本发明涉及一种软启动电路，特别涉及一种应用于开关电源的软启动电路。
背景技术：
开关电源具有效率高、体积小、重量轻等特点，近年来，随着电子产品需求的不断增长，电源管理ic的应用领域也在不断扩大，其中开关电源以其宽输入输出电压范围和杰出的能量转换效率而得到广泛应用。如图1所示是一个典型的开关电源电路，它包括了驱动管dp、整流管dn，电感l、电容c、反馈控制与驱动电路以及软启动电路。启动阶段，会产生很大的浪涌电流，输出电压会产生较大的过冲，从而损坏电路元件，因此需要软启动电路来避免上述现象的发生。
现有技术采用不同的方式来实现软启动功能，例如在系统内部产生额外的时钟信号来控制启动速度，这种方法增加了电路的复杂度；例如使用繁琐的反馈电路实现软启动功能，复杂的反馈电路对芯片寄生参数非常敏感，带来稳定性的问题，增加电路的实现风险；例如将软启动模块放到片外独立实现，但这种方法又降低了系统的集成度，增加了芯片引脚和物料成本等。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种开关电源的软启动电路，它具有结构简单、性能可靠的特点。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：一种应用于开关电源的软启动电路，所述开关电源包括电源输出电压vout，所述软启动电路包括相互连接的锁存控制电路、充电延时电路和逻辑控制电路，所述锁存控制电路的输入端与逻辑控制电路的输出端相连，所述锁存控制电路的输出端与逻辑控制电路的输入端相连，所述充电延时电路的输出端与逻辑控制电路的输入端相连，所述逻辑控制电路包括第一比较器comp1、第二比较器comp2、第一与非门nand1和第二与非门nand2，所述第一比较器comp1输出端与第二与非门nand2的输入端相接，所述第二比较器comp2的输出端与第一与非门nand1的输入端相连，所述电源输出电压vout作为所述逻辑控制电路的输入电压。
此外，本发明还提出如下附属技术方案：所述第二比较器comp2输入正端、负端分别接开关电源输出电压vout和所述充电延时电路的输出电压vcharge，所述第一比较器comp1的输入正端接参考电压vref，所述第一比较器comp1输入负端与第二比较器comp2输入正端相连。
所述第一比较器comp1的输出端同时作为所述锁存控制电路的输入端。
所述锁存控制电路包括第一pmos晶体管pm1、第一nmos晶体管nm1、第二nmos晶体管nm2，所述第一pmos晶体管pm1的源极与电源端vdd相连，所述第一pmos晶体管pm1的漏极与nmos晶体管nm1的漏极相连，所述第一nmos晶体管nm1的源极与第二nmos晶体管nm2的漏极相连，所述第二nmos晶体管nm2的源极接地。
所述锁存控制电路还包括反相器inv、第一电容c1和第一电流源i1，所述第一pmos晶体管pm1的漏极与反相器inv输入端相连，所述第一电容c1一端与第一pmos晶体管pm1的漏极相接，另一端与第二nmos晶体管nm2的源极相接。
所述第一比较器comp1的输出端分别与所述第一pmos晶体管pm1、第一nmos晶体管nm1的栅极相连。
所述充电延时电路包括第二pmos晶体管pm2、第三nmos晶体管nm3，所述第二pmos晶体管pm2的源极与电源电压vdd相连，所述第二pmos晶体管pm2的漏极与第二比较器comp2的输入负端相连，所述第三nmos晶体管nm3的漏极与第二pmos晶体管pm2的漏极相接，所述第三nmos晶体管nm3的源极接地，所述第二pmos晶体管pm2和第三nmos晶体管nm3的栅极分别与反相器inv输入端相连。
其还包括第二电容c2和第二电流源12，所述第二电容c2一端与第二pmos晶体管pm2的漏极相连，另一端接地，所述第二电容c2通过第二电流源i2充电。
所述开关电源系统还包括反馈控制与驱动电路和驱动管dp，所述软启动电路通过反馈控制与驱动电路开启和关闭驱动管dp。
相比于现有技术，本发明的优点在于：采用一种简单的片上设计方式实现软启动功能，既不需要系统外部提供控制信号，也不需要产生额外的时钟信号。同时，由于采用了对输出进行间歇式充电的方式实现软启动功能，不需要很大的软启动充电电容，因此可以将软启动电路完全放到片内实现，显著地降低了电路设计的复杂性，提高集成度，并且降低设计成本。
附图说明
图1是本发明开关电源系统示意图。
图2是本发明软启动电路各部分连接示意图。
图3是本发明软启动电路结构示意图。
图4是本发明软启动电路实现功能表。
具体实施方式
以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。
如图1所示是为开关电源电路，包括驱动管dp、整流管dn、电感l、电容c、反馈与驱动电路和软启动电路。驱动管dp的输入端与电源vdd相连输出端与整流器dn的输入端相连，整流器dn的输出端接地，驱动管dp的控制端和整流管dn的控制端分别与反馈控制与驱动电路相连。电感l设置在驱动管dp与开关电源输出电压vout之间，电容c一端与电感l相连。另一端接地。电源输出电压vout在软启动电路作用下缓慢上升，避免开关电源系统启动阶段产生很大的浪涌电流，使输出电压过冲。
如图2、图3所示一种软启动电路，包括锁存控制电路100、充电延时电路200和逻辑控制电路300，锁存控制电路100、逻辑控制电路300分别与充电延时电路200相连，锁存控制电路100与逻辑控制电路300相连。所述锁存控制电路100的输入端与逻辑控制电路300的输出端相连，所述锁存控制电路100的输出端与逻辑控制电路300的输入端相连，所述充电延时电路200的输出端与逻辑控制电路300的输入端相连。锁存控制电路100的输入作为逻辑控制电路300的输出信号latch_set，它的输出作为逻辑控制电路300的输入信号soft_start_en。逻辑控制电路300的输入作为充电延时电路200的输出电压vcharge、开关电源的输出电压vout、参考电平vref和锁存控制电路100输出的信号soft_start_en。
锁存控制电路100用于锁存软启动电路使能与否的状态，锁存控制电路100包括第一pmos晶体管pm1、第一nmos晶体管nm1、第二nmos晶体管nm2、反相器inv、第一电容c1和第一电流源i1，第一pmos晶体管pm1的源极与电源端vdd相连，第一pmos晶体管pm1的漏极与第一nmos晶体管nm1的漏极相连，第一nmos晶体管nm1的源极与第二nmos晶体管nm2的漏极相连，第二nmos晶体管nm2的源极接地，第一pmos晶体管pm1的漏极与反相器inv相连。第一电容c1一端与第一pmos晶体管pm1的漏极相接，另一端与第二nmos集体管nm2的源极相接。第一电流源i1一端与第一pmos晶体管pm1漏极相连，另一端与第二nmos晶体管nm2源极相连，第一电流源i1将节点1初始电压拉到低电平，确定锁存控制电路的初始工作状态，保证开关电源系统启动时正常工作。
逻辑控制电路300包括第一比较器comp1、第二比较器comp2、第一与非门nand1和第二与非门nand2，第二比较器comp2的输入正端为开关电源输出电压vout，第二比较器comp2的输入负端电压为充电延时电路200的输出电压vcharge，第二比较器comp2的输出端与第一与非门nand1相连，第一与非门nand1的另一输入端与第一nmos晶体管nm1的栅极相连。第一比较器comp1的输入正端电压为参考电压vref，第一比较器comp1的输入负端与第二比较器comp2的输入正端相连，输出端与第二与非门nand2输入端相连，第二与非门nand2的另一输入端分别与第一pmos晶体管pm1和第二nmos晶体管nm2的栅极相连。
充电延时电路200包括第二pmos晶体管pm2、第三nmos晶体管nm3、第二电容c2和第二电流源i2，第二pmos晶体管pm2的源极与电源电压vdd相连，第二pmos晶体管pm2的漏极与第二比较器comp2的输入负端相连，第三nmos晶体管nm3的漏极与第二pmos晶体管pm2的漏极相接，第三nmos晶体管nm3的源极接地，第二pmos晶体管pm2和第三nmos晶体管nm3的栅极分别与反相器inv输入端相连。第二电容c2一端与第二pmos晶体管pm2的漏极相连，另一端接地，第二电流源i2一端接电源端vdd，另一端与第二pmos晶体管pm2源极相接。
如图4所示为软启动电路功能图表，在系统开始上电时，第一pmos晶体管pm1源极为高电位端，第一pmos晶体管pm1导通，第一电流源i1将节点1的初始电压拉到低电平，所述低电平电压通过反相器inv将信号soft_start_en的电压置为高，第一nmos晶体管nm1的栅极为高电平，第一nmos晶体管nm1导通，此时开关电源输出电压vout小于参考电压vref，第一比较器comp1输出高电平，第二nmos晶体管nm2栅极为高电平，第二nmos晶体管nm2导通，第一pmos晶体管pm1栅极也为高电平，第一pmos晶体管pm1关断，使得信号soft_start_en保持在高电平，软启动功能开启。
由于节点1的电压为低电平，第三nmos晶体管nm3的栅极和第二pmos晶体管pm2的栅极为低电平，所以此时第三nmos晶体管nm3被关断，第二pmos晶体管pm2导通，第二电流源i2向第二电容c2充电，第二比较器comp2输入负端电压vcharge缓慢升高，当输入正端电源输出电压vout小于输入负端电压vcharge时，通过第二比较器comp2作用下，输出的节点2的电压为低电平，经第一与非门nand1后节点3的电压为高电平，第二与非门nand2的另一输入端latch_set也为高电平，经过第二与非门nand2后的信号vdrive电压为低电平，信号vdrive经过反馈控制与驱动电路后开启开关电源的驱动管dp，电源输出电压vout充电，使得电源输出电压vout逐渐升高，当输出的电压vout大于电压vcharge时，此时节点2的电压为高电平，由于第一与非门nand1的另一输入端为高电平，所以节点3的电压为低电平，信号drive电压为高电平，驱动管dp被关断，电源暂停对电压vout充电，当第二电流源i2对第二电容c2充电使得电压vcharge又高于电压vout时，电源又重新开始对电压vout充电。在软启动过程中，电压vout缓慢上升，避免了急剧充电造成的浪涌电流和电压过冲。
当电源输出电压vout充电时，若电源输出电压vout高于参考电压vref，第一比较器comp1输出电压为低电平，此时第一pmos晶体管pm1导通，第二mos晶体管nm2关断，节点1的电压被拉高，第三mos晶体管nm3的栅极和第二pmos晶体管pm2为高电平，第三mos晶体管nm3导通，第二pmos晶体管pm2关断，第二电容c2停止充电，电压vcharge被拉低，节点1位置电压经反相器inv反向后输出的信号soft_start_en电压置为低，第一mos晶体管nm1栅极为低电平，第一mos晶体管nm1关断。此时第一pmos晶体管pm1、第一mos晶体管nm1、第二mos晶体管nm2、反相器inv、第一电流源i1和第一电容c1构成了一个锁存器，由于第一电流源i1很小，并且有第一电容c1作为稳压电容，保证开关电源在正常工作状态下节点1保持在高电平，因此信号soft_start_en保持在低电平不会影响系统的正常工作，至此软启动结束，开关电源稳定工作。
本发明的有益效果是，采用简单的片上设计方式实现软启动功能，既不需要系统外部提供控制信号，也不需要产生额外的时钟信号，同时由于采用了对输出端进行间歇式充电的方法，不需要很大的软启动充电电容，因此可以将软启动电路完全放到片内实现，显著地降低了电路设计的复杂性，不但节省资源，且成本较低，本发明电路可移植性高，实用性强。
需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。