一种上电启动电路及其上电启动方法技术

一种上电启动电路及其上电启动方法，它是将功率开关管以及控制电路集成于一芯片中，并通过一外接的ＲＣ延时电路，利用所述芯片的一个复用管脚来同时实现上电延时控制功能以及电流限流保护功能，所述控制芯片具有至少复用管脚、输入管脚和输出管脚三个管脚，所述复用管脚与所述ＲＣ延时电路连接，所述输入管脚与输入电压源连接，所述输出管脚的输出用以给下级连接设备供电，并且所述控制芯片内具有一第一基准电压源；并使得所述上电启动电路在一定的延时时间后开始工作，所述输出管脚处输出一电压信号，所述延时时间由所述第一电容和所述第一基准电压确定；由于上电延时控制和输出限流保护共用所述集成控制芯片的同一个复用管脚，因此使得芯片管脚的数目减小，减小了芯片的体积；并且所述上电启动电路的输出电压按照一定的上升斜率缓慢上升，从而避免了上电时的输出电压的过冲，造成后续电路的损坏或者影响其正常工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种电源的上电启动电路及其上电启动方法，属于一种电子电路。
技术介绍
随着便携式电子产品在通信、计算机及消费类电子等领域中的不断增长，对电源 管理IC的需求也呈上升趋势，例如典型的DC/DC直流-直流开关电源、AC/DC开关电源等 得到了越来越广泛的应用。随着电子系统趋于复杂化，系统对电源电压的上电时序和上电 的平稳度提出了更高的要求。在一个复杂的电子系统，如笔记本电脑中具有多组供电电源。同时每一组供电电 源的输出电压又可能同时给多个负载供电。这里的负载通常为电子系统中的数字芯片。每 个数字芯片的供电电压都需要较大的滤波电容以保证供电电压的平稳来维持正常工作。为 了降低待机损耗，通常会使用一具有启动作用的开关来启动需要的工作状态。另外，为了保 证系统正常启动，不同的电源电压上电的时序也是不一样的。这样，就需要启动开关能够调 节上电延时时间。由于滤波电容上的初始电压为零，如果启动开关启动时没有限流，该电容会对供 电的电源形成很大的瞬时冲击电流即浪涌电流，特别是大电流的数字芯片需要很大的滤波 电容，其冲击电流可达100A以上。在电源接通瞬间如此大的冲击电流幅值，往往会导致开 关损坏，而造成开关电源无法正常工作。因此，有必要对启动时的浪涌电流进行限制。如图1所示的现有的一种实现方案中，其采用由电荷泵CP、信号开关Q、功率开关 M、反相器IV以及由电阻和电容组成的RC延时电路组成的拓扑结构来实现上电时间的延 迟。当使能信号处于高电平时，信号开关管Q截止，电荷泵CP电容Cl持续充电，功率开关管 M的栅极电压持续上升，在经过一定的延时时间后，当栅极电压上升到大于功率开关管的阈 值电压时，功率开关管M导通，所述上电启动电路输出一电压信号。当使能信号处于低电平 时，信号开关管Q导通，功率开关管M截止，所述上电启动电路不工作，没有输出电压。但是，采用这种实现方法，(1)所需要的分立的元器件数目较多；各个分立元器件所占用的面积较大；(2)上电延时由电阻和电容组成的延时电路来控制，由于功率开关管M的栅极阈 值电压的离散性，因此延时控制不精确；(3)上电时，当开关器件瞬间导通或者使能启动信号EN突然增大较大幅值，这都 会导致可能会产生较大的浪涌电流，这将给后续供电的芯片中的元器件造成损害，或者浪 涌电流可能造成输入电源电压的降低，足以引起使用同一输入电源的其他动力设备瞬间掉 H1^ ο可见，采用图1所示的实现方案时，上电延时控制不够准确，并且由于没有限流保 护功能，给后级电路的正常工作带来了隐患。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种集成的上电启动电路，其将功率开关管以 及控制电路集成于一芯片中，并通过一外接的RC延时电路，利用所述芯片的一个复用管脚 来同时实现上电延时控制功能以及电流限流保护功能，并使得所述上电启动电路的输出电 压按照一定的上升斜率缓慢上升。本专利技术的另一目的在于提供一种上电启动方法，其通过一延时电路和一箝位的基 准电压来设定上电启动的延时时间，以及通过将输出电流和复用管脚的输入电流进行比较 控制，来限制输出电流，并且使得上电启动的输出电压根据输入电流确定的斜率缓慢上升。依据本专利技术一实施例的一种上电启动电路，它包括一延时电路和一控制芯片，所 述延时电路包括第一电阻和第一电容，所述控制芯片至少具有复用管脚、输入管脚和输出 管脚三个管脚；所述复用管脚通过所述第一电阻与外加使能信号连接，所述输入管脚与输入电压 源连接，所述输出管脚的输出用以给下级连接设备供电，并且所述控制芯片内具有第一基 准电压；所述第一电容连接至第一电阻和复用管脚的连线上与地之间；所述上电启动电路根据所述复用管脚处的电压与所述第一基准电压的关系在一 定的延时时间后，以在所述输出管脚处输出一电信号，所述延时时间由所述第一电容和所 述第一基准电压的数值确定；并且，启动阶段的所述输出管脚处的输出电压按照一定的上升斜率持续增加，所 述上升斜率由经过所述复用管脚的输入电流确定。进一步的，所述控制芯片进一步包括有比较器，其一输入端与所述复用管脚连接，另一输入端连接所述第一基准电压；箝位模块，与所述复用管脚连接，用以将复用管脚处的电压箝位至第二基准电 压；逻辑控制模块，与其所述比较器的输出端连接，接收所述比较器的输出信号；驱动模块，与所述逻辑控制模块和箝位模块连接，用以接收逻辑控制模块的输出 和箝位模块的电流；功率开关管，其第一端接收所述驱动模块的输出，其第二端与输入管脚连接，用以 接收所述输入电压源，其第三端与所述输出管脚连接以根据所述驱动模块的输出以在所述 延时时间后在输出管脚处输出一电压信号，所述输出管脚上的电压信号在启动时的上升斜 率由流入所述复用管脚的输入电流决定。优选的，所述上电启动电路进一步包括一输出电容，其与所述功率开关管的输出 端连接，用以接收所述功率开关管的输出电流，所述输出电容两端的电压作为所述复用管 脚处输出的电压信号，所述电压信号按照一定的上升斜率上升，所述上升斜率由流入复用 管脚的输入电流和所述输出电容确定。优选的，所述箝位模块进一步包括，第一运算放大器，其同相输入端连接至所述复用管脚，反相输入端连接所述第二 基准电压；箝位开关，其第一端连接至所述放大器的输出，第二端连接至所述复用管脚，其第三端连接至地；当使能信号为高使能逻辑时，如果复用管脚上的电压大于所述第二基准电压时， 所述箝位模块将复用管脚上的电压箝位至所述第二基准电压，所述第二基准电压等于或者 略高于所述第一基准电压。优选的，所述箝位模块可以进一步包括，第二运算放大器，其反相输入端连接至所述复用管脚，同相输入端连接至所述第 二基准电压； 箝位开关，其第一端连接至所述放大器的输出，第二端连接至所述复用管脚，其第 三端连接至地；当使能信号为低使能逻辑时，如果复用管脚上的电压小于所述第二基准电压时， 所述箝位模块将复用管脚上的电压箝位至所述第二基准电压，所述第二基准电压等于或者 略低于所述第一基准电压。较佳的，所述控制芯片还可以进一步包括电流控制模块，其分别与所述功率开关 管的输出和所述复用管脚连接，用以接收所述功率开关管的输出电流和流入所述复用管脚 的输入电流并将两者进行比较放大运算，进而控制启动阶段的流过所述功率开关管的输出 电流。进一步的，所述电流控制模块进一步包括输入电流检测电路、第三放大器和输出 电流检测电路，其中，所述输入电流检测电路与所述复用管脚连接，用以检测流过所述复用管脚的输入 电流；所述输出电流检测电路与所述功率开关管的输出连接，用以检测所述功率开关管 的输出电流；所述第三放大器的一输入端与所述输入电流检测电路连接，所述第三放大器的另 一输入端与所述输出电流检测电路连接，用以将流过所述复用管脚的输入电流和所述功率 开关管的输出电流进行比较，所述第三放大器的输出连接至所述驱动模块，进而驱动模块 控制所述功率开关管的工作状态；当检测到的功率开关管的输出电流大于所述复用管脚的输入电流时，所述驱动模 块根据所述电流控制模块的输出，来改变所述功率开关管的栅源电压进而来限制所述功率 开关管的输出电流。优选的，所述电流控制模块进一步包括衰减电路，所述衰减电路分别与所述第三 放大器和输出电流检测电路连接，用以将检测到的所述功率开关管的输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种上电启动电路，其特征在于它包括有：一延时电路和一控制芯片，所述延时电路包括第一电阻和第一电容，所述控制芯片至少具有复用管脚、输入管脚和输出管脚三个管脚；所述复用管脚通过所述第一电阻与外加使能信号连接，所述输入管脚与输入电压源连接，所述输出管脚的输出用以给下级连接设备供电，并且所述控制芯片内具有一第一基准电压；所述第一电容连接至第一电阻和复用管脚的连线上与地之间；所述上电启动电路根据所述复用管脚处的电压与所述第一基准电压的关系在一定的延时时间后，以在所述输出管脚处输出一电信号，所述延时时间由所述第一电容和所述第一基准电压的数值确定；并且，启动阶段的所述输出管脚处的输出电压按照一定的上升斜率持续增加，所述上升斜率由经过所述复用管脚的输入电流确定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，
申请(专利权)人：杭州矽力杰半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]