专利名称：用于功率芯片的快速启动电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于功率芯片的快速启动电源，尤其涉及一种用于交流-直流节能灯功率芯片的快速启动电源。
背景技术：
在AC-DC节能灯功率芯片中，220V的交流输入是唯一的电源。经过整流和滤波电 路后，一个高直流电压(VHV)被用来驱动芯片和节能灯。在芯片内部，所有的逻辑和控制电 路都由低压的CMOS(互补金属氧化物半导体)构成。所以芯片中会有一个内部电源(Linear Regulator)将外部输入的直流高电压(VHV)转换成直流低电压(VREG)，以便用来给逻辑和 控制电路供电。为了使内部电源的回路稳定和减小瞬态电压波动，一个大的外部电容会连 接在内部电源的输出端。由于有这个大电容的存在，内部电容的反馈回路得到了很好的补 偿，并且瞬态电压的波动也可以被过滤掉。所以说，内部电源的稳定和负载调控是由外接大 电容来保证的。另一方面，外部大电容的存在会延长芯片在上电时的启动时间。在上电启动时，内部电源需要很长的一段时间来对外部大电容进行充电直至到达所设定的电压值。一般情况下，整个启动需要花费几百个微秒。可是有些内部逻辑和控制电路需要在上电时立刻被供 电以便对芯片进行初始化。但是，由于内部电源的慢速启动特性，不能一上电就立刻进行供电。因此，就需要一个可以快速启动的电源电路在内部电源完全启动之前对芯片进行正确的初始化。
发明内容
本发明提供一种用于功率芯片的快速启动电源，可以在内部电源完全启动之前对 芯片进行正确的初始化，使芯片内部的逻辑可以得到正确的实现。为了达到上述目的，本发明提供一种用于功率芯片的快速启动电源，包含电路连 接的偏置电流电路、初始电压电路、电压调制电路、电流镜电路和逻辑控制电路；所述的偏置电流电路通过电路连接所述的初始电压电路、电压调制电路和电流镜 电路，为初始电压电路、电压调制电路和电流镜电路提供电流，该偏置电流电路是由基准电 压电路生成的PTAT (proportional to absolutetemperature正温度系数电流)电流来提供偏置电流；所述的初始电压电路包含若干串联的栅漏端短接的P沟道金属氧化物半导体管，该初始电压电路由偏置电流电路提供电流，并生成初始电压输入到电压调制电路，初始电压的数值等于内部电路的输出电压；所述的电压调制电路包含电路连接的升压器件和降压器件，升压器件和降压器件对初始电压先进行升压，再进行降压，得到快速启动电压，将此快速启动电压输出到逻辑控制电路；所述的电流镜电路将偏置电流电路产生的电流提供给逻辑控制电路；
所述的逻辑控制电路分别输入快速启动电压和内部电路的输出电压，该逻辑控制电路输出最终的复合电源；上电复位电路产生的上电复位信号是一个内置信号，用来指明功率芯片的工作区 间，该复位信号输入逻辑控制电路，在上电启动时，上电复位信号为低电平，在正常工作时， 上电复位信号为高电平；当输入的上电复位信号为低电平时，复合电源被短接至快速启动 电压，当上电复位信号为高电平时，复合电源被短接至内部电路的输出电压。在上电复位信号变高之前，只有少数逻辑和控制电路处于工作状态以使芯片正确 初始化，因此快速启动电压并不需要提供很大的负载电流。当上电复位信号变高后，所有的 逻辑和控制电路都将进入工作状态，负载需求就会变大。本发明由于在功率芯片中引入了快速启动电压，在上电时，功率芯片内部的逻辑 可以得到正确的实现。复合电源在启动和正常工作状态下可以自动的在快速启动电压和内 部电路的输出电压之间切换。有了在上电时可以快速启动的能力，复合电源可以在上电复 位信号变高之前正确的初始化功率芯片，在上电复位信号变高之后，复合电源又可以给功 率芯片内的逻辑电路和控制电路进行稳定的供电。
图1是本发明提供的一种用于功率芯片的快速启动电源的电路图。
具体实施例方式以下根据图1，具体说明本发明的较佳实施例如图1所示，为用于功率芯片的快速启动电源的电路图；栅端偏置管MP7和PMOS (P沟道金属氧化物半导体)管MP8、MP9、MP10组成偏置电 流电路，该栅端偏置管MP7和PMOS管MP8、MP9、MPlO都是由基准电压电路(Bandgap)生成 的PTAT电流来提供偏置电流，所述的基准电压电路由直流高电压VHV直接供电，可以快速 启动，以便在上电过程中提供PTAT电流；若干串联的栅漏端短接的PMOS管MPl MPX组成初始电压电路，该初始电压电路 由偏置电流电路中的MP8提供电流，并生成初始电压Vl输入到电压调制电路，Vl的数值为 3. 3V或5V，接近内部电路的输出电压VREG ；NMOS (N沟道金属氧化物半导体)管丽1和丽2组成电压调制电路，升压器件丽1 将初始电压Vl提升一个栅源电压VGS丽1，得到电压V2，降压器件丽2又将V2降低一个栅 源电压VGS丽2，得到快速启动电压VPRE，将此快速启动电压VPRE输出到逻辑控制电路；由于丽2的源端是一个低阻抗的点，所以快速启动电压VPRE就可以被用来在上电 启动时对功率芯片进行初始化；快速启动电压VPRE的电压值定义如下VPRE = V1+VGS_MN1-VGS_MN2 ；跟据快速启动电压VPRE的负载电流，工艺偏差，温度漂移等具体情况，通过调整 丽1，丽2的尺寸和丽1的偏置电流12，快速启动电压VPRE可以几乎等于初始电压VI，并且 接近内部电路的输出电压VREG ；MN4,丽5和MP6组成电流镜电路将偏置电流电路产生的PTAT电流提供给逻辑控制电路；匪OS管MN3，PMOS管MP3，反向器INVl和INV2，开关PMOS管MP4和MP5组成逻辑控制电路，丽3的栅极端输入上电复位电路提供的上电复位信号POR，MP4的漏极端输入快 速启动电压VPRE，MP5的漏极端输入内部电路的输出电压VREG，MP4和MP5的源级端输出 最终的复合电源VDD ；当上电复位信号POR为0时，丽3的漏级端电压V3被抬高到1，反向 器INV2的输出信号PWR_NRDY为1，反向器INVl的输出信号PWR_RDY为0，MP4导通而MP5 截止，因此复合电源VDD被短接至快速启动电压VPRE，当POR为1时，V3被拉低到0，信号 PWR_NRDY为0，信号PWR_RDY为1，MP5导通，而MP4截止，VDD被短接至VREG。上电复位信号POR是一个内置信号，用来指明功率芯片的工作区间。在上电启动 时，POR为低电平，在正常工作时，POR为高电平。在POR变高之前，只有少数逻辑和控制电 路处于工作状态以使芯片正确初始化，因此快速启动电压VPRE并不需要提供很大的负载 电流。当POR变高后，所有的逻辑和控制电路都将进入工作状态，负载需求就会变大。所述的逻辑控制电路由快速启动电压VPRE来供电，功率芯片内的其他逻辑电路 和控制电路都由复合电源VDD来供电；由于在功率芯片中引入了快速启动电压VPRE，在上电时，功率芯片内部的逻辑可 以得到正确的实现。复合电源VDD在启动和正常工作状态下可以自动的在快速启动电压 VPRE和内部电路的输出电压VREG之间切换。有了在上电时可以快速启动的能力，复合电 源VDD可以在上电复位信号POR变高之前正确的初始化功率芯片，在上电复位信号POR变 高之后，复合电源VDD又可以给功率芯片内的逻辑电路和控制电路进行稳定的供电。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的 描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的 多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
一种用于功率芯片的快速启动电源，其特征在于，包含电路连接的偏置电流电路、初始电压电路、电压调制电路、电流镜电路和逻辑控制电路；所述的偏置电流电路通过电路连接所述的初始电压电路、电压调制电路和电流镜电路，为初始电压电路、电压调制电路和电流镜电路提供电流；所述的初始电压电路由偏置电流电路提供电流，并生成初始电压V1输入到电压调制电路；所述的电压调制电路包含电路连接的升压器件和降压器件，升压器件和降压器件对初始电压V1先进行升压，再进行降压，得到快速启动电压VPRE，将此快速启动电压VPRE输出到逻辑控制电路；所述的电流镜电路将偏置电流电路产生的电流提供给逻辑控制电路；所述的逻辑控制电路分别输入快速启动电压VPRE和内部电路的输出电压VREG，该逻辑控制电路输出最终的复合电源VDD；上电复位电路产生的上电复位信号POR是一个内置信号，用来指明功率芯片的工作区间，该复位信号POR输入逻辑控制电路，在上电启动时，上电复位信号POR为低电平，在正常工作时，上电复位信号POR为高电平；当输入的上电复位信号POR为低电平时，复合电源VDD被短接至快速启动电压VPRE，当上电复位信号POR为高电平时，复合电源VDD被短接至内部电路的输出电压VREG。
2.如权利要求1所述的用于功率芯片的快速启动电源，其特征在于，所述的偏置电流 电路是由基准电压电路生成的正温度系数电流来提供偏置电流。
3.如权利要求2所述的用于功率芯片的快速启动电源，其特征在于，所述的基准电压 电路由直流高电压VHV直接供电，可以快速启动，以便在上电过程中提供PTAT电流。
4.如权利要求1所述的用于功率芯片的快速启动电源，其特征在于，所述的初始电压 电路包含若干串联的栅漏端短接的P沟道金属氧化物半导体管MPl MPX。
5.如权利要求4所述的用于功率芯片的快速启动电源，其特征在于，所述的初始电压 Vl的数值等于内部电路的输出电压VREG。
6.如权利要求1所述的用于功率芯片的快速启动电源，其特征在于，所述的升压器 件采用N沟道金属氧化物半导体管MN1，所述的降压器件采用N沟道金属氧化物半导体管 MN2 ；升压器件丽1将初始电压Vl提升一个栅源电压VGS丽1，得到电压V2，降压器件丽2 又将V2降低一个栅源电压VGS MN2，得到快速启动电压VPRE，将此快速启动电压VPRE输出 到逻辑控制电路。
7.如权利要求6所述的用于功率芯片的快速启动电源，其特征在于，所述的快速启动 电压VPRE的电压值定义如下VPRE = Vl+VGS MNl-VGS MN2。
8.如权利要求7所述的用于功率芯片的快速启动电源，其特征在于，所述的快速启动 电压VPRE等于初始电压Vl。
9.如权利要求1所述的用于功率芯片的快速启动电源，其特征在于，所述的逻辑控制 电路包含电路连接的N沟道金属氧化物半导体管MN3，P沟道金属氧化物半导体管MP3，反 向器INVl和INV2，开关P沟道金属氧化物半导体管MP4和MP5 ；MN3的栅极端输入上电复位电路提供的上电复位信号P0R，MP4的漏极端输入快速启动 电压VPRE，MP5的漏极端输入内部电路的输出电压VREG，MP4和MP5的源级端输出最终的 复合电源VDD ；当上电复位信号POR为0时，丽3的漏级端电压V3被抬高到1，反向器INV2的输出信号PWR NRDY为1，反向器INVl的输出信号PWR RDY为0，MP4导通而MP5截止，因 此复合电源VDD被短接至快速启动电压VPRE，当POR为1时，V3被拉低到0，信号PWR NRDY 为0，信号PWR RDY为1，MP5导通，而MP4截止，复合电源VDD被短接至VREG。
全文摘要
一种用于功率芯片的快速启动电源，包含电路连接的偏置电流电路、初始电压电路、电压调制电路、电流镜电路和逻辑控制电路。本发明由于在功率芯片中引入了快速启动电压，在上电时，功率芯片内部的逻辑可以得到正确的实现。复合电源在启动和正常工作状态下可以自动的在快速启动电压和内部电路的输出电压之间切换。有了在上电时可以快速启动的能力，复合电源可以在上电复位信号变高之前正确的初始化功率芯片，在上电复位信号变高之后，复合电源又可以给功率芯片内的逻辑电路和控制电路进行稳定的供电。
文档编号H05B41/282GK101801150SQ20091024747
公开日2010年8月11日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年12月29日
发明者徐滔, 惠国瑜, 李应天, 职春星, 胡永华 申请人:灿芯半导体(上海)有限公司