专利名称：一种高压启动电路的制作方法
技术领域：
本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种开关控制器的高压启动电路。
背景技术：
交直流转换开关控制器在系统起机时需要加入启动电路，目的是给控制器的电源提供起始电压，直至控制器电源电压能够正常工作。启动电路的结构示意图如图1所示，在上电时，电容器完全放电，因此必须提供一个启动电路对电容器充电，直至电容上电压Vout 达到预设参考值。图2为一现有高压启动电路结构示意图，包含了一个启动晶体管MO， 一个电阻R0，一个电阻Rl和一个开关晶体管Ml。MO的栅源负偏压可以表示为 ^=st^o), HW1 Io为电容C的充电电流，Ro为电阻RO的阻值，从而保证启动阶段随着Vout电压上升，电容C充电电流能够维持恒定。当Vout电压上升至预设参考值时，产生控制信号201使Ml导通，关闭充电电流。然而，图2所示的高压启动电路技术中，充电电流 Io恒定是利用电阻RO控制MO的栅源电压实现的。在实际应用中，起机后Ml处于导通状态，Vout、Rl和Ml形成环路。考虑到起机后启动电路部分损耗必须足够小，则Rl阻值必须很大，这样就会造成电阻Rl在芯片内所占面积太大而不经济。因此，此种设计虽然简单，但并不理想。图3为另一现有高压启动电路结构示意图，包含了一个启动晶体管M0，一个电荷泵电路和一个开关晶体管Ml。当电路启动时，Vout电压为零，电荷泵输出为零，故MO导通。 当Vout电压逐渐升高，MO的体效应开始劣化，利用电荷泵电路，使输出较输入电压为高，且输入与输出间具有函数关系，以此消除体效应的影响。当电容器电压到达预设参考值后，控制节点301，使Ml导通，以将MO的栅极电压拉低。图3所示的启动电路技术需要实现电荷泵电路，而电荷泵电路的原理是利用电容的充电、放电实现电荷转移，通过开关阵列和振荡器、逻辑电路、比较控制器实现电压提升的。图3所述的现有技术，虽然电路产生的热能损耗比图2电路有所改善，但其电路实现涉及到电荷泵，明显复杂，同时要保证启动结束零电流消耗，电荷泵电路也应关闭，进一步复杂了电路实现，并不能令人满意。因此，本发明针对现有技术的不足，提出一种高效率的高压启动电路，其可降低功率损耗，并且电路易于实现。
发明内容
本发明的主要目的在于，提出了一种高压启动电路，其可降低功率损耗，电路结构简单。本发明的高压启动电路，其包含有一第一晶体管，一第二晶体管，一第三晶体管和一转换电路。第一晶体管具有负阈值电压，而第二晶体管和第三晶体管具有正阈值电压。第一晶体管的漏极连接一输入电源，源极连接一输出端，或第一晶体管的源极与输入电源相连，漏极与输出端相连；第二晶体管的漏极连接第一晶体管的栅极，源极连接地，或第二晶体管的源极与第一晶体管的栅极相连，漏极接地；第二晶体管的栅极接收一控制信号，并根据该控制信号进行切换；第三晶体管的源极或漏极与第一晶体管的栅极相连；转换电路的一输入连接输出端，另一输入连接控制信号，转换电路的一输出连接第三晶体管的漏极或源极，转换电路的另一输出连接第三晶体管的栅极。
当输出端电压未达到预设参考值时，第二晶体截止第三晶体管导通，第一晶体管输出一稳定电流至输出端；当输出端电压达到预设参考值后，第二晶体管导通第三晶体管截止，第一晶体管停止输出该电流。其中，第三晶体管的栅极、漏极或源极电压藉由转换电路通过输出端电容上电压转换得到。所述转换电路的特征在于，其输出信号随着输入信号的增大而增大，并且输出信号电压值小于或等于输入信号电压值。如此，提供第一晶体管栅-源极固定负偏压，使第一晶体管输出固定电流直至输出端电压到达预设参考值。
本发明的高压启动电路的优点①输出充电电流恒定，防止输出端发生异常时造成充电电流异常而致使电路组件损坏；②电路结构简单，易于实现，减小芯片面积降低了成本；③启动结束后完全关闭启动电路，降低了功率消耗。
与现有技术相比，本发明同时具有如下优点及有益效果(1)本发明输出充电电流恒定，防止输出端发生异常时造成充电电流异常而致使电路组件损坏；(2)本发明电路结构简单，易于实现，减小芯片面积降低了成本；(3)本发明电路启动结束后完全关闭启动电路，降低了功率消耗。
图1高压启动电路的结构示意图。
图2现有技术高压启动电路的一例。
图3现有技术高压启动电路的另一例。
图4本发明高压启动电路的结构示意图。
图5根据本发明高压启动电路的一具体实施例。
具体实施方式
下面接合附图和实例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1图4所示为本发明高压启动电路的结构示意图，包括一第一晶体管Ml、一第二晶体管 M2、一第三晶体管M3、一转换电路410及一储能电容C。其中第一晶体管Ml具有负阈值电压，可以是结型场效应晶体管(Junction Field Effect Transistor, JFET )或耗尽型金属氧化物半导体场效应晶体管(Deletion M0SFET)。第一晶体管Ml的漏极连接一高压电源 Vin，源极连接高压启动电路的输出端Vout。第二晶体管M2的漏极连接第一晶体管Ml的栅极，第二晶体管M2的源极连接地，第二晶体管M2的栅极接收一控制信号401，并根据该控制信号401进行切换。第三晶体管M3的源极连接第一晶体管Ml的栅极。转换电路410的一输入连接输出端Vout，另一输入连接控制信号401，转换电路410的一输出连接第三晶体管M3的漏极，转换电路410的另一输出连接第三晶体管M3的栅极。
当电路处于启动阶段，第二晶体管M2截止，第三晶体管M3导通，通过转换电路410及第三晶体管M3所形成的反馈，使第一晶体管Ml的栅极电压402随着输出端Vout电压的增大而增大，第一晶体管Ml的栅-源极电压可维持一固定负偏压以提供一稳定电流给输出端电容；当输出端Vout电压达到预设参考值后，第二晶体管M2导通第三晶体管M3截止，使得第一晶体管Ml的栅-源极负偏压高于阈值电压而停止导通同时停止输出电流。
本发明的实施例1的一种高压启动电路的还可有另三种连接方式，连接的区别之处在于，第一晶体管Ml的漏极连接一高压电源Vin，源极连接高压启动电路的输出端Vout。 第二晶体管M2的源极连接第一晶体管Ml的栅极，第二晶体管M2的漏极连接地。其它连接关系不变。
或第一晶体管Ml的源极连接一高压电源Vin，漏极连接高压启动电路的输出端 Vout。第二晶体管M2的漏极连接第一晶体管Ml的栅极，第二晶体管M2的源极连接地。其它连接关系不变。
或第一晶体管Ml的源极连接一高压电源Vin，漏极连接高压启动电路的输出端 Vout。第二晶体管M2的源极连接第一晶体管Ml的栅极，第二晶体管M2的漏极连接地。其它连接关系不变。
实施例2图5所示为根据本发明高压启动电路的一具体实施例，包括一第一晶体管Ml、一第二晶体管M2、一第三晶体管M3、一转换电路510及一储能电容C。其中，转换电路510包括一第四晶体管M4、一第五晶体管M5、、一第六晶体管M6、一第一电阻Rl和一第二电阻R2。图示中元件只是示意性地说明，如电阻Rl可由电阻串并连接而成，Ml与Vout间可连接一电阻用来设定流过Ml的电流等。第四晶体管M4的栅极接收一控制信号501，第四晶体管M4 的漏极连接第三晶体管M3的栅极，第四晶体管M4的源极连接地；第五晶体管M5的栅极与第六晶体管M6的栅极连接，第五晶体管M5的漏极连接第三晶体管M3的栅极，第五晶体管 M5的源极连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端与输出端Vout连接；第六晶体管 M6的源极与输出端Vout连接，第六晶体管M6的栅极与其漏极相连，并连接至第三晶体管 M3的漏极，同时连接第一电阻Rl的一端，第一电阻Rl的另一端与地连接。
如图5所示，电阻Rl只是示意性的说明，第六晶体管M6始终工作在饱和区，其fi W^源-栅电压PrSgftI FlA+ —C—则第三晶体管M3的漏极电压502比输出端Vout电12 L压始终低约大于一个阈值电压差，启动阶段，控制信号501为逻辑低电平，第二晶体管M2及第四晶体管M4均截止，第三晶体管M3的栅极电压503等于输出端Vout电压以使第三晶体管M3导通，这样通过转换电路510及第三晶体管M3所形成的反馈，使第一晶体管Ml的栅极电压随着输出端Vout电压的增大而增大，从而第一晶体管Ml的栅-源极电压可维持一固定负偏压以提供一稳定电流给输出端电容C。可利用电阻Rl抽头或者其他技术来检测输出端Vout电压，当Vout电压达到预设参考值后，控制信号501为逻辑高电平，第二晶体管M2及第四晶体管M4均导通，第三晶体管M3截止，第一晶体管Ml的栅极被拉低，使得第一晶体管Ml的栅-源极负偏压高于阈值电压而停止导通，输出电流为零，保证了启动结束后电路自动关闭，以减少功率损耗。
以上所述，仅为本发明一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出相应的替换和改变，但这些相应的替换和改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种高压启动电路，包含一第一晶体管，一第二晶体管，一第三晶体管和一转换电路，其特征在于，第一晶体管的漏极连接一输入电源，源极连接一输出端，或第一晶体管的源极与输入电源相连，漏极与输出端相连；第二晶体管的漏极连接第一晶体管的栅极，源极连接地，或第二晶体管的源极与第一晶体管的栅极相连，漏极接地；第二晶体管的栅极接收一控制信号；第三晶体管的源极或漏极与第一晶体管的栅极相连；转换电路的一输入连接输出端，另一输入连接控制信号，转换电路的一输出连接第三晶体管的漏极或源极，转换电路的另一输出连接第三晶体管的栅极。
2.根据权利要求1所述的高压启动电路，其特征在于，所述第一晶体管具有负阈值电压。
3.根据权利要求1所述的高压启动电路，其特征在于，所述第二晶体管和第三晶体管具有正阈值电压。
4.根据权利要求1所述的高压启动电路，其特征在于，所述第二晶体管的栅极接收一控制信号，并根据该控制信号进行切换。
5.根据权利要求1所述的高压启动电路，其特征在于，所述转换电路的输出信号随着输入信号的增大而增大，并且输出信号电压值小于或等于输入信号电压值。
6.根据权利要求1所述的高压启动电路，其特征在于，通过反馈的方式提供第一晶体管栅-源极固定负偏压，使第一晶体管输出固定充电电流直至输出端电压到达预设参考值。
7.根据权利要求1所述的高压启动电路，其特征在于，当输出端电压到达预设参考值后，第一晶体管的栅极的电压被拉低。
全文摘要
本发明公开了一种高压启动电路，其包含有一第一晶体管，一第二晶体管，一第三晶体管和一转换电路。一输入电源和一输出端连接第一晶体管的漏极和源极；第二晶体管的漏极或源极连接第一晶体管的栅极，相应地，第二晶体管的源极或漏极接地，第二晶体管的栅极接收一控制信号；第三晶体管的源极或漏极连接第一晶体管的栅极。转换电路的两个输入端分别连接一输出端和控制信号，转换电路的两个输出端分别连接第三晶体管的漏极或源极和第三晶体管的栅极。提供第一晶体管栅-源极固定负偏压，可使第一晶体管输出固定电流直至输出端电压到达预设参考值。本发明的高压启动电路，可降低功率损耗，且电路结构简单。
文档编号H02M1/36GK102570789SQ201210034730
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月16日 优先权日2012年2月16日
发明者吴虹, 庄华龙, 易扬波, 陶平, 高维 申请人:苏州博创集成电路设计有限公司