一种欠压锁定电路及开关电源芯片的制作方法

本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种欠压锁定电路及开关电源芯片。

背景技术：

在集成电路设计中，保持稳定的开关电源输出电压极为重要，其中，开关电源芯片中的欠压锁定电路便用来提高电源的安全性、可靠性和稳定性。在芯片上电时，由于电源输入端存在等效电阻、电容等，电源电压会有一个上升的过程，当电源电压达到电路系统的启动电压时，电路系统开始工作，但在开启瞬间，若系统的负载电流过大，则会把电路两端的电压拉到启动电压以下，如果此时关断电压等于启动电压，就会出现一启动就关断的情况。为了保证电路启动后能正常工作，关断电压必须远小于启动电压。而传统的欠压锁定电路存在较大的静态功耗、响应速度慢的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明目的之一在于提供一种响应速度快，可有效减少静态功耗的欠压锁定电路。其采用如下技术方案：

一种欠压锁定电路，包括：欠压锁定电路输入端、欠压锁定电路输出端、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、pmos管m1、pmos管m2、nmos管m3、nmos管m4、施密特触发器；

欠压锁定电路输入端与电源连接，电阻r1的第一端、pmos管m1的源极、电阻r5的第一端、pmos管m2的源极均与欠压锁定电路输入端连接，电阻r6的第一端、nmos管m2的漏极均与电阻r5的第二端连接，pmos管m1的栅极、nmos管m3的漏极、施密特触发器的输入端均与电阻r6的第二端连接，pmos管m2的栅极与施密特触发器的第二输出端连接，电阻r1的第二端、电阻r2的第一端均与pmos管m1的漏极连接，电阻r2的第二端、电阻r3的第一端均与nmos管m3的栅极连接，nmos管m4的漏极、电阻r4的第一端均与电阻r3的第二端连接，电阻r4的第二端、nmos管m3的源极、nmos管m4的源极均与地电位连接，nmos管m4的栅极与施密特触发器的第一输出端连接，欠压锁定电路输出端与施密特触发器的第一输出端连接。

作为本发明的进一步改进，还包括稳压二极管d1，电阻r1的第二端与稳压二极管d1的负极连接，电阻r2的第一端、pmos管m1的漏极均与稳压二极管d1的正极连接。

作为本发明的进一步改进，还包括稳压二极管d2，电阻r1的第二端、pmos管m1的漏极均与稳压二极管d2的负极连接，电阻r2的第一端与稳压二极管d2的正极连接。

本发明目的之二在于提供一种开关电源芯片，其包含上述欠压锁定电路。

本发明的有益效果：

1、本发明的欠压锁定电路利用施密特触发器的迟滞特性，实现电路的关断电压远小于电路的启动电压。

2、本发明的欠压锁定电路结构简单、响应速度快，且没有涉及基准源电路、复杂的比较电路等结构，可有效减小电路版图面积，节约制造成本。

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，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明实施例一中欠压锁定电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例一

如图1所示，为本发明实施例一中的欠压锁定电路，该欠压锁定电路包括欠压锁定电路输入端vin、欠压锁定电路输出端uvlo、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、pmos管m1、pmos管m2、nmos管m3、nmos管m4、施密特触发器。

欠压锁定电路输入端vin与电源连接，电阻r1的第一端、pmos管m1的源极、电阻r5的第一端、pmos管m2的源极均与欠压锁定电路输入端连接，电阻r6的第一端、pmos管m2的漏极均与电阻r5的第二端连接，pmos管m1的栅极、nmos管m3的漏极、施密特触发器smit的输入端in均与电阻r6的第二端连接，pmos管m2的栅极与施密特触发器smit的第二输出端nout连接，电阻r1的第二端、电阻r2的第一端均与pmos管m1的漏极连接，电阻r2的第二端、电阻r3的第一端均与nmos管m3的栅极连接，nmos管m4的漏极、电阻r4的第一端均与电阻r3的第二端连接，电阻r4的第二端、nmos管m3的源极、nmos管m4的源极均与地电位gnd连接，nmos管m4的栅极与施密特触发器smit的第一输出端out连接，欠压锁定电路输出端与施密特触发器的第一输出端out连接。

在本实施例中，该欠压锁定电路还包括稳压二极管d1，电阻r1的第二端与稳压二极管d1的负极连接，电阻r2的第一端、pmos管m1的漏极均与稳压二极管d1的正极连接。

在本实施例中，该欠压锁定电路还包括稳压二极管d2，电阻r1的第二端、pmos管m1的漏极均与稳压二极管d2的负极连接，电阻r2的第一端与稳压二极管d2的正极连接。

由于欠压锁定电路输入端vin存在等效输入电阻、电容，欠压锁定电路输入端vin的电压会存在一个缓慢上升的过程，当输入电压上升到启动电压(vddon)时，欠压锁定电路会发出使能信号控制系统开始工作。

其中，电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4构成采样电路，电阻r1、r2、r3、r4对欠压锁定电路输入端vin电压进行分压采样，ve为采样电压。当ve小于nmos管m3的阈值电压时，nmos管m3处于关断状态，施密特触发器smit的输入端in的电压为欠压锁定电路输入端vin电压，此时，pmos管m1处于关断状态，欠压锁定电路输出端ulvo的输出电平为高电平，其电压数值跟随欠压锁定电路输入端vin电压变化，当欠压锁定电路输入端vin电压上升到等于nmos管m4的阈值电压时，nmos管m4处于导通状态。随着欠压锁定电路输入端vin电压继续上升，当ve等于nmos管m3的阈值电压时，nmos管m3处于导通状态，施密特触发器smit输入端in的电压被拉低到地电位gnd，欠压锁定电路输出端uvlo变为低电平，欠压锁定电路可控制后续的系统电路开始工作，此时，pmos管m2、nmos管m4均处于关断状态，pmos管m1处于导通状态。启动电压vddon约为：

其中，由于施密特触发器smit的迟滞特性，vth_on稍大于nmos管m3的阈值电压，r1、r2、r3分别为电阻r1、电阻r2、电阻r3的阻值，vz1为稳压管d1的稳压值，vz2为稳压二级管d2的稳压值。

在欠压锁定电路断电过程中，欠压锁定电路输入端vin的电压由电源电压vdd减小到地电位gnd。当欠压锁定电路输入端vin的电压下降到关断电压vddoff时，欠压锁定电路会改变输出使能信号控制系统停止工作。当欠压锁定电路输入端vin的电压大于或等于关断电压vddoff时，欠压锁定电路输出端uvlo为低电平，施密特触发器smit的第二输出端nout为高电平，pmos管m2、nmos管m4处于关断状态，pmos管m1处于导通状态。当欠压锁定电路输入端vin小于关断电压vddoff时，采样电压ve小于nmos管m3的阈值电压，nmos管m3关断，施密特触发器smit输入端in的电压增加至欠压锁定电路输入端vin的电压，欠压锁定电路输出端uvlo变为高电平，其数值跟随压锁定电路输入端vin变化，pmos管m1处于关断状态，pmos管m2、nmos管m4均处于导通状态。关断电压vddoff约为：

其中，由于施密特触发器的迟滞特性，vth_off稍小于nmos管m3的阈值电压，r2、r3、r4分别为电阻r2、电阻r3、电阻r4的阻值，vz2为稳压二级管d2的稳压值。

通过设置不同的r1、r2、r3、r4的电阻值及稳压二级管d1、稳压二级管d2的稳压值，可得到适用于实例中不同需求的启动电压vddon与关断电压vddoff的值。

欠压锁定电路正常工作时，当欠压锁定电路输入端vin的电压低于关断电压vddoff时，欠压锁定电路会关断系统中的其他模块，保证输入电压的波动不会对整个系统造成损害。

实施例二

本发明实施例二中提出了一种开关电源芯片，该开关电源芯片包含实施例一中的欠压锁定电路。

本发明的有益效果：

1、本发明的欠压锁定电路利用施密特触发器的迟滞特性，实现电路的关断电压远小于电路的启动电压。

2、本发明的欠压锁定电路结构简单、响应速度快，且没有涉及基准源电路、复杂的比较电路等结构，可有效减小电路版图面积，节约制造成本。

3、本发明的欠压锁定电路在采样电路中串接了稳压二极管d1及稳压二极管d2，由于稳压二极管的反向导通偏置电流非常小，可有效减小电路的启动电流，从而减少电路的功耗。

以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。