本實(shí)用新型涉及電路信號(hào)處理，尤其涉及一種開(kāi)環(huán)電壓檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在應(yīng)用于OTG負(fù)載的充電器設(shè)備中，需要具有雙向?qū)üδ艿呢?fù)載開(kāi)關(guān)電路，既能夠滿足電源對(duì)主機(jī)設(shè)備進(jìn)行充電，也要能夠?qū)崿F(xiàn)接入OTG負(fù)載時(shí)主機(jī)設(shè)備對(duì)OTG負(fù)載的充電實(shí)施,當(dāng)系統(tǒng)判斷傳輸線連接狀態(tài)是OTG負(fù)載亦或是電源適配器時(shí)，需要一個(gè)能夠感應(yīng)接入信號(hào)的穩(wěn)定安全的檢測(cè)電平，來(lái)對(duì)雙向?qū)ㄘ?fù)載開(kāi)關(guān)進(jìn)行選通控制；

在USB接口插入時(shí)，暴露在外部環(huán)境中的芯片引腳很大可能會(huì)引入超過(guò)芯片能夠承受住的高壓脈沖甚至是浪涌電平,在這種情況下，對(duì)超過(guò)安全閾值的電平信號(hào)需要進(jìn)行鉗位，使主機(jī)系統(tǒng)只接收到有效電平的檢測(cè)信號(hào)，對(duì)于不安全的高壓進(jìn)行鉗位隔離。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種開(kāi)環(huán)電壓檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)USB端口接入負(fù)載時(shí)的有效電平判斷，同時(shí)對(duì)高于安全閾值的電平信號(hào)進(jìn)行鉗位，以實(shí)現(xiàn)對(duì)接入電平感應(yīng)標(biāo)識(shí)的同時(shí)，對(duì)主機(jī)的電平保護(hù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種開(kāi)環(huán)電壓檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：

電平傳輸電路，用于根據(jù)接收的輸入電平信號(hào)，產(chǎn)生并輸出中間電壓，并在開(kāi)啟電壓的控制下導(dǎo)通，輸出處于安全閾值內(nèi)的檢測(cè)電平；

鉗位電路，用于將中間電壓和開(kāi)啟電壓鉗位，當(dāng)所述輸入電平信號(hào)超出安全閾值時(shí)，所述鉗位電路將中間電壓鉗位至第一鉗位閾值，同時(shí)通過(guò)將開(kāi)啟電壓鉗位至第二鉗位閾值，控制輸入電平信號(hào)和中間電壓之間的電流大小。

優(yōu)選的，所述鉗位電路通過(guò)將中間電壓和所述第一鉗位閾值進(jìn)行比較，判斷所述輸入電平信號(hào)是否處于安全閾值內(nèi)；

當(dāng)所述中間電壓小于第一鉗位閾值時(shí)，所述輸入電平信號(hào)處于安全閾值內(nèi)，所述電平傳輸電路將所述中間電壓作為檢測(cè)電平輸出；

當(dāng)所述中間電壓等于第一鉗位閾值時(shí)，所述輸入電平信號(hào)等于安全閾值，所述中間電壓等于所述輸入電平信號(hào)；所述電平傳輸電路將所述中間電壓作為檢測(cè)電平輸出；

當(dāng)所述中間電壓大于第一鉗位閾值時(shí)，所述輸入電平信號(hào)超出安全閾值，所述鉗位電路將所述中間電壓鉗位至第一鉗位閾值，所述電平傳輸電路將所述鉗位后的中間電壓作為檢測(cè)電平輸出。

優(yōu)選的，所述鉗位電路通過(guò)在所述中間電壓與地之間，以及在所述開(kāi)啟電壓與地之間串聯(lián)若干二極管，對(duì)所述中間電壓和所述開(kāi)啟電壓進(jìn)行鉗位。

優(yōu)選的，所述鉗位電路通過(guò)選通反向、正向或者其結(jié)合接入的二極管，預(yù)設(shè)第一鉗位閾值和第二鉗位閾值。

優(yōu)選的，所述鉗位電路根據(jù)組合邏輯控制信號(hào)選通反向、正向或者其結(jié)合接入的二極管，預(yù)設(shè)第一鉗位閾值和第二鉗位閾值。

優(yōu)選的，所述第二鉗位閾值等于所述第一鉗位閾值與第一電壓之和。

優(yōu)選的，所述鉗位電路包括選通模塊和鉗位模塊；

選通模塊，用于根據(jù)組合邏輯控制信號(hào)選通所述第一鉗位閾值和所述第二鉗位閾值；

鉗位模塊，用于根據(jù)所述選通的第一鉗位閾值對(duì)所述中間電壓進(jìn)行鉗位，以及將所述開(kāi)啟電壓鉗位至所述第二鉗位閾值。

優(yōu)選的，所述鉗位模塊包括第四MOS管、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第五二極管、第六二極管；所述二極管均選用齊納二極管；

所述第一二極管、第三二極管、第四二極管、第五二極管、第六二極管依次串聯(lián)；第一二極管、第三二極管、第四二極管為反向接入；第五二極管、第六二極管為正向接入；第一二極管的負(fù)極用于接收中間電壓；第六二極管的負(fù)極接公共參考地；第二二極管的正極連接第三二極管的負(fù)極；第二二極管的負(fù)極連接第四MOS管的源極；第四MOS管的柵極和漏極短接；第四MOS管的漏極用于接收開(kāi)啟電壓；

第四MOS管的柵極和源極之間的電壓差為第一電壓；

所述選通模塊包括第一選通開(kāi)關(guān)，第二選通開(kāi)關(guān)、第三選通開(kāi)關(guān)；

第一選通開(kāi)關(guān)的漏極連接所述第三二極管和第四二極管之間的節(jié)點(diǎn)，第一選通開(kāi)關(guān)的源極接地；第二選通開(kāi)關(guān)的漏極連接所述第四二極管和第五二極管之間的節(jié)點(diǎn)，第二選通開(kāi)關(guān)的源極接地；第三選通開(kāi)關(guān)的漏極連接所述第五二極管和第六二極管之間的節(jié)點(diǎn)，第三選通開(kāi)關(guān)的源極接地；所述第一選通開(kāi)關(guān)的柵極、第二選通開(kāi)關(guān)的柵極、第三選通開(kāi)關(guān)的柵極用于接收組合邏輯控制信號(hào)。

優(yōu)選的，所述電平傳輸電路包括傳輸模塊和泄放模塊；

所述傳輸模塊包括第一MOS管、第二MOS管；

所述第一MOS管源極連接第二MOS管的源極，第一MOS管柵極連接第二MOS管的柵極，第一MOS管的漏極用于接收輸入電平信號(hào)，第二MOS管的漏極用于輸出檢測(cè)電平，第一MOS管的源極和第二MOS管的源極之間取節(jié)點(diǎn)用于輸出中間電壓，第一MOS管的柵極和第二MOS管的柵極之間取節(jié)點(diǎn)用于接收開(kāi)啟電壓；所述第一MOS管漏極、源極之間的電流與所述所述第四MOS管柵極、源極之間的電流成比例關(guān)系；

所述泄放模塊包括第三MOS管、第一電阻；

所述第一電阻的一端連接第三MOS管的漏極，第三MOS管的源極接地，第一電阻的另一端連接傳輸模塊中第二MOS管的漏極，第三MOS管的柵極用于接收使能開(kāi)關(guān)控制信號(hào)；

所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管，均選用低導(dǎo)通阻抗器件。

優(yōu)選的，所述的開(kāi)環(huán)電壓檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，還包括開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路；

開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路，用于將接收的所述中間電壓抬高電壓幅值，產(chǎn)生用于開(kāi)啟電平傳輸電路的開(kāi)啟電壓；當(dāng)所述輸入電平信號(hào)消失時(shí)，開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路停止產(chǎn)生開(kāi)啟電壓，電平傳輸電路關(guān)閉，同時(shí)泄放電平傳輸電路輸出端的電流。

采用本實(shí)用新型提供的開(kāi)環(huán)電壓檢測(cè)系統(tǒng)，由于本實(shí)用新型設(shè)計(jì)在電平傳輸電路時(shí)，所包括的傳輸模塊和泄放模塊，使用的MOS管均為低導(dǎo)通阻抗器件，例如可優(yōu)選NDMOS管，因此當(dāng)輸入電平信號(hào)處于安全閾值內(nèi)時(shí)，傳輸模塊可實(shí)現(xiàn)將其以超低損耗輸出，當(dāng)輸入電平信號(hào)超出安全閾值時(shí)，傳輸模塊將經(jīng)鉗位電路鉗位后的中間電壓作為檢測(cè)電平，同樣以超低損耗輸出，確保檢測(cè)電平跟隨輸入電平信號(hào)的變化，另外，泄放模塊負(fù)責(zé)在系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，將電平傳輸電路中的電流泄放，以免對(duì)使用檢測(cè)電平的外部應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

另一方面，為了實(shí)現(xiàn)輸出處于安全閾值內(nèi)的檢測(cè)電平，本實(shí)用新型在設(shè)計(jì)鉗位電路時(shí)，通過(guò)串聯(lián)若干二極管，對(duì)中間電壓鉗位，當(dāng)輸入電平信號(hào)處于安全閾值時(shí)，鉗位電路沒(méi)有動(dòng)作，電平傳輸電路將等于輸入電平信號(hào)的中間電壓作為檢測(cè)電平，以超低損耗直接輸出，當(dāng)輸入電平信號(hào)超出安全閾值時(shí)，即中間電壓超出安全閾值時(shí)，鉗位電路將中間電壓鉗位至第一鉗位閾值，保證電平傳輸電路輸出的檢測(cè)電平為安全的、穩(wěn)定的，工作在安全閾值內(nèi)的電平。

此外，中間電壓被鉗位之后，輸入電平信號(hào)和中間電壓之間會(huì)出現(xiàn)一定的電壓差，傳輸模塊中第一MOS管的漏源極間會(huì)出現(xiàn)過(guò)大的電流，一則為避免該電流對(duì)第一MOS管造成損壞，二則當(dāng)本實(shí)用新型在檢測(cè)不同的輸入電平信號(hào)時(shí)，該電流會(huì)影響檢測(cè)效果，因此需要對(duì)第一MOS管的漏源極間的電流(即輸入電平信號(hào)和中間電壓之間的電流)進(jìn)行控制，為此，本鉗位電路在將中間電壓鉗位至第一鉗位閾值的同時(shí)，將開(kāi)啟電壓鉗位至第二鉗位閾值，使第四MOS管與第一MOS形成電流鏡，進(jìn)而可通過(guò)控制第四MOS管漏源極之間的電流，將第一MOS管漏源極間控制在所需的、且有效的范圍內(nèi)，確保電平傳輸電路的安全，進(jìn)一步保證輸出的檢測(cè)電平為安全的、穩(wěn)定的，工作在安全閾值內(nèi)的電平。

此外，為實(shí)現(xiàn)根據(jù)不同的鉗位需求，本鉗位電路在串聯(lián)二極管時(shí)，通過(guò)反向接入和正向接入不同數(shù)量的二極管，當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，通過(guò)疊加相應(yīng)數(shù)量的各個(gè)二極管的反向擊穿電壓和正向?qū)妷海M(jìn)而實(shí)現(xiàn)按需求預(yù)設(shè)鉗位閾值；且為提高鉗位閾值選擇的便捷性，本實(shí)用新型可根據(jù)組合邏輯控制信號(hào)的不同組合輸出，即可控制鉗位電路的選通模塊選通所需鉗位閾值。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種開(kāi)環(huán)電壓檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是電平傳輸電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是鉗位電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖3中開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路改進(jìn)后的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種開(kāi)環(huán)電壓檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)用新型提供的一種開(kāi)環(huán)電壓檢測(cè)系統(tǒng)，包括電平傳輸電路101、鉗位電路102、開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路103、組合邏輯控制電路104。

電平傳輸電路101根據(jù)接收的輸入電平信號(hào)USBIN，產(chǎn)生并輸出中間電壓VMID；當(dāng)輸入電平信號(hào)USBIN處于安全閾值內(nèi)時(shí)，電平傳輸電路101將中間電壓VMID作為檢測(cè)電平USB_SNS直接輸出；當(dāng)輸入電平信號(hào)USBIN超出安全閾值時(shí)，電平傳輸電路101將鉗位后的中間電壓VMID作為檢測(cè)電平USB_SNS進(jìn)行輸出；當(dāng)輸入電平信號(hào)USBIN消失時(shí)，電平傳輸電路101關(guān)閉，同時(shí)泄放電平傳輸電路101輸出端的電流。

開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路103根據(jù)接收的中間電壓VMID，產(chǎn)生開(kāi)啟電壓VON，用于控制電平傳輸電路101導(dǎo)通；當(dāng)輸入電平信號(hào)USBIN消失時(shí)，開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路103停止產(chǎn)生開(kāi)啟電壓VON，電平傳輸電路101關(guān)閉。

鉗位電路102接收中間電壓VMID，當(dāng)輸入電平信號(hào)USBIN超出安全閾值時(shí)，鉗位電路102將中間電壓VMID鉗位至第一鉗位閾值，同時(shí)將開(kāi)啟電壓VON鉗位至第二鉗位閾值。

組合邏輯控制電路104產(chǎn)生并輸出組合邏輯控制信號(hào)，控制鉗位電路102選通需要的第一鉗位閾值和第二鉗位閾值。

電平傳輸電路101根據(jù)接收的輸入電平信號(hào)USBIN，產(chǎn)生中間電壓VMID，并將中間電壓VMID分別輸出給鉗位電路102和開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路103；開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路103在差分時(shí)鐘信號(hào)clkn和clkp的驅(qū)動(dòng)下，將中間電壓VMID抬高一個(gè)時(shí)鐘幅值，產(chǎn)生用于控制電平傳輸電路101導(dǎo)通的開(kāi)啟電壓VON；另一方面，鉗位電路102接收到中間電壓VMID后，當(dāng)中間電壓VMID處于安全閾值內(nèi)時(shí)，鉗位電路102對(duì)中間電壓VMID不發(fā)生鉗位作用，此時(shí)電平傳輸電路101將中間電壓VMID作為檢測(cè)電平USB_SNS直接輸出；當(dāng)中間電壓VMID超出安全閾值時(shí)，鉗位電路102根據(jù)組合邏輯控制電路104輸出的組合邏輯控制信號(hào)，將中間電壓VMID鉗位至第一鉗位閾值，電平傳輸電路101將經(jīng)鉗位后的中間電壓VMID作為檢測(cè)電平USB_SNS輸出；此外，鉗位電路102在將中間電壓VMID鉗位至第一鉗位閾值的同時(shí)，將開(kāi)啟電壓VON鉗位至第二鉗位閾值，進(jìn)一步保證電平傳輸電路101穩(wěn)定地輸出檢測(cè)電平USB_SNS；當(dāng)輸入電平信號(hào)USBIN消失時(shí)，開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路103在外部應(yīng)用的使能信號(hào)的控制下，停止輸出開(kāi)啟電壓VON，此時(shí)電平傳輸電路101關(guān)閉，同時(shí)將電平傳輸電路101輸出端的電流泄放。

圖2是電平傳輸電路101的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，電平傳輸電路101包括傳輸模塊和泄放模塊。

傳輸模塊包括MOS管MN1、MOS管MN2。

其中，MOS管MN1源極連接MOS管MN2的源極，MOS管MN1柵極連接MOS管MN2的柵極，MOS管MN1的漏極用于接收輸入電平信號(hào)USBIN，MOS管MN2的漏極用于輸出檢測(cè)電平USB_SNS，MOS管MN1的源極和MOS管MN2的源極之間取節(jié)點(diǎn)用于輸出中間電壓VMID，MOS管MN1的柵極和MOS管MN2的柵極之間取節(jié)點(diǎn)用于接收開(kāi)啟電壓VON。

其中，泄放模塊包括MOS管MN3、電阻R1。電阻R1的一端連接MOS管MN3的漏極，MOS管MN3的源極接地，電阻R1的另一端連接傳輸模塊中MOS管MN2的漏極，MOS管MN3的柵極用于接收使能開(kāi)關(guān)控制信號(hào)ENB。

上述MOS管MN1、MOS管MN2、MOS管MN3，均選用低導(dǎo)通阻抗器件，本實(shí)施例優(yōu)選NDMOS管，實(shí)現(xiàn)輸入電平信號(hào)USBIN的超低損耗傳輸，確保檢測(cè)電平USB_SNS跟隨輸入電平信號(hào)USBIN的變化。

傳輸模塊根據(jù)接收的輸入電平信號(hào)USBIN，產(chǎn)生中間電壓VMID，并分別輸出給鉗位電路102和開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路103；傳輸模塊在開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路103輸出的開(kāi)啟電壓VON的控制下導(dǎo)通，且在鉗位電路102的控制下輸出穩(wěn)定的、安全的檢測(cè)電平USB_SNS；當(dāng)傳輸模塊關(guān)閉時(shí)，泄放模塊在外部應(yīng)用使能信號(hào)ENB的控制下將傳輸模塊輸出端的電流泄放。

由于本實(shí)施例中，MOS管MN1為開(kāi)關(guān)管，因此，當(dāng)傳輸模塊接收的USBIN處于安全閾值內(nèi)時(shí),傳輸模塊輸出的中間電壓VMID等于輸入電平信號(hào)USBIN，此時(shí)傳輸模塊將中間電壓VMID作為檢測(cè)電平USB_SNS以超低損耗直接輸出；當(dāng)輸入電平信號(hào)USBIN超出安全閾值時(shí)，鉗位電路102將中間電壓VMID鉗位至第一鉗位閾值，傳輸模塊將鉗位后的中間電壓VMID作為檢測(cè)電平USB_SNS以超低損耗輸出；當(dāng)輸入電平信號(hào)USBIN消失時(shí)，開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路103在外部應(yīng)用的控制下停止輸出開(kāi)啟電壓VON，進(jìn)而關(guān)閉傳輸模塊，此時(shí)泄放模塊在使能開(kāi)關(guān)控制信號(hào)ENB的控制下導(dǎo)通，將傳輸模塊輸出端的電流泄放。

圖3是鉗位電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，鉗位電路102包括鉗位模塊和選通模塊。

鉗位模塊包括MOS管MN4、二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6；MOS管MN4為NDMOS管。所述二極管均選用齊納二極管。

其中，二極管D1、二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6依次串聯(lián)；二極管D1、二極管D3、二極管D4為反向接入；二極管D5、二極管D6為正向接入；二極管D1的負(fù)極用于接收中間電壓VMID；二極管D6的負(fù)極接公共參考地；二極管D2的正極連接二極管D3的負(fù)極；二極管D2的負(fù)極連接MOS管MN4的源極；MOS管MN4的柵極和漏極短接；MOS管MN4的漏極連接電平傳輸電路101中MOS管MN1的柵極，接收開(kāi)啟電壓VON；MOS管MN4與MOS管MN1形成電流鏡。

選通模塊包括選通開(kāi)關(guān)MN21，選通開(kāi)關(guān)MN22、選通開(kāi)關(guān)MN23。所述選通開(kāi)關(guān)均選用NMOS管。

其中，選通開(kāi)關(guān)MN21的柵極用于接收開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp1，選通開(kāi)關(guān)MN21的漏極連接二極管D3和二極管D4之間的節(jié)點(diǎn)，選通開(kāi)關(guān)MN21的源極接公共參考地；選通開(kāi)關(guān)MN22的柵極用于接收開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp2，選通開(kāi)關(guān)MN22的漏極連接二極管D4和二極管D5之間的節(jié)點(diǎn)，選通開(kāi)關(guān)MN22的源極接公共參考地；選通開(kāi)關(guān)MN23的柵極用于接收開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp1，選通開(kāi)關(guān)MN23的漏極連接二極管D5和二極管D6之間的節(jié)點(diǎn)，選通開(kāi)關(guān)MN23的源極接公共參考地。

選通模塊根據(jù)開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp1、開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp2、開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp3的不同組合輸出，選通相應(yīng)數(shù)量的二極管，從而預(yù)設(shè)第一鉗位閾值和第二鉗位閾值；第一鉗位閾值等于輸入電平USBIN的安全閾值；第二鉗位閾值等于第一鉗位閾值與第一電壓之和，其中，第一電壓為MOS管MN4柵極和源極間的電壓差VGS。

鉗位模塊將接收的中間電壓VMID與第一鉗位閾值比較，當(dāng)中間電壓VMID不大于第一鉗位閾值時(shí)，鉗位電路102對(duì)中間電壓VMID和開(kāi)啟電壓VON均不發(fā)生鉗位作用；當(dāng)中間電壓VMID大于第一鉗位閾值時(shí)，鉗位電路102將中間電壓VMID鉗位至第一鉗位閾值。

由于對(duì)中間電壓VMID鉗位后，輸入電平信號(hào)USBIN和中間電壓VMID之間會(huì)有一定的壓差，會(huì)導(dǎo)致MOS管MN1漏極和源極之間產(chǎn)生過(guò)大的電流(即輸入電平信號(hào)USBIN到中間電壓VMID的電流)，會(huì)造成MOS管MN1的損壞，并且當(dāng)要求檢測(cè)特定值的輸入電平信號(hào)USBIN時(shí)，MOS管MN1漏極和源極之間的電流不能超過(guò)相應(yīng)的電流值,否則將影響輸入電平信號(hào)USBIN的檢測(cè)，以及檢測(cè)電平USB_SNS的輸出；

為此，在對(duì)中間電壓VMID鉗位的同時(shí)，將開(kāi)啟電壓VON鉗位至所需的第二鉗位閾值；開(kāi)啟電壓VON經(jīng)鉗位后，MOS管MN4和MOS管MN1形成電流鏡關(guān)系，MOS管MN4的漏極、源極之間的電流與MOS管MN1的漏極、源極之間的電流則存在穩(wěn)定的比例關(guān)系，因此可依據(jù)該比例關(guān)系，通過(guò)控制MOS管MN4的漏極和源極之間的電流，將MOS管MN1的漏極和源極之間的電流控制在所需的，且有效的工作范圍內(nèi)，例如：本實(shí)施例中，MOS管MN4的漏極、源極之間的電流與MOS管MN1的漏極、源極之間的電流的比例設(shè)計(jì)為：1:100，當(dāng)將MOS管MN4的漏極、源極之間的電流控制為10uA時(shí)，MOS管MN1的漏極、源極之間的電流1mA；在其他應(yīng)用中，MOS管MN4的漏極、源極之間的電流與MOS管MN1的漏極、源極之間的電流的比例關(guān)系，可根據(jù)需求進(jìn)行不同的調(diào)整。

以下是中間電壓VMID和開(kāi)啟電壓VON的鉗位過(guò)程：

首先，預(yù)設(shè)第一鉗位閾值和第二鉗位閾值。由于工藝不同，二極管的反向擊穿電壓一般為5V-7V，正向?qū)妷阂话銥?.5V-0.7V；本實(shí)施例優(yōu)選的二極管，反向擊穿電壓都為6V，正向電壓都為0.6V；當(dāng)選通模塊根據(jù)開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp1、開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp2、開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp3的不同組合輸出，選通相應(yīng)數(shù)量的反向接入二極管和正向接入二極管，從而設(shè)置第一鉗位閾值、第二鉗位閾值；各種第一鉗位閾值和第二鉗位閾值的預(yù)設(shè)過(guò)程為：

當(dāng)開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp1為低、開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp2為低、開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp3為低時(shí)，選通開(kāi)關(guān)MN21斷開(kāi)，選通開(kāi)關(guān)MN22斷開(kāi)、選通開(kāi)關(guān)MN23斷開(kāi)，二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6均導(dǎo)通，第一鉗位閾值：6V*3+0.6V＝19.2V；第二鉗位閾值：19.2V+VGS，VGS為MOS管MN4柵源極電壓差，即第一電壓的值；

當(dāng)開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp1為低、開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp2為低、開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp3為高時(shí)，選通開(kāi)關(guān)MN21斷開(kāi)，選通開(kāi)關(guān)MN22斷開(kāi)、選通開(kāi)關(guān)MN23導(dǎo)通，二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5均導(dǎo)通，二極管D6被短路，第一鉗位閾值：6V*3+0.6V*1＝18.6V；第二鉗位閾值：18.6V+VGS；

當(dāng)開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp1為低、開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp2為高、開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp3為低時(shí)，選通開(kāi)關(guān)MN21斷開(kāi)，選通開(kāi)關(guān)MN22導(dǎo)通，選通開(kāi)關(guān)MN23斷開(kāi)，二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4均導(dǎo)通，二極管D5、二極管D6被短路，第一鉗位閾值：6V*3＝18V；第二鉗位閾值：18V+VGS，VGS為第一電壓的值；

當(dāng)開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp1為高、開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp2為低、開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp3為低時(shí)，選通開(kāi)關(guān)MN21導(dǎo)通，選通開(kāi)關(guān)MN22斷開(kāi)、選通開(kāi)關(guān)MN23斷開(kāi)，二極管D1、二極管D2、二極管D3導(dǎo)通，二極管D4、二極管D5、二極管D6被短路，第一鉗位閾值：6V*2＝12V；第二鉗位閾值：12V+VGS。

在其他實(shí)際應(yīng)用中，鉗位電路102可根據(jù)實(shí)際需求采用更多的二極管，設(shè)置更多的鉗位閾值以供選擇。

預(yù)設(shè)第一鉗位閾值、第二鉗位閾值，例如：第一鉗位閾值為：6V*3+0.6V＝19.2V時(shí)；第二鉗位閾值為：19.2V+VGS；

當(dāng)鉗位模塊接收的中間電壓VMID小于19.2V時(shí)，二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6都沒(méi)有動(dòng)作，電平傳輸電路101將中間電壓VMID作為檢測(cè)電平USB_SNS直接輸出；

當(dāng)鉗位模塊接收的中間電壓VMID等于19.2V時(shí)，二極管D1、二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6都導(dǎo)通，此時(shí)中間電壓VMID的值就是鉗位閾值，同樣地，電平傳輸電路101將中間電壓VMID作為檢測(cè)電平USB_SNS直接輸出；

當(dāng)鉗位模塊接收的中間電壓VMID大于19.2V時(shí)，二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6都導(dǎo)通，將中間電壓VMID鉗位至19.2V，同時(shí)，將開(kāi)啟電壓VON鉗位至19.2V+VGS，此時(shí)MOS管MN4漏極和源極之間的電流為20uA，MOS管MN1漏極和源極之間的電流為2mA。

圖4是開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路103的電路結(jié)構(gòu)示意圖。由于電平傳輸電路101中的傳輸模塊采用NDMOS作為導(dǎo)通開(kāi)關(guān)，需要柵極的電位高于源極電壓，而輸入電平信號(hào)USBIN是外部提供的最高電壓，為了使電平傳輸電路101中的傳輸模塊導(dǎo)通，MOS管MN1和MOS管MN2的柵極需得到更高的電壓，例如：USBIN＝10V時(shí)，則MOS管MN1和MOS管MN2需要的柵極接15V的電壓才能驅(qū)動(dòng)，因此本實(shí)施例的開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路103需采用電荷泵的結(jié)構(gòu)方式。

如圖4所示，開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路103包括MOS管MN5、MOS管MN6、MOS管MN7、MOS管MN8、MOS管MN9、MOS管MP1、MOS管MP2、電容C1、電容C2。

電容C1的一端用于接收時(shí)鐘信號(hào)clkn，電容C1的另一端連接MOS管MN5的漏極、MOS管MP1的漏極、MOS管MN6的柵極、MOS管MP2的柵極和MOS管MN7的漏極，MOS管MN7的源極接地；電容C2的一端用于接收時(shí)鐘信號(hào)clkp，時(shí)鐘信號(hào)clkp和時(shí)鐘信號(hào)clkn為一對(duì)差分時(shí)鐘信號(hào)，電容C2的另一端連接MOS管MP1的柵極、MOS管MP2的漏極、MOS管MN5的柵極、MOS管MN6的漏極和MOS管MN8的漏極，MOS管MN8的源極接地，MOS管MN5的源極連接MOS管MN6的源極，MOS管MN5的源極和MOS管MN6的源極之間取節(jié)點(diǎn)用于接收中間電壓VMID，MOS管MP1的源極連接MOS管MP2的源極和MOS管MN9的漏極，MOS管MN9的漏極用于輸出開(kāi)啟電壓VON，MOS管MN7的柵極、MOS管MN8的柵極、MOS管MN9的柵極均由使能開(kāi)關(guān)控制信號(hào)ENB控制導(dǎo)通。

開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路103接收到中間電壓VMID后，在差分時(shí)鐘信號(hào)clkn和clkp驅(qū)動(dòng)下工作。

clkn和clkp為相位相反的兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)clkn為低電平，clkp為高時(shí)，MOS管MN5和MOS管MP2導(dǎo)通，MOS管MN5漏極電壓等于VMID，對(duì)電容C1充電(直至正端變?yōu)閂MID)，同時(shí)MOS管MP2的漏極電壓等于VON(即輸出)。當(dāng)clkn高電平，clkp為低時(shí)，MOS管MN6和MOS管MP1導(dǎo)通，同時(shí)MOS管MN6的漏極(即MOS管MP2的漏極)電壓等于VMID，對(duì)電容C2充電(直至正端變?yōu)閂MID)，同時(shí)MOS管MP1漏極(即MOS管MN5漏極)電壓等于VON(即輸出)。

因此，當(dāng)clkn從低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)(即clkp從高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí))，MOS管MN6導(dǎo)通，電容C1正端的電壓從VMID升高到VMID+VCLK，此時(shí)，MOS管MP1導(dǎo)通，隨之開(kāi)啟電壓VON也從VMID升高到VMID+VCLK；

當(dāng)clkp從低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)(即clkn從高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí))，MOS管MN5導(dǎo)通，電容C2正端的電壓從VMID升高到VMID+VCLK，此時(shí)，MOS管MP2導(dǎo)通，隨之開(kāi)啟電壓VON也從VMID升高到VMID+VCLK。

通過(guò)以上過(guò)程，時(shí)鐘信號(hào)clkn和clkp的高低電平往復(fù)切換，使開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路103產(chǎn)生穩(wěn)定的、高于輸入電平信號(hào)USBIN的開(kāi)啟電壓VON，用于開(kāi)關(guān)控制電平傳輸電路101導(dǎo)通。

當(dāng)輸入電平信號(hào)USBIN消失時(shí)，MOS管MN7、MOS管MN8、MOS管MN9均在使能開(kāi)關(guān)控制信號(hào)ENB的控制下導(dǎo)通，時(shí)鐘信號(hào)clkn經(jīng)MOS管MN7接地，時(shí)鐘信號(hào)clkp經(jīng)MOS管MN8接地，MOS管MN9將開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路103中的電流泄放，開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路103停止輸出開(kāi)啟電壓VON，電平傳輸電路101也隨之關(guān)閉。

為便于實(shí)現(xiàn)多種第一鉗位閾值、第二鉗位閾值的選擇，圖1中所示的組合邏輯控制電路104，可根據(jù)鉗位電路102的需求，產(chǎn)生包含多個(gè)開(kāi)關(guān)控制電平的組合邏輯控制信號(hào)；本實(shí)施例中，組合邏輯控制電路104產(chǎn)生的組合邏輯控制信號(hào)包括開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp1、開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp2、開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp3。

用0表示低電平，1表示高電平，則開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp1、開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp2、開(kāi)關(guān)控制電平Vclamp3的組合方式Vclamp1/Vclamp2/Vclamp3有：000、001、010、011、100、101、110、111。根據(jù)鉗位電路102的實(shí)際連接關(guān)系，組合邏輯控制信號(hào)100、101、110、111設(shè)置的鉗位閾值都為12V，因此是等效的，所以只取100、101、110、111其中一個(gè)作為輸出即可，同樣的，010、011是等效的，設(shè)置的鉗位閾值都為18V，因此選擇010或011作為輸出即可。

在其他實(shí)際應(yīng)用中，組合邏輯控制電路104可根據(jù)需求產(chǎn)生由更多的開(kāi)關(guān)控制電平組合而成的組合邏輯控制信號(hào)。

圖5是在開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路103經(jīng)改進(jìn)后的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，通過(guò)在各個(gè)高壓路徑接入保護(hù)電阻，得到的具有高壓節(jié)點(diǎn)保護(hù)作用、和高使用壽命更長(zhǎng)和可靠性更高的開(kāi)啟電壓產(chǎn)生電路。

所述保護(hù)電阻包括電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11和電阻R12。

其中，電容C1的一端用于接收時(shí)鐘信號(hào)clkn，電容C1的另一端與MOS管MN7的漏極之間串聯(lián)電阻R2、電阻R3，MOS管MN5的漏極和MOS管MP1的漏極之間串聯(lián)電阻R4、電阻R5，電阻R2、電阻R3之間的節(jié)點(diǎn)與電阻R4、電阻R5之間的節(jié)點(diǎn)連接；電容C2的一端用于接收時(shí)鐘信號(hào)clkp，電容C2另一端與MOS管MN8的漏極之間串聯(lián)電阻R10、電阻R11，MOS管MN6的漏極和MOS管MP2的漏極之間串聯(lián)電阻R8、電阻R9，電阻R8、電阻R9之間的節(jié)點(diǎn)與電阻R10、電阻R11之間的節(jié)點(diǎn)連接，電阻R6的一端連接MOS管MN5的源極和MOS管MN6的源極，電阻R6的另一端用于接收中間電壓VMID，電阻R7的一端連接MOS管MP1的源極和MOS管MP2的源極，電阻R7的另一端與MOS管MN9的漏極之間串聯(lián)電阻R12，電阻R7和電阻R12之間的節(jié)點(diǎn)用于輸出開(kāi)啟電壓VON。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。