一种开环电压检测系统技术方案

本发明专利技术公开一种开环电压检测系统，包括电平传输电路、钳位电路、开启电压产生电路、组合逻辑控制电路；电平传输电路用于根据接收的输入电平信号，产生中间电压；开启电压产生电路产生高于中间电压的电平作为开启电压，用于控制电平传输电路导通；另一方面，当输入电平信号小于等于安全阈值时，钳位电路对中间电压不发生钳位作用，中间电压与输入电压相等，电平传输电路将中间电压作为检测电平直接输出；当输入电压大于预设的钳位阈值时，钳位电路根据组合逻辑控制电路输出的信号，将中间电压钳位至所需的钳位阈值，同时将开启电压钳位至相应的钳位阈值，保证输入电平信号和中间电压之间电流有效的同时，超低损耗输出处于安全阈值内的检测电平。

【技术实现步骤摘要】
一种开环电压检测系统
本专利技术涉及电路信号处理，尤其涉及一种开环电压检测系统。
技术介绍
在应用于OTG负载的充电器设备中，需要具有双向导通功能的负载开关电路，既能够满足电源对主机设备进行充电，也要能够实现接入OTG负载时主机设备对OTG负载的充电实施,当系统判断传输线连接状态是OTG负载亦或是电源适配器时，需要一个能够感应接入信号的稳定安全的检测电平，来对双向导通负载开关进行选通控制；在USB接口插入时，暴露在外部环境中的芯片引脚很大可能会引入超过芯片能够承受住的高压脉冲甚至是浪涌电平,在这种情况下，对超过安全阈值的电平信号需要进行钳位，使主机系统只接收到有效电平的检测信号，对于不安全的高压进行钳位隔离。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种开环电压检测系统，实现USB端口接入负载时的有效电平判断，同时对高于安全阈值的电平信号进行钳位，以实现对接入电平感应标识的同时，对主机的电平保护。为实现上述目的，本专利技术实施例提供一种开环电压检测系统。该系统包括：电平传输电路，用于根据接收的输入电平信号，产生并输出中间电压，并在开启电压的控制下导通，输出处于安全阈值内的检测电平；钳位电路，用于将中间电压和开启电压钳位，当所述输入电平信号超出安全阈值时，所述钳位电路将中间电压钳位至第一钳位阈值，同时通过将开启电压钳位至第二钳位阈值，控制输入电平信号和中间电压之间的电流大小。优选的，所述钳位电路通过将中间电压和所述第一钳位阈值进行比较，判断所述输入电平信号是否处于安全阈值内；当所述中间电压小于第一钳位阈值时，所述输入电平信号处于安全阈值内，所述电平传输电路将所述中间电压作为检测电平输出；当所述中间电压等于第一钳位阈值时，所述输入电平信号等于安全阈值，所述中间电压等于所述输入电平信号；所述电平传输电路将所述中间电压作为检测电平输出；当所述中间电压大于第一钳位阈值时，所述输入电平信号超出安全阈值，所述钳位电路将所述中间电压钳位至第一钳位阈值，所述电平传输电路将所述钳位后的中间电压作为检测电平输出。优选的，所述钳位电路通过在所述中间电压与地之间，以及在所述开启电压与地之间串联若干二极管，对所述中间电压和所述开启电压进行钳位。优选的，所述钳位电路通过选通反向、正向或者其结合接入的二极管，预设第一钳位阈值和第二钳位阈值。优选的，所述钳位电路根据组合逻辑控制信号选通反向、正向或者其结合接入的二极管，预设第一钳位阈值和第二钳位阈值。优选的，所述第二钳位阈值等于所述第一钳位阈值与第一电压之和。优选的，所述钳位电路包括选通模块和钳位模块；选通模块，用于根据组合逻辑控制信号选通所述第一钳位阈值和所述第二钳位阈值；钳位模块，用于根据所述选通的第一钳位阈值对所述中间电压进行钳位，以及将所述开启电压钳位至所述第二钳位阈值。优选的，所述钳位模块包括第四MOS管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管；所述二极管均选用齐纳二极管；所述第一二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管依次串联；第一二极管、第三二极管、第四二极管为反向接入；第五二极管、第六二极管为正向接入；第一二极管的负极用于接收中间电压；第六二极管的负极接公共参考地；第二二极管的正极连接第三二极管的负极；第二二极管的负极连接第四MOS管的源极；第四MOS管的栅极和漏极短接；第四MOS管的漏极用于接收开启电压；第四MOS管的栅极和源极之间的电压差为第一电压；所述选通模块包括第一选通开关，第二选通开关、第三选通开关；第一选通开关的漏极连接所述第三二极管和第四二极管之间的节点，第一选通开关的源极接地；第二选通开关的漏极连接所述第四二极管和第五二极管之间的节点，第二选通开关的源极接地；第三选通开关的漏极连接所述第五二极管和第六二极管之间的节点，第三选通开关的源极接地；所述第一选通开关的栅极、第二选通开关的栅极、第三选通开关的栅极用于接收组合逻辑控制信号。优选的，所述电平传输电路包括传输模块和泄放模块；所述传输模块包括第一MOS管、第二MOS管；所述第一MOS管源极连接第二MOS管的源极，第一MOS管栅极连接第二MOS管的栅极，第一MOS管的漏极用于接收输入电平信号，第二MOS管的漏极用于输出检测电平，第一MOS管的源极和第二MOS管的源极之间取节点用于输出中间电压，第一MOS管的栅极和第二MOS管的栅极之间取节点用于接收开启电压；所述第一MOS管漏极、源极之间的电流与所述所述第四MOS管栅极、源极之间的电流成比例关系；所述泄放模块包括第三MOS管、第一电阻；所述第一电阻的一端连接第三MOS管的漏极，第三MOS管的源极接地，第一电阻的另一端连接传输模块中第二MOS管的漏极，第三MOS管的栅极用于接收使能开关控制信号；所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管，均选用低导通阻抗器件。优选的，所述的开环电压检测系统，其特征在于，还包括开启电压产生电路；开启电压产生电路，用于将接收的所述中间电压抬高电压幅值，产生用于开启电平传输电路的开启电压；当所述输入电平信号消失时，开启电压产生电路停止产生开启电压，电平传输电路关闭，同时泄放电平传输电路输出端的电流。采用本专利技术提供的开环电压检测系统，由于本专利技术设计在电平传输电路时，所包括的传输模块和泄放模块，使用的MOS管均为低导通阻抗器件，例如可优选NDMOS管，因此当输入电平信号处于安全阈值内时，传输模块可实现将其以超低损耗输出，当输入电平信号超出安全阈值时，传输模块将经钳位电路钳位后的中间电压作为检测电平，同样以超低损耗输出，确保检测电平跟随输入电平信号的变化，另外，泄放模块负责在系统关闭时，将电平传输电路中的电流泄放，以免对使用检测电平的外部应用系统产生影响。另一方面，为了实现输出处于安全阈值内的检测电平，本专利技术在设计钳位电路时，通过串联若干二极管，对中间电压钳位，当输入电平信号处于安全阈值时，钳位电路没有动作，电平传输电路将等于输入电平信号的中间电压作为检测电平，以超低损耗直接输出，当输入电平信号超出安全阈值时，即中间电压超出安全阈值时，钳位电路将中间电压钳位至第一钳位阈值，保证电平传输电路输出的检测电平为安全的、稳定的，工作在安全阈值内的电平。此外，中间电压被钳位之后，输入电平信号和中间电压之间会出现一定的电压差，传输模块中第一MOS管的漏源极间会出现过大的电流，为避免该电流对第一MOS管造成损坏，以及避免当本专利技术在检测不同的输入电平信号时，该电流影响检测效果，因此需要对第一MOS管的漏源极间的电流(即输入电平信号和中间电压之间的电流)进行控制，为此，本钳位电路在将中间电压钳位至第一钳位阈值的同时，将开启电压钳位至第二钳位阈值，使第四MOS管与第一MOS形成电流镜，进而可通过控制第四MOS管漏源极之间的电流，将第一MOS管漏源极间控制在所需的、且有效的范围内，确保电平传输电路的安全，进一步保证输出的检测电平为安全的、稳定的，工作在安全阈值内的电平。此外，为实现根据不同的钳位需求，本钳位电路在串联二极管时，通过反向接入和正向接入不同数量的二极管，当二极管导通时，通过叠加相应数量的各个二极管的反向击穿电压和正向导通电压，进而实现按需求预设钳位阈值；且为提高钳位阈值选择的便捷性，本专利技术可根据组合逻辑控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开环电压检测系统,其特征在于，包括：电平传输电路(101)，用于根据接收的输入电平信号(USBIN)，产生并输出中间电压(VMID)，并在开启电压(VON)的控制下导通，输出处于安全阈值内的检测电平(USB_SNS)；钳位电路(102)，用于将中间电压(VMID)和开启电压(VON)钳位，当所述输入电平信号(USBIN)超出安全阈值时，所述钳位电路(102)将中间电压(VMID)钳位至第一钳位阈值，同时通过将开启电压(VON)钳位至第二钳位阈值，控制输入电平信号(USBIN)和中间电压(VMID)之间的电流大小。

【技术特征摘要】
2016.10.11 CN 2016108874987;2016.10.11 CN 201621111.一种开环电压检测系统,其特征在于，包括：电平传输电路(101)，用于根据接收的输入电平信号(USBIN)，产生并输出中间电压(VMID)，并在开启电压(VON)的控制下导通，输出处于安全阈值内的检测电平(USB_SNS)；钳位电路(102)，用于将中间电压(VMID)和开启电压(VON)钳位，当所述输入电平信号(USBIN)超出安全阈值时，所述钳位电路(102)将中间电压(VMID)钳位至第一钳位阈值，同时通过将开启电压(VON)钳位至第二钳位阈值，控制输入电平信号(USBIN)和中间电压(VMID)之间的电流大小。2.根据权利要求1所述的开环电压检测系统，其特征在于，所述钳位电路(102)通过将中间电压(VMID)和所述第一钳位阈值进行比较，判断所述输入电平信号(USBIN)是否处于安全阈值内；当所述中间电压(VMID)小于第一钳位阈值时，所述输入电平信号(USBIN)处于安全阈值内，所述电平传输电路(101)将所述中间电压(VMID)作为检测电平(USB_SNS)输出；当所述中间电压(VMID)等于第一钳位阈值时，所述输入电平信号(USBIN)等于安全阈值，所述中间电压(VMID)等于所述输入电平信号(USBIN)；所述电平传输电路(101)将所述中间电压(VMID)作为检测电平(USB_SNS)输出；当所述中间电压(VMID)大于第一钳位阈值时，所述输入电平信号(USBIN)超出安全阈值，所述钳位电路(102)将所述中间电压(VMID)钳位至第一钳位阈值，所述电平传输电路(101)将所述钳位后的中间电压(VMID)作为检测电平(USB_SNS)输出。3.根据权利要求1或2所述的开环电压检测系统，其特征在于，所述钳位电路(102)通过在所述中间电压(VMID)与地之间，以及在所述开启电压(VON)与地之间串联若干二极管，对所述中间电压(VMID)和所述开启电压(VON)进行钳位。4.根据权利要求3所述的开环电压检测系统，其特征在于，所述钳位电路(102)通过选通反向、正向或者其结合接入的二极管，预设第一钳位阈值和第二钳位阈值。5.根据权利要求4所述的开环电压检测系统，其特征在于，所述钳位电路(102)根据组合逻辑控制信号选通反向、正向或者其结合接入的二极管，预设第一钳位阈值和第二钳位阈值。6.根据权利要求1或5所述的开环电压检测系统，其特征在于，所述第二钳位阈值等于所述第一钳位阈值与第一电压之和。7.根据权利要求6所述的开环电压检测系统，其特征在于，所述钳位电路(102)包括选通模块和钳位模块；选通模块，用于根据组合逻辑控制信号选通所述第一钳位阈值和所述第二钳位阈值；钳位模块，用于根据所述选通的第一钳位阈值对所述中间电压(VMID)进行钳位，以及将所述开启电压(VON)钳位至所述第二钳位阈值。8.根据权利要求7所述的开环电压检测系统，其特征在于，所述钳位模块包括第四MOS管(MN4)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第五二极管(D5)、第六二极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨靖，刘柳，梅当民，
申请(专利权)人：英特格灵芯片天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12