一种适用于升压转换电路的基准电压软启动电路

本发明涉及集成电路领域，尤其是一种适用于升压转换电路的基准电压软启动电路。

背景技术：

随着便携式电子产品需求量的日益增长，电源管理芯片的需求量也在不断扩大。升压转换电路由于具有带载能力强，启动电压低，工作效率高的优点而被广泛运用。升压转换电路在启动工作阶段由于存在环路反馈建立时间过短，初始输出反馈过低而将出现电路无法升压，输出电压过冲以及电流过大烧坏元件等问题。软启动电路是针对升压转换电路无法正常启动问题的一种解决方案，该技术通过减缓反馈环路运放输出变化的方式为升压转换电路提供足够的软启动时间，保证升压转换电路的正常启动，防止输出电压过冲以及电感电流过大的问题。但是传统的软启动电路具有电路集成度低，电路面积过大，电路功耗过大等缺点。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种适用于升压转换电路的基准电压软启动电路。

本发明所采取的技术方案是：

本发明包括一种适用于升压转换电路的基准电压软启动电路，包括自启动振荡电路模块、控制时间产生电路模块和电容充电电路模块；所述自启动振荡电路模块的第一端接入基准电压，所述自启动振荡电路模块的第二端与所述控制时间产生电路模块的第一端相连，所述控制时间产生电路模块的第二端与所述电容充电电路模块的第一端相连，所述控制时间产生电路模块的第三端与所述升压转换电路的电压输入端相连，所述电容充电电路模块的第二端接地；

所述自启动振荡电路模块用于产生低压控制信号；

所述控制时间产生电路模块包括电平转换电路单元和窄脉冲生成电路单元，所述电平转换电路单元用于对所述低压控制信号进行电平转换，得到第一控制信号，所述窄脉冲生成电路单元用于接入所述第一控制信号并产生相应的窄脉冲控制信号；

所述电容充电电路模块用于根据所述窄脉冲控制信号，对电容进行缓慢充电至预设的基准电压。

进一步地，所述电平转换电路单元的第一端与所述所述自启动振荡电路模块第二端连接，所述电平转换电路单元的第二端与所述窄脉冲生成电路单元的第一端连接，所述窄脉冲生成电路单元的第二端与所述电容充电电路模块的第一端连接。

进一步地，所述自启动振荡电路模块包括多个反相器和驱动电路，多个所述反相器串联，所述驱动电路的输出端为所述自启动振荡电路模块的第二端。

进一步地，所述反相器的数目为奇数。

进一步地，所述自启动振荡电路模块包括第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器和驱动电路，所述第一反相器的第一端与所述第五反相器的第二端连接，所述第一反相器的第二端与所述第二反相器的第一端连接，所述第二反相器的第二端与所述第三反相器的第一端连接，所述第三反相器的第二端与所述第四反相器的第一端连接，所述第四反相器的第二端与所述第五反相器的第一端连接，所述第五反相器的第二端与所述驱动电路的输入端连接。

进一步地，每个所述反相器均接入基准电压，所述驱动电路也接入基准电压。

进一步地，所述的电容充电电路模包括第一pmos管、第二pmos管、第一开关和第一电容；所述第一pmos管的栅极和所述第二pmos管的栅极相互连接，所述第一pmos管的栅极与所述第一pmos管的漏级连接并共同接入基准电流，所述第一pmos管的源极和所述第二pmos管的源极接入基准电压，所述第二pmos管的的漏极与所述第一开关的第一端相连，所述第一开关的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地。

进一步地，所述窄脉冲控制信号用于控制所述第一开关的导通与断开。

进一步地，所述第一pmos管和所述第二pmos管构成电流镜结构。

本发明的有益效果是：

(1)本发明采用了自启动振荡电路模块，用于自发产生匹配基准电压的低压控制信号；无需外加控制时钟，增加了电路的集成度，减小片外电路的设计复杂度；

(2)本发明采用了窄脉冲发生电路单元接入接入第一控制信号并产生相应的窄脉冲控制信号以作为电容充电的控制信号，减小了片外大电容的使用，增加了电路的集成度，减小电路消耗面积；

(3)本发明包括自启动振荡电路模块、控制时间产生电路模块和电容充电电路模块多个数字化模块，结合模数信号，提高了电路在工作过程中的稳定性，增加电路的适用性，降低了电路的功耗。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例所述升压转化电路的控制架构电路图；

图2为本发明实施例所述基准电压软启动电路的电路图；

图3为本发明实施例所述自启动振荡电路模块的电路结构图；

图4为本发明实施例所述控制时间产生电路模块的电路结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本申请实施例作进一步阐述。

参照图1，首先，对升压转换电路的主体架构进行说明，所述升压转换电路包括直流电源、电感线圈、高边功率开关管、低边功率开关管、第一电容、第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述直流电源的第一端通过所述电感线圈与所述高边功率开关管的第一端连接，所述直流电源的第一端通过所述电感线圈与所述低边功率开关管的第一端连接，所述低边功率开关管的第二端与所述直流电源的第二端连接，所述高边功率开关管的第二端分别与所述第一电容的第一端、所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端连接，所述第一电容的第二端、所述第一电阻的第二端和所述第三电阻的第二端均与所述直流电源的第二端连接；基准电压软启动电路的输出端接到所述第二电阻和第三电阻之间，以实现升压转换电路的软启动，保证升压转换电路的正常启动。

参照图2，本发明实施例提供一种适用于升压转换电路的基准电压软启动电路，包括自启动振荡电路模块、控制时间产生电路模块和电容充电电路模块；所述自启动振荡电路模块的第一端接入基准电压，所述自启动振荡电路模块的第二端与所述控制时间产生电路模块的第一端相连，所述控制时间产生电路模块的第二端与所述电容充电电路模块的第一端相连，所述控制时间产生电路模块的第三端与所述升压转换电路的电压输入端相连；

所述自启动振荡电路模块用于产生低压控制信号；

所述控制时间产生电路模块包括电平转换电路单元和窄脉冲生成电路单元，所述电平转换电路单元用于对所述低压控制信号进行电平转换，得到第一控制信号，所述窄脉冲生成电路单元用于接入所述第一控制信号并产生相应的窄脉冲控制信号；

所述电容充电电路模块用于根据所述窄脉冲控制信号，对电容进行缓慢充电至预设的基准电压。

具体地，所述自启动振荡电路模块包括第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器和驱动电路，所述第一反相器的第一端与所述第五反相器的第二端连接，所述第一反相器的第二端与所述第二反相器的第一端连接，所述第二反相器的第二端与所述第三反相器的第一端连接，所述第三反相器的第二端与所述第四反相器的第一端连接，所述第四反相器的第二端与所述第五反相器的第一端连接，所述第五反相器的第二端与所述驱动电路的输入端连接。

参照图3，本实施例中，所述自启动振荡电路模块包括反相器inv1、反相器inv2、反相器inv3、反相器inv4、反相器inv5以及驱动电路buffer；所述反相器inv1的输出端与反相器inv2的输入端相连，反相器inv2的输出端与反相器inv3的输入端相连，反相器inv3的输出端与反相器inv4的输入端相连，反相器inv4的输出端与反相器inv5的输入端相连，反相器inv5的输出端与反相器inv1的输入端相连，反相器inv5的输出端同时与驱动电路buffer相连，所述自启动振荡电路模块输出端即为驱动电路buffer的输出osclow，此输出将与控制时间产生电路模块的输入端相连，自启动振荡电路的供电输入端将与基准电压相接。

本实施例中，所述自启动振荡电路模块将感应基准电压的上电跳变，在基准电压的供电下开始振荡，此振荡信号经过驱动电路的驱动将作为控制时间信号的输入，保证软启动电路工作过程中控制信号的自启动以及稳定供应，保证软启动电路的正常工作。

具体地，所述电平转换电路单元的第一端与所述所述自启动振荡电路模块第二端连接，所述电平转换电路单元的第二端与所述窄脉冲生成电路单元的第一端连接，所述窄脉冲生成电路单元的第二端与所述电容充电电路模块的第一端连接。

参照图4，本实施例中，所述控制时间产生电路模块包含电平转换电路单元以及窄脉冲生成电路单元，电平转换电路单元将首先接收来自自启动振荡电路模块的振荡信号，并将此振荡信号进行电平转换，在维持振荡信号频率基础上，抬高控制信号的高电平幅度，保证最终输出控制信号的幅度能够控制开关的闭合以及断开，经电平转换处理后的信号为第一控制信号，该第一控制信号输入至窄脉冲生成电路单元用于将第一控制信号转换为相应频率的窄脉冲控制信号。

具体地，所述的电容充电电路模包括第一pmos管、第二pmos管、第一开关和第一电容；所述第一pmos管的栅极和所述第二pmos管的栅极相互连接，所述第一pmos管的栅极与所述第一pmos管的漏级连接并共同接入基准电流，所述第一pmos管的源极和所述第二pmos管的源极接入基准电压，所述第二pmos管的的漏极与所述第一开关的第一端相连，所述第一开关的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地；所述第一pmos管和所述第二pmos管构成电流镜结构。

本实施例中，电容充电电路模块包含pmos管pm0和pm1，还包括开关y0及电容c0；所述pmos管pm0和pm1的栅极相互连接，同时pmos管pm0的栅极与漏级连接并共同接入基准电流，pmos管pm0的源极和pmos管pm1的源极均和基准电压连接，两者构成电流镜结构；pmos管pm1的漏极与开关y0的一端相连，电容c0将与开关y0的另外一端相连。

本实施例中，电容充电电路模块将接收来自控制时间产生电路模块的输出控制信号，即窄脉冲控制信号；该信号将被输入至电容充电电路模块的开关信号控制输入端，用于控制电容充电电流开关的导通与断开，进而驱动电容缓慢充电至基准电压，最终实现基准电压的软启动过程。

具体地，所述适用于升压转换电路的基准电压软启动电路的工作流程如下：

(1)自启动振荡电路模块主要有奇数个反相器以及驱动电路两个部分构成；当基准电压上电跳变，自启动振荡电路模块将感应此跳变，并在基准电压的电源供给下振荡，振荡产生信号经过驱动电路的整形与驱动得到一个具有一定频率的低幅度矩形波脉冲；

(2)自启动振荡电路模块产生的低幅度矩形波脉冲将首先输入控制时间产生电路模中，经过电平转换电路单元可将该低幅度矩形波脉冲转换为相对应频率的高幅度矩形波脉冲以保证最终控制信号对充电开关的控制；高幅度矩形波脉冲将作用于窄脉冲发生电路单元，假设高幅度矩形波脉冲的频率为fs，延时电路产生的时间差为δt，因此，窄脉冲电路将产生频率为fs，延时时间为δt的脉冲控制信号；

(3)在窄脉冲控制信号的作用下电容开始充电，假设基准电压值为vref，电容值为cref，充电电流为iref,充电时间为t，则上述变量的关系推算：

同时，因为延时电路产生的时间差为δt，即窄脉冲宽度为δt，因此需要脉冲数num可以表示为：

由此，电路经过控制电容充电从而实现电路的软启动，最终保证升压转换电路的正常启动，避免了输出的过冲以及电流过大烧坏元件问题。

本发明实施例所述适用于升压转换电路的基准电压软启动电路具有以下技术效果：

(1)本发明实施例采用了自启动振荡电路模块，用于自发产生匹配基准电压的低压控制信号；无需外加控制时钟，增加了电路的集成度，减小片外电路的设计复杂度；

(2)本发明实施例采用了窄脉冲发生电路单元接入接入第一控制信号并产生相应的窄脉冲控制信号以作为电容充电的控制信号，减小了片外大电容的使用，增加了电路的集成度，减小电路消耗面积；

(3)本发明实施例包括自启动振荡电路模块、控制时间产生电路模块和电容充电电路模块多个数字化模块，结合模数信号，提高了电路在工作过程中的稳定性，增加电路的适用性，降低了电路的功耗。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。