*VCC与Vbias进行比较，当K*VCC大于Vbias时，COMPARATOR输出低电压，IN1输出高电压，NM2导通，则匪1栅极拉低使得NM1关断，不在提供电流VCC降低，当K*VCCVbias时，JFET、NM1导通，提供电流，VCC升高。最终使VCC稳定在所需要一个值。[0041]如图3所示的实施例，当VCC=0,输入高压，一种高压电流器件HVNM0S产生电流，一种充电电流控制电路N1导通，电流流入N1，经过一种电压差异电路使VCC电压逐渐升高，一种采样电压处理和反馈电路检测到VCC电压升高，D1端阴极电压逐渐降低，当VCC升高到设定阈值时D1阴极降低到INV阈值一下，INV输出高电平，使N3导通，N3的漏极被拉低，从而一种充电电流控制电路N1关断，VCC充电停止。以上电路只在系统上电时工作，当VCC达到相应值后，该电路关闭，VCC由外围辅助绕组供电。传统方法通过外围R1电阻供电，R1电阻处于常通状态，时刻在消耗功耗，因此本电路大大降低了系统功耗。[0042]综上，上述方案都解决了片上恒压输出的问题。[0043]图4所展示的实施例更为详细的阐述了对于芯片结构上来说的创新性，图中部展示了一种新型的芯片，包括上述的片上恒定电压产生电路11，高压输入管脚Vdrain;高压输入管脚指高于片上元件所能承受的电压输入值，所述片上恒定电压产生电路与高压输入管脚直接连接，并输出片上恒压输出VCC为片上其他组件进行供电，如参考偏置单元22的偏置电压可以通过接入片上恒压输出来产生，这样对参考偏置单元22内的偏置电路组件要求及精度要求就会下降。其他的如过流短路保护单元333^采样单元44、恒流控制单元55、比较器66等等，也可以通过片上恒定电压产生电路供电。对比图丨我们可以看到，在图1中原有的参考偏置电路需要通过非高压输入管脚VCC管脚提供电源输入，再生成偏置电压驱动电路上的其他元件，导致VCC管脚需要常开，VCC管脚需要通过外围R1电阻供电，R1电阻处于常通状态，时刻在消耗功耗，图4中的VCC管脚接了一个滤波电容，事实上也可以省去外接，从而相比于现有技术可以减少设计的R1、D2等元件，因此本电路大大降低了整个片外供电系统系统功耗。[0044]所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

权利要求：1.一种片上恒定电压产生电路，其特征在于，包括降压电路、电流控制电路、电压采样电路、反馈电路；所述降压电路输入端与片外输入电压连接，降压电路输出端与电流控制电路输入端连接，所述电流控制电路输出端与恒压输出端连接，电流控制电路输出端还与采样电路输入立而连接，所述米样电路输出纟而与反馈电路输入端连接，所述反馈电路的第一控制端与降压电路控制端连接，所述反馈电路的第二控制端与电流控制电路控制端连接；所述降压电路用于将片外输入电压转换为低压输出，所述电流控制电路用于将低压输出转换为恒压输出；所述采样电路用于采集恒压输出等效信号;所述反馈电路用于接受恒压输出等效信号并根据恒压输出等效信号生成控制信号发送给降压电路或电流控制电路。2.根据权利要求1所述的片上恒定电压产生电路，其特征在于，所述降压电路包括高压MOS管。3.根据权利要求1所述的片上恒定电压产生电路，其特征在于，所述电流控制电路包括场效应管匪1，NM1的漏极与电流控制电路输入端连接，源极与电流控制电路输出端连接，栅极与电流控制电路控制端连接。4.根据权利要求1所述的片上恒定电压产生电路，其特征在于，所述电压采样电路包括降压元，所述降压元的一端与采样电路输入端连接，另一端与采样电路输出端连接。5.根据权利要求1所述的片上恒定电压产生电路，其特征在于，所述反馈电路包括比较电路、NMOS控制管;所述比较电路的一输入端与反馈电路输入端连接，比较器输出端与NMOS控制管的栅极连接，NMOS控制管的漏极与反馈电路的第一、第二控制端连接。6.—种芯片，其特征在于，包括根据权利要求1-5任一项所述的片上恒定电压产生电路，高压输入管脚;所述片上恒定电压产生电路与高压输入管脚直接连接。

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