一种时间可控的线性软启动电路的制作方法

本发明涉及电源启动电路技术领域，具体涉及一种时间可控的线性软启动电路。

背景技术：

现有技术是采用数字分段调节的办法，软启动电压阶梯式上升，输出电压也随之出现阶梯式上升，而本发明采用线性软启动的方式，启动电压和电源电压调整电路的输出电压也是线性上升，因此实现了线性软启动过程。

技术实现要素：

针对上述现有技术，本发明目的在于提供一种时间可控的线性软启动电路，现有技术由于通过数字分段启动存在电压阶跃式变化而导致的强浪涌效应，并且当输入电源存在噪声时，这一效应会进一步导致在软开启时间达到前输出电源的忽开忽闭，从而整体电路存在可靠性低和稳定性低等技术问题；同时，现有技术的软启动时间设置电路复杂，使用大量计时器、振荡器，存在成本高且设计复杂等技术问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种时间可控的线性软启动电路，包括

电源调整电路，其通道内具有开关，用于电源驱动，设置有第一参考电压；

逻辑判断电路，设置有第二参考电压，第二参考电压属于第一参考电压的邻域或者第一参考电压属于第二参考电压的邻域；

线性储能器件，其电压和第一参考电压，至少在电源调整电路的开关开启前，分别对应接入至电源调整电路的开关的通道内端子；

充电电路，其通道内具有开关，对线性储能器件充电；

所述逻辑判断电路，采集线性储能器件电压，由线性储能器件电压与第二参考电压的电压大小关系同步控制充电电路的开关关闭或开启和电源调整电路的开关开启，或者由线性储能器件电压与第二参考电压的电压大小关系控制互锁的充电电路的开关关闭和电源调整电路的开关开启，实现线性升压或降压平稳地过渡至开启电压。

上述方案中，所述的电源调整电路，包括

第一电位点，其电压为第一参考电压；

N沟道场效应管，作为开关，其漏极接入第一参考电压；

运放开关输出电路，其运放同相输入端连接N沟道场效应管的源极，连接处作为第二电位点。

上述方案中，所述的逻辑判断电路，包括

滞回比较器，至少具有0.01V的区分精度，其同相输入端接入第二参考电压；

反相器，其输入端连接滞回比较器的输出端且输出端连接至充电电路开关和电源调整电路开关的控制端。

上述方案中，所述的充电电路，包括

第一电流镜电路，接收参考恒流源；

P沟道场效应管，作为开关，接收由第一电流镜电路缩放参考恒流源电流所输出的相对小电流且对线性储能器件充入相对小电流；

第三电位点，由P沟道场效应管漏极和线性储能器件相同电压的电位点构成，其连接至滞回比较器的反相输入端且还通过电阻连接至第二电位点。

上述方案中，所述的参考恒流源，包括

第二电流镜电路，其一支路连接有PTAT电流电路，该支路上场效应管的栅极和漏极电压相同；

第三电流镜电路，其一支路连接有CTAT电流电路，该支路上场效应管的栅极和漏极电压相同；

所述的第二电流镜电路和第三电流镜电路，其另一支路漏极互相连接作为共同的输出端，输出端的电流为参考恒流源。

上述方案中，所述的线性储能器件，选用或包括电容，电容一端连接第二电位点且另一端接地。

上述方案中，所述的第二电位点，连接有泄放开关，泄放开关的控制端输入有使能信号。

一种用于防止电源调整电路过冲的软启动方法，包括以下步骤，

步骤1、设置线性升压或降压电位点；

步骤2、设置第一参考电位点并在电压传输通路内设置开关，再分别将开关两端连接至第一参考电位点和线性升压或降压电位点；

步骤3、设置逻辑判断电路并根据第一参考电位点设置阈值条件，再利用逻辑判断电路驱动线性升压或降压电位点发生电压线性变化至阈值条件满足，最后开启开关。

上述方法中，所述的步骤1，包括如下步骤

步骤1.1、设置电流镜电路，再利用电流镜电路缩放一参考恒流源电流并输出相对参考恒流源电流的小电流；

步骤1.2、设置一支路开关引导小电流；

步骤1.3、由支路开关引导小电流进入一线性储存器件并致其升压，线性储存器件的电压构成线性升压电位点的电压。

上述方法中，所述的步骤3，包括如下步骤

步骤3.1、设置逻辑判断电路；

步骤3.2、根据第一参考电位点的电压值邻域，设置第二参考电位点的电压值，再将阈值条件设置为线性升压电位点电压大于第二参考电位点的电压值；

步骤3.3、利用逻辑判断电路通过支路开关驱动线性升压电位点发生电压线性变化至阈值条件满足；

步骤3.4、由逻辑判断电路同步控制支路开关关闭和开关开启。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

由于充分引入线性储能器件，不论输入电源是否有噪声存在，在软启动时间达到前，都不会因为阶跃电压导致输出电源忽开忽闭，克服了现有技术输出电压会呈现同步的阶梯式上升，容易产生电压过冲的缺点；

无需加入数字电路，没有振荡器和计数器，结构更加简单可靠，特别适合高可靠性要求设备领域；

采用高精度的快速比较器电路，软启动的时间阈值判断更加精确；

采用高精度比较器，当充电电容上的电压达到一定值时，比较器发生反转，软启动完成，因此启动时间可以精确设定，同时，由于充电过程符合线性变化关系，通过选取不同的软启动充电电容、充电支路上小电流、第一参考电压和第二参考电压，构建不同程度电压线性变化的电位点以致电压传输通路内开关平稳地开启，从而具有启动时间的可控性并且能够实现软启动时间的灵活设置；

在电流调整电路开启后，本发明线性储能器件还具有滤波和稳压作用，保持通道电流稳定。

附图说明

图1为本发明的模块示意图；

图2为本发明实施例的具体电路示意图；

图3为本发明实施例的参考恒流源示意图；

图4为现有技术软启动波形示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合附图对本发明做进一步说明：

实施例1

所述的运放开关输出电路，包括运放、功率开关和分压电阻；运放同相输入端连接至电位点B、反相输入端连接分压电阻的中间电位点且运放输出端连接功率开关的栅极，电源VCC通过功率开关连接分压电阻，并以分压电阻最高电位点作为电源调整电路的输出端。所有电流镜电路中的场效应管可以优选为P沟道的场效应管。第一参考电位点的构建，可以通过电源VCC连接负载，负载可以为电阻、与电阻连接的三极管或场效应管，负载的最高电位点作为第一参考电位点。

图3中的参考恒流源是与温度无关的具有较高精度的基准电流，经过N:1的电流镜像，令该电流缩小一定的倍数，形成小电流充电支路，该电流的精度会影响软启动时间的精度，在实际使用过程中，在图3的基础上，结合图2具体实施情况，再另设置一个电流镜，此电流镜将参考电流源I_out转换至参考恒流源I_ref，能够获得更好的电流匹配特性。

ENB信号控制一个NMOS开关，用于对该功能模块的使能控制，当ENB＝0时该模块正常工作，当ENB＝1时，会令该模块的软启动功能失效。

在软启动完成之前，B点电压跟随C点电压时线性上升的，直到改电压达到1.15V的比较器翻转阈值，N1开关打开，A点电压传至B点，则B点电压就将变为1.2V，软启动完成。

要注意一个条件：参考电压1>参考电压2，具体电路中标注的是VREF1＝1.2V，VREF2＝1.15V，两个电压需非常接近，这样可以避免在判断阈值附近进行VREF1和VREF2切换的时候产生阶跃上升。

PTAT电流：正温系数的电流源；

CTAT电流：负温系数的电流源；

两个电流叠加，可以产生与温度无关的参考电流源。

通过实施例1，容易合理构建本发明的另一种实施例，线性储能器件需要提前充满电(或者也可以通过充电电路充电，不过会增大集成电路体积)，可以不再设置充电电路而以电流吸收电路(current sink)代替，比较器的输入端可以对应替换为符合放电阈值条件的输入结构，该种实施例应用于需要线性降压过程时间的特定电路，开启时间相对较短。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。