开关电源的软启动控制电路及方法与流程

本发明涉及半导体集成电路技术领域，尤其涉及一种开关电源的软启动控制电路及方法。

背景技术：

近年来随着便携式电子产品在通信、计算机和消费类电子等领域中不断增长，对电源管理芯片的需求也呈指数上升趋势,其中，电感式开关电源芯片凭借自身工作效率高和自身发热较小等优势，广泛应用于智能手机、mp3、数码相机等便携式设备中。

传统开关电源芯片的软启动电路在启动时，软启动电路中的误差放大器的输出电压一直处于较高电平，使电路中的环路长时间处于最大的占空比状态，产生很大的浪涌电流，从而导致开关电源的输出电容上产生很大的过冲电压。由于过大的浪涌电流和过冲电压会导致开关电源芯片中的功率管或其他电路烧毁。因此，在现有技术中，软启动电路通过纳安级小电流充电产生延时电压来控制开关电源的启动时间。但是，要实现纳安级小电流充电，会导致软启动电路的制作工艺发生巨大变化，易对软启动电路形成干扰，导致软启动电路启动时发生异常及软启动电路输出电压增大，从而需要更大的电容来对软启动电路的启动时间造成延时，占用芯片的面积也会逐渐增大。

由上所述可知，现有技术中的开关电源芯片的软启动电路无法在确保正常启动的情况下，节省芯片成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种开关电源的软启动控制电路及方法，以实现在确保开关电源芯片的软启动电路正常启动的情况下，不增大芯片面积，节省芯片成本的目的。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明第一方面公开了一种开关电源的软启动控制电路，包括：输出电压分压vout_div模块，比较器comp，基准电压vrefsel模块和偏压模块bias；

所述输出电压分压vout_div模块的输出端与所述比较器comp的同相输入端相连，用于产生第一反馈电压vfb和第二反馈电压vfb_cmp，并将所述第一反馈电压vfb输入所述比较器comp，所述第二反馈电压vfb_cmp的电位低于所述第一反馈电压vfb的电位；

所述比较器comp的反相输入端与偏压模块bias的输出端相连，所述比较器comp的输出端与所述基准电压vrefsel模块的输入端相连，所述比较器comp，用于接收所述偏压模块bias输出的基准电压vref，并结合所述第一反馈电压vfb产生参考电压vsel，在软启动过程中，根据所述参考电压vsel的高低电平确定所述基准电压vrefsel模块的输出电压。

优选地，在软启动的过程中，基于所述第一反馈电压vfb的电位上升，在所述基准电压vref的电位一直高于所述第一反馈电压vfb的电位的情况下，所述参考电压vsel为低电平，所述比较器comp，用于选择第二反馈电压vfb_cmp到所述基准电压vrefsel模块的电压vref_ss端输出。

优选地，在软启动的过程中，基于所述第一反馈电压vfb的电位上升，若所述第一反馈电压vfb的电位高于所述基准电压vref的电位时，所述参考电压vsel为高电平，所述比较器comp，用于选择基准电压vref到所述基准电压vrefsel模块的电压vref_ss端输出。

优选地，在上述开关电源的软启动电路中，所述基准电压vrefsel模块为mos开关。

本发明第二方面公开了一种开关电源，包括:第一方面公开的开关电源软启动控制电路，误差放大器error_amp，比较器pwm和功率管的栅极驱动电路powermosgatedriver；

所述软启动控制电路的输入端与输出电压vout相连，所述软启动控制电路的输出端与所述误差放大器error_amp相连，用于输出基准电压vref_ss和第一反馈电压vfb；

所述误差放大器error_amp接收所述软启动控制电路输出的基准电压vref_ss和第一反馈电压vfb，并通过放大第一反馈电压vfb与基准电压vref_ss的误差输出的比较电压comp；

所述比较器pwm模块的输入端与所述误差放大器error_amp的输出端相连，所述比较器pwm模块的输入端接收所述误差放大器error_amp的输出的比较电压comp，并结合斜坡补偿电压vslope产生驱动所述功率管的栅极驱动电路powermosgatedriver；

所述功率管的栅极驱动电路powermosgatedriver的输入端与比较器pwm输出端相连，所述功率管的栅极驱动电路powermosgatedriver的输出端与功率管mn的栅极lsg和功率管mp的栅极hsg相连，驱动开关电源。

优选地，在上述开关电源中，还包括：rc补偿网络rccompen；

所述rc补偿网络rccompen与所述误差放大器error_amp的输出端和比较器pwm的输入端相连，用于为开关电源补偿电阻电容。

优选地，在上述开关电源中，所述开关电源为boost开关电源。

本发明第三方面公开了一种开关电源的软启动控制方法，适用于第一方面公开的开关电源软启动控制电路，所述开关电源软启动控制电路包括输出电压分压vout_div模块，比较器comp，基准电压vrefsel模块和bias模块；该方法包括：

在软启动过程中，所述输出电压分压vout_div模块控制输入所述比较器comp同相输入端的第一反馈电压vfb电位，其中，所述输出电压分压vout_div模块产生的第二反馈电压vfb_cmp的电位低于所述第一反馈电压vfb的电位；

所述偏压bias模块经由所述比较器comp反相输入端向所述比较器comp输入基准电压vref；

所述比较器comp基于所述第一反馈电压vfb和所述基准电压vref产生参考电压vsel，并基于所述参考电压vsel的高低电平确定所述基准电压vrefsel模块的输出电压。

优选地，在上述开关电源的软启动控制方法中，若所述输出电压分压vout_div模块控制输入所述比较器comp同相输入端的第一反馈电压vfb电位持续上升，在所述bias模块输入所述比较器comp反相输入端的基准电压vref的电位一直高于第一反馈电压vfb的电位的情况下，所述比较器comp基于所述第一反馈电压vfb和所述基准电压vref产生参考电压vsel，并基于所述参考电压vsel的高低电平确定所述基准电压vrefsel模块的输出电压，包括：

所述比较器comp基于所述第一反馈电压vfb和所述基准电压vref产生低电平的参考电压vsel，确定第二反馈电压vfb_cmp作为所述基准电压vrefsel模块的输出电压vref_ss。

优选地，在上述开关电源的软启动控制方法中，若所述输出电压分压vout_div模块控制输入所述比较器comp同相输入端的第一反馈电压vfb电位持续上升，在第一反馈电压vfb的电位超过所述bias模块输入所述比较器comp反相输入端的基准电压vref的电位的情况下，所述比较器comp基于所述第一反馈电压vfb和所述基准电压vref产生参考电压vsel，并基于所述参考电压vsel的高低电平确定所述基准电压vrefsel模块的输出电压，包括：

所述比较器comp基于所述第一反馈电压vfb和所述基准电压vref产生高电平的参考电压vsel，确定基准电压vref作为所述基准电压vrefsel模块的输出电压vref_ss。

基于上述本发明实施例提供的一种开关电源的软启动控制电路及方法，所述输出电压分压vout_div模块产生第一反馈电压vfb和第二反馈电压vfb_cmp，并将所述第一反馈电压vfb输入所述比较器comp，所述第二反馈电压vfb_cmp的电位低于所述第一反馈电压vfb的电位，所述比较器comp接收所述偏压模块bias输出的基准电压vref，并结合所述第一反馈电压vfb产生参考电压vsel，在软启动过程中，根据所述参考电压vsel的高低电平确定所述基准电压vrefsel模块的输出电压。确保了开关电源芯片的软启动电路正常启动，且节省开关电源芯片成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种开关电源的软启动控制电路的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种开关电源电路的架构示意图；

图3为本发明实施例公开的一种开关电源的软启动控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

由背景技术可知，现有技术中，利用纳安级小电流充电产生延时电压来控制开关电源的软启动时间的方法，导致软启动电路的制作工艺发生巨大变化，易对软启动电路形成干扰，软启动电路启动时发生异常及软启动电路输出电压增大，从而需要更大的电容来对软启动电路的启动时间造成延时，占用芯片的面积也会逐渐增大。因此，本发明公开了一种开关电源的软启动控制电路及方法，用于实现在确保开关电源芯片的软启动电路正常启动的情况下，不增大芯片面积，节省芯片成本的目的。

如图1所示，本发明实施例公开了一种开关电源的软启动控制电路的结构示意图，包括：输出电压分压vout_div模块，比较器comp，基准电压vrefsel模块和偏压模块bias。

所述输出电压分压vout_div模块的输出端与所述比较器comp的同相输入端相连，用于产生第一反馈电压vfb和第二反馈电压vfb_cmp，并将所述第一反馈电压vfb输入所述比较器comp，所述第二反馈电压vfb_cmp的电位低于所述第一反馈电压vfb的电位。

需要说明的是，所述输出电压vout_div模块产生的第一反馈电压vfb和第二反馈电压vfb_cmp是输出电压vout经过输出电压分压vout_div模块产生的。

所述比较器comp的反相输入端与偏压模块bias的输出端相连，所述比较器comp的输出端与所述基准电压vrefsel模块的输入端相连，所述比较器comp，用于接收所述偏压模块bias输出的基准电压vref，并结合所述第一反馈电压vfb产生参考电压vsel，在软启动过程中，根据所述参考电压vsel的高低电平确定所述基准电压vrefsel模块的输出电压。

需要说明的是，在软启动的过程中，基于所述vfb的电位上升，在所述vref的电位一直高于所述vfb的电位的情况下，所述参考电压vsel为低电平，所述比较器comp，用于选择第二反馈电压vfb_cmp到所述基准电压vrefsel模块的电压vref_ss端输出。

进一步，需要说明的是，所述基准电压vrefsel模块为mos开关。

所述vref_ss端的电压相当于所述第二反馈电压vfb_cmp。

需要说明的是，在软启动的过程中，基于所述vfb的电位上升，若所述vfb的电位高于所述基准电压vref的电位时，所述参考电压vsel为高电平，所述比较器comp，用于选择基准电压vref到所述基准电压vrefsel模块的电压vref_ss端输出。

进一步，需要说明的是，所述vref_ss端的电压相当于所述基准电压vref。

在本发明实施例中，所述输出电压分压vout_div模块产生第一反馈电压vfb和第二反馈电压vfb_cmp，并将所述第一反馈电压vfb输入所述比较器comp，所述第二反馈电压vfb_cmp的电位低于所述第一反馈电压vfb的电位，所述比较器comp接收所述偏压模块bias输出的基准电压vref，并结合所述第一反馈电压vfb产生参考电压vsel，在软启动过程中，根据所述参考电压vsel的高低电平确定所述基准电压vrefsel模块的输出电压。因此，本发明实施例在实现确保开关电源芯片的软启动电路正常启动的情况下，节省开关电源芯片成本。

进一步的，如图2所述，为本发明实施例公开的一种开关电源的架构示意图，所述开关电源包括：如图1所示的软启动控制电路，误差放大器error_amp，比较器pwm和功率管的栅极驱动电路powermosgatedriver。

所述软启动控制电路的输入端与输出电压vout相连，所述软启动控制电路的输出端与所述误差放大器error_amp相连，用于输出基准电压vref_ss和第一反馈电压vfb。

需要说明的是，所述软启动控制电路的具体结构如下：

所述输出电压分压vout_div模块的输出端与所述比较器comp的同相输入端相连，用于产生第一反馈电压vfb和第二反馈电压vfb_cmp，并将所述第一反馈电压vfb输入所述比较器comp，所述第二反馈电压vfb_cmp的电位低于所述第一反馈电压vfb的电位。

所述比较器comp的反相输入端与偏压模块bias的输出端相连，所述比较器comp的输出端与所述基准电压vrefsel模块的输入端相连，所述比较器comp，用于接收所述偏压模块bias输出的基准电压vref，并结合所述第一反馈电压vfb产生参考电压vsel，所述基准电压vrefsel模块的输出的基准电压vref_ss。

进一步，需要说明的是，所述输出电压分压vout_div模块产生的第一反馈电压vfb和第二反馈电压vfb_cmp是输出电压经过所述输出电压分压vout_div模块产生的。

所述误差放大器error_amp接收所述基准电压vrefsel模块输出的基准电压vref_ss和所述输出电压分压vout_div模块第一反馈电压vfb，并通过放大第一反馈电压vfb与基准电压vref_ss的误差产生的比较电压comp。

所述比较器pwm模块的输入端与所述误差放大器error_amp的输出端相连，所述比较器pwm模块的输入端接收所述误差放大器error_amp的输出的比较电压comp，并结合斜坡补偿电压vslope驱动所述功率管的栅极驱动电路powermosgatedriver。

所述功率管的栅极驱动电路powermosgatedriver的输入端与比较器pwm输出端相连，所述功率管的栅极驱动电路powermosgatedriver的输出端与功率管mn的栅极lsg和功率管mp的栅极hsg相连，驱动开关电源。

需要说明的是，所述功率管的栅极驱动电路powermosgatedriver的输出端与功率管mn的栅极lsg和功率管mp的栅极hsg相连，其中，功率管mn的栅极lsg连接开关电源到gnd地，功率管mp的栅极hsg连接开关电源到输出电压vout。

进一步，该开关电源电路还包括：rc补偿网络rccompen及用于存储和传输电压的电感l。

需要说明的是，所述rc补偿网络rccompen与所述误差放大器error_amp的输出端和比较器pwm的输入端相连，用于为开关电源电路补偿电阻电容。

需要说明的是，所述的输出电压vout经过电阻rl制和电容cl接地，保证开关电源电路的稳定。

基于上述公开的开关电源的具体实现过程，这里举例进行说明：

在boost开关电源中，所述软启动控制电路输出基准电压vref_ss和第一反馈电压vfb，所述误差放大器error_amp接收所述软启动控制电路输出的基准电压vref_ss和第一反馈电压vfb，并通过放大第一反馈电压vfb与基准电压vref_ss的误差输出的比较电压comp，所述比较器pwm模块的输入端接收所述误差放大器error_amp的输出的比较电压comp，并结合斜坡补偿电压vslope产生驱动所述功率管的栅极驱动电路powermosgatedriver，所述功率管的栅极驱动电路powermosgatedriver驱动boost开关电源。

需要说明的是，上述公开的开关电源不仅可为boost升压型开关电源，也可为buck降压型开关电源或buck—boost升降型开关电源等。

在本发明实施例中，所述软启动控制电路输出基准电压vref_ss和第一反馈电压vfb，所述误差放大器error_amp接收所述软启动控制电路输出的基准电压vref_ss和第一反馈电压vfb，并通过放大第一反馈电压vfb与基准电压vref_ss的误差产生的比较电压comp。所述比较器pwm模块的输入端接收所述误差放大器error_amp的输出的比较电压comp，并结合斜坡补偿电压vslope产生驱动所述功率管的栅极驱动电路powermosgatedriver。所述功率管的栅极驱动电路powermosgatedriver驱动开关电源电路。因此，通过本发明公开的一种开关电源电路能够在实现确保开关电源芯片的软启动电路正常启动的情况下，节省开关电源芯片成本。

基于上述本发明实施例公开的开关电源的软启动控制电路，本发明实施例对应公开了一种开关电源的软启动控制方法的流程示意图，如图3所述，适用于软启动控制电路，该方法包括以下步骤：

步骤s301：所述输出电压分压vout_div模块控制输入所述比较器comp同相输入端的第一反馈电压vfb电位。

在步骤s301中，所述输出电压分压vout_div模块产生的第二反馈电压vfb_cmp的电位低于所述第一反馈电压vfb的电位。

需要说明的是，所述输出电压分压vout_div模块产生的第一反馈电压vfb和第二反馈电压vfb_cmp是输出电压vout通过所述的输出电压分压vout_div模块产生的。

步骤s302：所述偏压bias模块经由所述比较器comp反相输入端向所述比较器comp输入基准电压vref。

步骤s303：所述比较器comp基于所述第一反馈电压vfb和所述基准电压vref产生参考电压vsel，并基于所述参考电压vsel的高低电平确定所述基准电压vrefsel模块的输出电压。

需要说明的是，若所述输出电压分压vout_div模块控制输入所述比较器comp同相输入端的第一反馈电压vfb电位持续上升，在所述bias模块输入所述比较器comp反相输入端的基准电压vref的电位一直高于第一反馈电压vfb的电位的情况下，所述比较器comp基于所述第一反馈电压vfb和所述基准电压vref产生参考电压vsel，并基于所述参考电压vsel的高低电平确定所述基准电压vrefsel模块的输出电压，包括：

所述比较器comp基于所述第一反馈电压vfb和所述基准电压vref产生低电平的参考电压vsel，确定第二反馈电压vfb_cmp作为所述基准电压vrefsel模块的输出电压vref_ss。

进一步，需要说明的是，上述的输出电压vref_ss相当于第二反馈电压vfb_cmp。

需要说明的是，若所述输出电压分压vout_div模块控制输入所述比较器comp同相输入端的第一反馈电压vfb电位持续上升，在第一反馈电压vfb的电位超过所述bias模块输入所述比较器comp反相输入端的基准电压vref的电位的情况下，所述比较器comp基于所述第一反馈电压vfb和所述基准电压vref产生参考电压vsel，并基于所述参考电压vsel的高低电平确定所述基准电压vrefsel模块的输出电压，包括：

所述比较器comp基于所述第一反馈电压vfb和所述基准电压vref产生高电平的参考电压vsel，确定基准电压vref作为所述基准电压vrefsel模块的输出电压vref_ss。

进一步，需要说明的是，上述的输出电压vref_ss相当于基准电压vref。

上述本发明实施例公开的开关电源的软启动控制方法的各个步骤具体的原理和执行过程，与上述本发明实施例公开的开关电源的软启动控制电路相同，可参见上述本发明实施例公开的开关电源的软启动控制电路中相应的部分，这里不再进行赘述。

本发明实施例在软启动过程中，所述输出电压分压vout_div模块控制输入所述比较器comp同相输入端的第一反馈电压vfb电位，所述偏压bias模块经由所述比较器comp反相输入端向所述比较器comp输入基准电压vref，所述比较器comp基于所述第一反馈电压vfb和所述基准电压vref产生参考电压vsel，并基于所述参考电压vsel的高低电平确定所述基准电压vrefsel模块的输出电压。因此，通过本发明公开的一种开关电源电路能够在实现确保开关电源芯片的软启动电路正常启动的情况下，节省开关电源芯片成本。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。