一种用于DC‑DC变换器的软启动电路，属于电子电路技术领域。在软启动阶段利用斜坡电压VSS_OUT与输出电压的分压VFB做比较，实现输出软启动，斜坡电压VSS_OUT首先以较高的斜率k1上升，以缩短软启动建立的时间，当第一电容C1两端电压达到第一NMOS管M1的阈值电压时斜坡电压Vss_out上升斜率减小为k2，防止电感电流出现过冲；在软启动结束后，即斜坡电压VSS_OUT超过基准电压VREF，额外的充电支路开启，将第四NMOS管M4的栅极电压VSS迅速拉至接近电源电位，斜坡电压VSS_OUT退出，比较器正输入端输入基准电压VREF。本发明专利技术在软启动阶段保证了输出的缓慢上升，斜坡电压Vss_out刚开始上升斜率较大，缩短了软启动建立的时间，而后上升斜率变小，抑制了浪涌电流的发生。
A soft start circuit for DC DC converter
A soft start circuit for DC DC converter, which belongs to the technical field of electronic circuit. Ramp voltage V is used during soft start stage
【技术实现步骤摘要】
一种用于DC-DC变换器的软启动电路
本专利技术属于电子电路
，具体涉及到一种用于DC-DC变换器的软启动电路。
技术介绍
随着手持式设备与便携式电子产品的广泛应用，对电源管理IC的需求不断上升。DC-DC开关电源因转换效率高、输出电流大、静态电流小、输出负载范围宽等优点而被广泛应用。开关电源是将误差信号转换为占空比控制信号来驱动开关而工作的。在启动阶段，误差放大器处于非平衡状态，使得环路处于100％占空比工作，因此在功率管开启后，对电容充电会产生一个较大的浪涌电流。有可能损坏开关管和其他器件，导致系统电路系统异常。此外，在实际应用中，便携式电子产品的电源大都是电池，电池由于内阻、发热等问题，瞬间流过大电流会有被烧毁的危险。为此，软启动电路应运而生，它的设计思想是通过限制占空比或者限制开关电流来消除浪涌电流，避免输出电压过冲。传统软启动电路中的软启动电压上升时保持一个恒定斜率上升。对于恒定导通时间(ConstantOn-timer，COT)控制的BUCK电路，当输出电压VOUT的分压VFB小于基准电压VREF时，PWM比较器输出电平触发上管开启一段恒定的时间，这段时间内输出电压VOUT的分压VFB随输出电压VOUT上升至大于基准电压VREF，上管关闭后VFB的电压值下降，当VFB降到VREF时，PWM比较器重新控制打开上管。在启动阶段，由于输出电压远低于设定值，所以VFB远低于VREF，这时上功率管会一直以最大占空比(受限于系统最小关断时间)导通直到VFB达到VREF，因此会引入很大的浪涌电流灌入输出电容，使得输出产生较大的过冲，有可能损坏开关管和其他器件，导致系统电路系统异常。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是在上电时利用偏置电流给串联的软启动电容即第一电容C1和第二电容C2充电为系统软启动阶段提供稳定的斜坡电压VSS_OUT参与和输出电压的分压VFB的比较，斜坡电压VSS_OUT初始时上升斜率较大，缩短软启动建立时间，而后斜率变小，实现输出的缓慢上升，避免浪涌电流。本专利技术的技术方案为：一种用于DC-DC变换器的软启动电路，包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、三极管Q1、第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第三NMOS管M3、第四NMOS管M4、第一PMOS管M5、第一反相器D1、第二反相器D2、比较器和偏置电流IB；三极管Q1的发射极通过偏置电流IB后接电源电压VDD，其集电极接地GND，其基极接第二电容C2的一端、第四NMOS管M4的栅极、第三NMOS管M3和第一PMOS管M5的漏极；第二电容C2的另一端连接第一电容C1的一端、第一NMOS管M1的栅极和漏极、第二NMOS管M2和第三NMOS管M3的栅极，第一NMOS管M1和第二NMOS管M2的源极以及第一电容C1的另一端接地GND，第二NMOS管M2的漏极接第三NMOS管M3的源极；第四NMOS管M4的漏极接电源电压VDD，其源极通过第三电容C3后接地GND；比较器的正输入端接第四NMOS管M4的源极，其负输入端接基准电压VREF，比较器的输出端通过第一反相器D1后输出控制信号Ctrl并输入到第一PMOS管M5的栅极，第一PMOS管M5的源极接电源电压VDD；第二反相器D2的输入端连接第一反相器D1的输出端，其输出端输出软启动标志信号SS_Flag，控制软启动电路在软启动建立过程中输出到PWM比较器的正向输入端的电压为斜坡电压Vss_out，建立完成后输出到PWM比较器的正向输入端的电压切换为基准电压VREF。本专利技术的有益效果为，提供了一种适于DC-DC变换器的软启动电路，在软启动阶段保证了输出的缓慢上升，软启动电压即斜坡电压Vss_out刚开始上升斜率较大，缩短了软启动建立的时间；当第一电容C1两端电压达到第一NMOS管M1的阈值电压时，第一NMOS管M1、第二NMOS管M2和第三NMOS管M3会开启，此时上升斜率变小，抑制了浪涌电流的发生。附图说明图1为本专利技术的原理示意图；图2为本专利技术提供的一种用于DC-DC变换器的软启动波形示意图；图3为本专利技术提供的一种用于DC-DC变换器的软启动电路结构图；图4为本专利技术提供的一种用于DC-DC变换器的软启动输出波形示意图。具体实施方式为消除启动阶段的浪涌电流，在软启动阶段利用斜坡电压VSS_OUT与输出电压的分压VFB做比较，实现输出软启动。在软启动结束后(VSS_OUT超过VREF)，额外的充电支路开启，将第四NMOS管M4的栅极电压VSS迅速拉至接近电源电位，斜坡电压VSS_OUT退出，比较器正输入端输入基准电压VREF。下面以COT控制的BUCK变换器为实施例并结合附图对本专利技术进行详细的描述。本专利技术的原理示意图如图1所示，刚开始开关S打开，软启动电容CSS的充电电流I2＝Icharge，斜坡电压VSS_OUT以较高的斜率k1上升，以缩短软启动建立的时间。一段时间后，开关S闭合，这时电容的充电电流变成I2＝Icharge－I1，斜坡电压Vss_out上升斜率减小为k2，防止电感电流出现过冲，当软启动完成后，斜坡电压VSS_OUT退出，PWM比较器的正输入端切换为基准电压VREF。本专利技术的软启动波形示意图如图2。系统在t1时刻建立偏置之后，VFB会很快抬升至数十毫伏的电压；斜坡电压Vss_out在t2时刻开始启动，刚开始以较大斜率上升以缩短软启动建立的时间；在t3时刻关闭图1中的开关S，其中VTH为第一NMOS管M1的阈值电压，即当第一电容C1两端电压达到第一NMOS管M1的阈值电压时，开关S关闭，由于电容充电电流减小，斜坡电压Vss_out开始以较小的斜率上升以防止浪涌电流。本专利技术中要使t3≤t4，t4为VFB与斜坡电压Vss_out最开始相等的时间点，否则由于斜坡电压Vss_out第一段上升斜率较大，会出现电感电流过冲。本专利技术的具体电路结构图如图3所示，包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、三极管Q1、第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第三NMOS管M3、第四NMOS管M4、第一PMOS管M5、第一反相器D1、第二反相器D2、比较器和偏置电流IB；三极管Q1的发射极通过偏置电流IB后接电源电压VDD，其集电极接地GND，其基极接第二电容C2的一端、第四NMOS管M4的栅极、第三NMOS管M3和第一PMOS管M5的漏极；第二电容C2的另一端连接第一电容C1的一端、第一NMOS管M1的栅极和漏极、第二NMOS管M2和第三NMOS管M3的栅极，第一NMOS管M1和第二NMOS管M2的源极以及第一电容C1的另一端接地GND，第二NMOS管M2的漏极接第三NMOS管M3的源极；第四NMOS管M4的漏极接电源电压VDD，其源极通过第三电容C3后接地GND；比较器的正输入端接第四NMOS管M4的源极，其负输入端接基准电压VREF，比较器的输出端通过第一反相器D1后输出控制信号Ctrl并输入到第一PMOS管M5的栅极，第一PMOS管M5的源极接电源电压VDD；第二反相器D2的输入端连接第一反相器D1的输出端，其输出端输出软启动标志信号SS_Flag，控制软启动电路在软启动建立过程中输出到PWM比较器的正向输入端的电压为斜坡电压Vss_out，建立完成后输出到PWM比较器的正本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于DC‑DC变换器的软启动电路，其特征在于，包括第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、三极管(Q1)、第一NMOS管(M1)、第二NMOS管(M2)、第三NMOS管(M3)、第四NMOS管(M4)、第一PMOS管(M5)、第一反相器(D1)、第二反相器(D2)、比较器和偏置电流(I
【技术特征摘要】
1.一种用于DC-DC变换器的软启动电路，其特征在于，包括第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、三极管(Q1)、第一NMOS管(M1)、第二NMOS管(M2)、第三NMOS管(M3)、第四NMOS管(M4)、第一PMOS管(M5)、第一反相器(D1)、第二反相器(D2)、比较器和偏置电流(IB)；三极管(Q1)的发射极通过偏置电流(IB)后接电源电压(VDD)，其集电极接地(GND)，其基极接第二电容(C2)的一端、第四NMOS管(M4)的栅极、第三NMOS管(M3)和第一PMOS管(M5)的漏极；第二电容(C2)的另一端连接第一电容(C1)的一端、第一NMOS管(M1)的栅极和漏极、第二NMOS管(...
【专利技术属性】
技术研发人员：王卓，蔡胜凯，徐俊，周泽坤，明鑫，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51
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