一种上电清零和欠压锁定启动电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种上电清零和欠压锁定启动电路，其用于在电子系统的控制/转换器内控制该控制/转换器的主体组件的关断/清零状态，所述电路包括：分压检测模块；自带基准比较器；施密特触发器；低压电源模块；低压偏置电流源；高压偏置电流源；以及与所述分压检测模块连接以用于切换分压比例的开关管。本实用新型专利技术实现了当控制/转换器的电源的电压低于自带基准比较器的内部基准电压时，使整个控制/转换器处在清零复位状态。本实用新型专利技术还可以方便地通过对上述分压检测模块、自带基准比较器、低压电源模块、低压偏置电流源和高压偏置电流源等的内部参数进行设置，从而使这些部件的电流消耗极低，进而使控制/转换器维持启动前消耗极微弱的泄放电流。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及集成电路领域，尤其涉及一种上电清零和欠压锁定启动电路。
技术介绍
众所周知，上电清零和欠压锁定(UVLO)启动电路广泛应用在许多电子系统上，其作用在于，防止系统在上电时内部状态机存在不确定或不正常工作状态，或者系统在建立稳定状态前承受强烈的瞬态冲击等，导致系统结果不正确，甚或失效损坏。因此，理论上，系统开机启动时都有必要上电清零，一般地，从简化系统设计的角度考虑，大多都会采用UVLO方式实现上电清零，以保持一个安全平稳的启动过程。电子系统一般会规定其最小安全工作电压。当电源供应不足或电源发生故障时，电源电压低于该阈值时，系统正常的工作参数可能未建立，或者是不可靠的，因此在这种条件下保持关断静默的状态是有必要的，也就是一般意义上的UVLO状态。通常情况下，电子系统内部会建立输入电压检测电路，以确认输入电压是否进入正常工作范围内，并输出指示信号给主体控制部分，以判断是否脱离清零复位模式，转换到正常工作模式，因此规范了系统的正常工作电压范围。另一方面，电子系统的工作电压范围也是可以灵活设定的。例如，系统在供电电压上升的开启阈值可以高于系统在供电电压降低的关断阈值，形成一个大范围的滞回。这样的启动模式通常应用在具有第二供电电源的系统中，系统在高出最小安全电压一定的压降后开始启动，由于通常情况下电源供应端都会带有较大的去耦电容，去耦电容上的电荷可维持系统正常工作一定时间，而其电压则在持续下降过程中，带动系统的自供电转换并进入稳态。下面结合图1所示的实施例，简要描述电子系统的上电启动过程。首先，输入AC加电，经过4个二极管整流，电容器滤波以后，得到一组带小幅纹波的高压直流电源Vbulk，此时，高压直流电源Vbulk通过电阻101给电容102充电，控制/转换器100内的上电清零和UVLO启动电路105实时检测电容102的正极电压VDD(该电压VDD同时也是控制/转换器100自身的电源)，当充电电压VDD尚未上升到高于上电清零和UVLO启动电路105的启动阈值Vthh时，上电清零和UVLO启动电路105输出的两组信号UVLOL与UVLOH，去关断控制/转换器100的主体组件106及其输出，这时整个系统都处于关断状态，控制/转换器100的电流放电强度取决并等同于上电清零和UVLO启动电路105的电流消耗微弱程度；当充电电压VDD上升到高于启动阈值Vthh后，低、高压输出逻辑信号UVLOL与UVLOH翻转，使主体组件106进入正常工作状态，系统完成启动，控制/转换器100消耗电流增大，此后，电压VDD改为主要由变压器辅助绕组104和二极管103维持；当系统电源关断或发生某种故障，使电压VDD降到低于上电清零和UVLO启动电路105的关断阈值vthl时，低、高压输出逻辑信号UVLOL与UVLOH再次翻转，控制/转换器100的主体组件106及其输出也再次被关断，系统回复清零状态，等待下一次启动。然而，上述的启动方式存在两个方面的制约，一是轻载效率/空载功耗，一是启动时间。现有技术中，一种不增加系统成本的解决办法，是对此两方面进行折中考虑，在尽量提升轻载效率，降低空载功耗的同时，使启动时间满足系统规格要求。如在图1所示实施例中，由于系统输入为市电高压，因而不管系统工作于何种状态，电阻101一直都会存在很高的压降，如果希望其上的功耗小一点，尤其是考虑轻载效率/空载功耗时，需要电阻101尽量大一点；但另一方面，启动时间也不能太长，不过由于另有去耦电容102对启动维持时间上的限制，电容102的容值不能太小，那么电阻101阻值也不能过大。因此，系统在轻载效率/空载功耗和启动时间上的折中也就主要体现在电阻101选值上的折中，那么此时如何尽量提升电阻101的充电(上电启动)效率，换句话说，如何使控制/转换器在上电启动阶段(此阶段控制/转换器主要由上电清零和UVLO启动电路消耗电流，其他主体组件仍处在被该电路关断的状态，消耗电流近乎零)消耗最小的电流，始终是一个挑战。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本技术旨在提供一种上电清零和欠压锁定启动电路，以使与其连接的电子系统中控制/转换器的主体组件在该控制/转换器的电源电压欠压时清零，并维持启动前消耗极微弱的泄放电流。本技术所述的一种上电清零和欠压锁定启动电路，其用于在电子系统的控制/转换器内控制该控制/转换器的主体组件的关断/清零状态，所述电路包括：分压检测模块，其包括多个依次串联在所述控制/转换器的电源与地之间的相同的分压组件；自带基准比较器，其负输入端与所述分压检测模块连接，以接收该分压检测模块分压采样的所述控制/转换器的电源的电压，其正输入端接地，其输出端通过一施密特触发器向所述控制/转换器的主体组件输出一用于控制所述控制/转换器的主体组件的关断/清零状态的低压输出逻辑信号；所述施密特触发器的输出端还通过一连接在所述控制/转换器的电源与地之间的低高压转换模块向所述控制/转换器的主体组件输出一用于控制所述控制/转换器的主体组件的关断/清零状态的高压输出逻辑信号；低压电源模块，其连接在所述控制/转换器的电源与地之间，并向所述自带基准比较器以及所述施密特触发器输出一低电源电压；低压偏置电流源，其连接在所述低压电源模块与地之间，并向所述自带基准比较器输出一低压偏置电流；高压偏置电流源，其连接在所述控制/转换器的电源与地之间，且与所述低压电源模块以及低压偏置电流源连接，并输出一高压偏置电流；以及与所述分压检测模块连接以用于切换分压比例的开关管，其栅极接收所述高压输出逻辑信号。在上述的上电清零和欠压锁定启动电路中，所述多个分压组件为至少三个依次串联的分压PMOS管，其中，每个所述分压PMOS管的源极与其衬底相连，其漏极与栅极相连至下一个与之连接的所述分压PMOS管的源极及其衬底，且其中第一个所述分压PMOS管的源极及其衬底连接至所述控制/转换器的电源，最后一个所述分压PMOS管的漏极及其栅极接地并连接至所述自带基准比较器的负输入端；各个所述分压PMOS管的宽度相同、长度相同，且每个所述分压PMOS管的宽度与长度的比值小于等于1。在上述的上电清零和欠压锁定启动电路中，所述分压PMOS管的数量为12个。在上述的上电清零和欠压锁定启动电路中，所述多个分压组件为多个依次串联的分压电阻，且最后一个所述分压电阻的一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种上电清零和欠压锁定启动电路，其用于在电子系统的控制/转换器内控制该控制/转换器的主体组件的关断/清零状态，其特征在于，所述电路包括：分压检测模块，其包括多个依次串联在所述控制/转换器的电源与地之间的相同的分压组件；自带基准比较器，其负输入端与所述分压检测模块连接，以接收该分压检测模块分压采样的所述控制/转换器的电源的电压，其正输入端接地，其输出端通过一施密特触发器向所述控制/转换器的主体组件输出一用于控制所述控制/转换器的主体组件的关断/清零状态的低压输出逻辑信号；所述施密特触发器的输出端还通过一连接在所述控制/转换器的电源与地之间的低高压转换模块向所述控制/转换器的主体组件输出一用于控制所述控制/转换器的主体组件的关断/清零状态的高压输出逻辑信号；低压电源模块，其连接在所述控制/转换器的电源与地之间，并向所述自带基准比较器以及所述施密特触发器输出一低电源电压；低压偏置电流源，其连接在所述低压电源模块与地之间，并向所述自带基准比较器输出一低压偏置电流；高压偏置电流源，其连接在所述控制/转换器的电源与地之间，且与所述低压电源模块以及低压偏置电流源连接，并输出一高压偏置电流；以及与所述分压检测模块连接以用于切换分压比例的开关管，其栅极接收所述高压输出逻辑信号。...

【技术特征摘要】
1.一种上电清零和欠压锁定启动电路，其用于在电子系统的控制/转换器
内控制该控制/转换器的主体组件的关断/清零状态，其特征在于，所述电路包
括：
分压检测模块，其包括多个依次串联在所述控制/转换器的电源与地之间
的相同的分压组件；
自带基准比较器，其负输入端与所述分压检测模块连接，以接收该分压
检测模块分压采样的所述控制/转换器的电源的电压，其正输入端接地，其输
出端通过一施密特触发器向所述控制/转换器的主体组件输出一用于控制所述
控制/转换器的主体组件的关断/清零状态的低压输出逻辑信号；
所述施密特触发器的输出端还通过一连接在所述控制/转换器的电源与地
之间的低高压转换模块向所述控制/转换器的主体组件输出一用于控制所述控
制/转换器的主体组件的关断/清零状态的高压输出逻辑信号；
低压电源模块，其连接在所述控制/转换器的电源与地之间，并向所述自
带基准比较器以及所述施密特触发器输出一低电源电压；
低压偏置电流源，其连接在所述低压电源模块与地之间，并向所述自带
基准比较器输出一低压偏置电流；
高压偏置电流源，其连接在所述控制/转换器的电源与地之间，且与所述
低压电源模块以及低压偏置电流源连接，并输出一高压偏置电流；以及
与所述分压检测模块连接以用于切换分压比例的开关管，其栅极接收所
述高压输出逻辑信号。
2.根据权利要求1所述的上电清零和欠压锁定启动电路，其特征在于，
所述多个分压组件为至少三个依次串联的分压PMOS管，其中，每个所述分
压PMOS管的源极与其衬底相连，其漏极与栅极相连至下一个与之连接的所
述分压PMOS管的源极及其衬底，且其中第一个所述分压PMOS管的源极及
其衬底连接至所述控制/转换器的电源，最后一个所述分压PMOS管的漏极及
其栅极接地并连接至所述自带基准比较器的负输入端；各个所述分压PMOS
管的宽度相同、长度相同，且每个所述分压PMOS管的宽度与长度的比值小
于等于1。
3.根据权利要求2所述的上电清零和欠压锁定启动电路，其特征在于，
所述分压PMOS管的数量为12个。
4.根据权利要求1所述的上电清零和欠压锁定启动电路，其特征在于，
所述多个分压组件为多个依次串联的分压电阻，且最后一个所述分压电阻的
一端连接至所述自带基准比较器的负输入端，另一端接地。
5.根据权利要求2或3所述的上电清零和欠压锁定启动电路，其特征在
于，所述开关管的源极与其衬底相连至所述控制/转换器的电源，其漏极连接
至任意一个所述分压PMOS管的栅极。
6.根据权利要求4所述的上电清零和欠压锁定启动电路，其特征在于，
所述开关管的源极与其衬底相连至所述控制/转换器的电源，其漏极连接至任
意两个相连的分压电阻之间。
7.根据权利要求1所述的上电清零和欠压锁定启动电路，其特征在于，
所述低压电源模块包括：
依次连接在所述控制/转换器的电源与地之间的第一电阻、第一高压
NMOS管和齐纳二极管；以及
依次连接在所述控制/转换器的电源与地之间的第二高压NMOS管和电
容器；
其中，所述第一高压NMOS管的漏极与其栅极相连至所述第一电阻的一
端并相连至所述高压偏置电流源，其源极与其衬底相连至所述齐纳二极管的
负极；所述第二高压NMOS管的漏极连接至所述控制/转换器的电源，其栅极
连接至所述第一高压NMOS管的栅极，其源极与其衬底相连至所述电容器的
一端并相连至所述低压偏置电流源，且所述第二高压NMOS管的源极还输出
所述低电源电压。
8.根据权利要求1所述的上电清零和欠压锁定启动电路，其特征在于，
所述低压偏置电流源包括依次串联在所述低压电源模块与地之间的第二电阻
和第一低压NMOS管，其中，所述第一低压NMOS管的漏极与其栅极相连至
所述第二电阻的一端并输出所述低压偏置电流，其源极与其...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗杰，胡旅顺，李峰，朱世鸿，肖成骏，
申请(专利权)人：上海灿瑞科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31