用于功率转换器的软启动电路和功率转换器的制作方法

本发明涉及电源管理，特别涉及一种用于功率转换器的软启动电路和功率转换器。

背景技术：

1、随着电力电子产品的需求和半导体技术的发展，电源管理芯片被广泛应用于通信、消费、计算等领域。dc-dc转换器属于电源管理芯片中最常见的一种，通常包括一个或更多个开关，其被选择性致动以基于接收的dc输入提供受控的dc输出电压或电流，通过控制脉冲宽度或者根据误差信号提供至转换器的一个或多个开关的信号的时间来调节电路的输出功率。dc-dc转换器电路中存在大量的电容器，这些电容器通常与受驱动负载并联连接在转换器的输出处，从而稳定转换器输出电压并提供用于负载电流的源。然而，在电路上电时，输出电容器首先被放电，且此时输出电压和期望值之间的差值较大，导致脉冲宽度调节控制提供大量的电流值输出，导致输出电容器在启动期间出现较大的浪涌电流，这可能会损坏输出电容器，影响电路的稳定性。因此，需要软启动技术对dc-dc转换器的启动过程进行控制，从而限制在启动期间提供至输出电容器的浪涌电流。

2、图1示出了根据现有技术的一种功率转换器的电路示意图。dc-dc转换器100包括功率电路和控制电路，功率电路包括串联连接在输入端和接地端之间的功率开关mx和二极管d1，电感lx连接在功率开关mx和二极管d1的中间节点和输出端之间，输出电容cout连接在输出端和接地端之间。dc-dc转换器100的输入端接收输入电压vin，输出端提供输出电压vout。dc-dc转换器100的控制电路用于向功率开关mx提供开关控制信号。

3、在dc-dc转换器100的控制电路中，反馈电路130根据输出电压vout产生反馈电压fb，误差放大器ea根据反馈电压fb以及软启动电路140提供的参考电压vref产生误差放大信号vea，pwm比较器120根据误差放大信号vea以及纹波信号vramp产生脉宽调制信号pwm以控制功率开关mx的导通状态。

4、一般的软启动电路可以采用图2的结构，图3示出了现有的软启动电路的波形示意图。如图2所示，软启动电路140包括电流源iss、电容器css、nmos晶体管m1以及电阻r1和r2。其中，电流源iss和电容器css串联连接在电源电压vdd和地之间，nmos晶体管m1、电阻r1和电阻r2串联连接在dc-dc转换器内部的带隙基准电压vbg和地之间，nmos晶体管m1的栅极与电容器css的一端连接于a点，电阻r1和r2依次连接于nmos晶体管m1的源极和地之间，电阻r1和r2之间的e点为误差放大器ea的参考电位输出端。

5、在现有的软启动电路140中，使用电流源iss给电容器css进行充电，在电容器css的一端产生一个线性上升的电压vss，当电压vss高于nmos晶体管m1的阈值电压后，nmos晶体管m1开启，参考电压vref缓慢上升，最终上升至带隙基准电压vbg通过电阻分压得到的固定的电压值。

6、然而，现有的软启动电路通常只能提供固定或预定的软启动时间，在该软启动时间期间，电路的输出电流被限制，并且针对不同的应用，期望的软启动时序规范是不同的。例如，浪涌电流的最大容忍电平可以通过电路所使用的特定输出电容器来确定。因此，需要对现有的软启动电路进行改进，以使得其可以通过一个或多个外部组件来设定不同的软启动时间。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种用于功率转换器的软启动电路和功率转换器，提供了内部软启动控制和外部软启动控制的组合，允许用户根据不同的应用来设定不同的软启动时间。

2、根据本发明实施例的一方面，提供了一种用于功率转换器的软启动电路，所述功率转换器包括用于获得反馈信号与参考电压信号之间的差值的误差放大器，其中，所述软启动电路包括：外部软启动端子，被配置为与软启动电容器连接；第一电路，被配置为在所述软启动电容器未连接到所述外部软启动端子时提供第一电流，并基于所述第一电流在所述第一电路的输出提供第一电压斜坡；第二电路，与所述外部软启动端子连接，被配置为在所述软启动电容器连接到所述外部软启动端子时提供第二电流，以在所述外部软启动端子处提供第二电压斜坡；以及输出电路，与所述第一电路的输出以及所述外部软启动端子连接，被配置为在所述功率转换器启动期间，基于所述第一电压斜坡或所述第二电压斜坡提供上升的所述参考电压信号。

3、可选的，所述第一电路还被配置为在所述软启动电容器连接到所述外部软启动端子时，在所述第一电路的输出提供第一恒定电压，以及所述第二电路还被配置为在所述软启动电容器未连接到所述外部软启动端子时，在所述外部软启动端子处提供第二恒定电压。

4、可选的，所述第一恒定电压等于所述功率转换器的电源电压，所述第二恒定电压通过所述功率转换器的带隙基准电压分压得到。

5、可选的，所述第一电路包括：第一电流源，其具有与所述电源电压连接的第二端以及与第一节点和所述第一电路的输出连接的第二端；第一电容器，其具有与所述第一节点连接的第一端以及与地连接的第二端；以及一开关，其具有与所述电源电压连接的第一端以及与所述第一节点连接的第二端，其中，所述开关被配置为在所述软启动电容器未连接到所述外部软启动端子时关断，以及在所述软启动电容器连接到所述外部软启动端子时导通。

6、可选的，所述第二电路包括：第二电流源，其具有与所述电源电压连接的第一端以及第二端；第一晶体管，其具有与所述第二电流源的第二端连接的第一端、与第二节点连接的第二端以及控制端；第一电阻器，其具有与所述第二节点连接的第一端以及与第三节点和所述外部软启动端子连接的第二端；第二电容器，其具有与所述第三节点连接的第一端以及与地连接的第二端；跨导放大器，其具有与所述带隙基准电压的分压连接的反相输入端、与第二节点连接的正相输入端以及与所述第一晶体管的控制端连接的输出端；以及第三电流源，其具有与所述第二节点连接的第一端以及与地连接的第二端。

7、可选的，所述第一电流包括由所述第一电流源产生的电流；以及所述第二电流包括由所述第二电流源产生的上拉电流与由所述第三电流源产生的下拉电流之间的差值。

8、可选的，在所述软启动电容器未连接到所述外部软启动端子时，所述参考电压信号的上升时间由所述第一电流和所述第一电容器决定；在所述软启动电容器连接到所述外部软启动端子时，所述参考电压信号的上升时间由所述第二电流和所述软启动电容器决定。

9、可选的，所述输出电路包括：第二晶体管，其具有与所述外部软启动端子连接的第一端、与所述第一电路的输出连接的控制端以及与所述参考电压信号的输出连接的第二端。

10、根据本发明实施例的另一方面，提供了一种功率变换器，包括：至少第一功率转换装置和第二功率转换装置，其对电感器充电或使所述电感器放电，以将输入电压转换为输出电压；误差放大器，其用于获得所述输出电压的反馈信号与参考电压信号之间的差值；pwm调制电路，其用于根据所述误差放大器的输出和周期斜坡信号提供脉冲宽度调制的输出信号；以及上述的软启动电路，其用于在所述功率转换器的启动期间，提供上升的所述参考电压信号。

11、本发明提供的软启动电路包括第一电路、第二电路和输出电路。其中，第一电路用于在软启动电容器未连接到外部软启动端子时提供第一电流，并基于第一电流产生第一电压斜坡，第二电路用于在软启动电容器连接到外部软启动端子时向软启动电容器提供第二电流，以在外部软启动端子处产生第二电压斜坡，输出电路可以在电路启动期间，基于第一电压斜坡或第二电压斜坡提供上升的参考电压信号，本发明提供的软启动电路可以使用内部软启动控制功能和外部软启动控制功能的组合，允许用户应用内部软启动功能和相关的固定的软启动时间或将一个或更多个外部组件连接到控制电路，以设定不同的(如，更长的)软启动时间，从而进一步限制输出电容器的涌入电流。