一種時間可控的線性軟啟動電路的製作方法

2023-10-19 06:54:52

本發明涉及電源啟動電路技術領域，具體涉及一種時間可控的線性軟啟動電路。

背景技術：

現有技術是採用數字分段調節的辦法，軟啟動電壓階梯式上升，輸出電壓也隨之出現階梯式上升，而本發明採用線性軟啟動的方式，啟動電壓和電源電壓調整電路的輸出電壓也是線性上升，因此實現了線性軟啟動過程。

技術實現要素：

針對上述現有技術，本發明目的在於提供一種時間可控的線性軟啟動電路，現有技術由於通過數字分段啟動存在電壓階躍式變化而導致的強浪湧效應，並且當輸入電源存在噪聲時，這一效應會進一步導致在軟開啟時間達到前輸出電源的忽開忽閉，從而整體電路存在可靠性低和穩定性低等技術問題；同時，現有技術的軟啟動時間設置電路複雜，使用大量計時器、振蕩器，存在成本高且設計複雜等技術問題。

為達到上述目的，本發明採用的技術方案如下：

一種時間可控的線性軟啟動電路，包括

電源調整電路，其通道內具有開關，用於電源驅動，設置有第一參考電壓；

邏輯判斷電路，設置有第二參考電壓，第二參考電壓屬於第一參考電壓的鄰域或者第一參考電壓屬於第二參考電壓的鄰域；

線性儲能器件，其電壓和第一參考電壓，至少在電源調整電路的開關開啟前，分別對應接入至電源調整電路的開關的通道內端子；

充電電路，其通道內具有開關，對線性儲能器件充電；

所述邏輯判斷電路，採集線性儲能器件電壓，由線性儲能器件電壓與第二參考電壓的電壓大小關係同步控制充電電路的開關關閉或開啟和電源調整電路的開關開啟，或者由線性儲能器件電壓與第二參考電壓的電壓大小關係控制互鎖的充電電路的開關關閉和電源調整電路的開關開啟，實現線性升壓或降壓平穩地過渡至開啟電壓。

上述方案中，所述的電源調整電路，包括

第一電位點，其電壓為第一參考電壓；

N溝道場效應管，作為開關，其漏極接入第一參考電壓；

運放開關輸出電路，其運放同相輸入端連接N溝道場效應管的源極，連接處作為第二電位點。

上述方案中，所述的邏輯判斷電路，包括

滯回比較器，至少具有0.01V的區分精度，其同相輸入端接入第二參考電壓；

反相器，其輸入端連接滯回比較器的輸出端且輸出端連接至充電電路開關和電源調整電路開關的控制端。

上述方案中，所述的充電電路，包括

第一電流鏡電路，接收參考恆流源；

P溝道場效應管，作為開關，接收由第一電流鏡電路縮放參考恆流源電流所輸出的相對小電流且對線性儲能器件充入相對小電流；

第三電位點，由P溝道場效應管漏極和線性儲能器件相同電壓的電位點構成，其連接至滯回比較器的反相輸入端且還通過電阻連接至第二電位點。

上述方案中，所述的參考恆流源，包括

第二電流鏡電路，其一支路連接有PTAT電流電路，該支路上場效應管的柵極和漏極電壓相同；

第三電流鏡電路，其一支路連接有CTAT電流電路，該支路上場效應管的柵極和漏極電壓相同；

所述的第二電流鏡電路和第三電流鏡電路，其另一支路漏極互相連接作為共同的輸出端，輸出端的電流為參考恆流源。

上述方案中，所述的線性儲能器件，選用或包括電容，電容一端連接第二電位點且另一端接地。

上述方案中，所述的第二電位點，連接有洩放開關，洩放開關的控制端輸入有使能信號。

一種用於防止電源調整電路過衝的軟啟動方法，包括以下步驟，

步驟1、設置線性升壓或降壓電位點；

步驟2、設置第一參考電位點並在電壓傳輸通路內設置開關，再分別將開關兩端連接至第一參考電位點和線性升壓或降壓電位點；

步驟3、設置邏輯判斷電路並根據第一參考電位點設置閾值條件，再利用邏輯判斷電路驅動線性升壓或降壓電位點發生電壓線性變化至閾值條件滿足，最後開啟開關。

上述方法中，所述的步驟1，包括如下步驟

步驟1.1、設置電流鏡電路，再利用電流鏡電路縮放一參考恆流源電流並輸出相對參考恆流源電流的小電流；

步驟1.2、設置一支路開關引導小電流；

步驟1.3、由支路開關引導小電流進入一線性儲存器件並致其升壓，線性儲存器件的電壓構成線性升壓電位點的電壓。

上述方法中，所述的步驟3，包括如下步驟

步驟3.1、設置邏輯判斷電路；

步驟3.2、根據第一參考電位點的電壓值鄰域，設置第二參考電位點的電壓值，再將閾值條件設置為線性升壓電位點電壓大於第二參考電位點的電壓值；

步驟3.3、利用邏輯判斷電路通過支路開關驅動線性升壓電位點發生電壓線性變化至閾值條件滿足；

步驟3.4、由邏輯判斷電路同步控制支路開關關閉和開關開啟。

與現有技術相比，本發明的有益效果：

由於充分引入線性儲能器件，不論輸入電源是否有噪聲存在，在軟啟動時間達到前，都不會因為階躍電壓導致輸出電源忽開忽閉，克服了現有技術輸出電壓會呈現同步的階梯式上升，容易產生電壓過衝的缺點；

無需加入數字電路，沒有振蕩器和計數器，結構更加簡單可靠，特別適合高可靠性要求設備領域；

採用高精度的快速比較器電路，軟啟動的時間閾值判斷更加精確；

採用高精度比較器，當充電電容上的電壓達到一定值時，比較器發生反轉，軟啟動完成，因此啟動時間可以精確設定，同時，由於充電過程符合線性變化關係，通過選取不同的軟啟動充電電容、充電支路上小電流、第一參考電壓和第二參考電壓，構建不同程度電壓線性變化的電位點以致電壓傳輸通路內開關平穩地開啟，從而具有啟動時間的可控性並且能夠實現軟啟動時間的靈活設置；

在電流調整電路開啟後，本發明線性儲能器件還具有濾波和穩壓作用，保持通道電流穩定。

附圖說明

圖1為本發明的模塊示意圖；

圖2為本發明實施例的具體電路示意圖；

圖3為本發明實施例的參考恆流源示意圖；

圖4為現有技術軟啟動波形示意圖。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特徵，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特徵和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

下面結合附圖對本發明做進一步說明：

實施例1

所述的運放開關輸出電路，包括運放、功率開關和分壓電阻；運放同相輸入端連接至電位點B、反相輸入端連接分壓電阻的中間電位點且運放輸出端連接功率開關的柵極，電源VCC通過功率開關連接分壓電阻，並以分壓電阻最高電位點作為電源調整電路的輸出端。所有電流鏡電路中的場效應管可以優選為P溝道的場效應管。第一參考電位點的構建，可以通過電源VCC連接負載，負載可以為電阻、與電阻連接的三極體或場效應管，負載的最高電位點作為第一參考電位點。

圖3中的參考恆流源是與溫度無關的具有較高精度的基準電流，經過N:1的電流鏡像，令該電流縮小一定的倍數，形成小電流充電支路，該電流的精度會影響軟啟動時間的精度，在實際使用過程中，在圖3的基礎上，結合圖2具體實施情況，再另設置一個電流鏡，此電流鏡將參考電流源Iout轉換至參考恆流源Iref，能夠獲得更好的電流匹配特性。

ENB信號控制一個NMOS開關，用於對該功能模塊的使能控制，當ENB＝0時該模塊正常工作，當ENB＝1時，會令該模塊的軟啟動功能失效。

在軟啟動完成之前，B點電壓跟隨C點電壓時線性上升的，直到改電壓達到1.15V的比較器翻轉閾值，N1開關打開，A點電壓傳至B點，則B點電壓就將變為1.2V，軟啟動完成。

要注意一個條件：參考電壓1>參考電壓2，具體電路中標註的是VREF1＝1.2V，VREF2＝1.15V，兩個電壓需非常接近，這樣可以避免在判斷閾值附近進行VREF1和VREF2切換的時候產生階躍上升。

PTAT電流：正溫係數的電流源；

CTAT電流：負溫係數的電流源；

兩個電流疊加，可以產生與溫度無關的參考電流源。

通過實施例1，容易合理構建本發明的另一種實施例，線性儲能器件需要提前充滿電(或者也可以通過充電電路充電，不過會增大集成電路體積)，可以不再設置充電電路而以電流吸收電路(current sink)代替，比較器的輸入端可以對應替換為符合放電閾值條件的輸入結構，該種實施例應用於需要線性降壓過程時間的特定電路，開啟時間相對較短。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何屬於本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。