CN101754513B

CN101754513B - 具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路

Info

Publication number: CN101754513B
Application number: CN2008101789936A
Authority: CN
Inventors: 贺江平
Original assignee: Eutech Microelectronics Inc
Current assignee: Eutech Microelectronics Inc
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2028-12-03
Also published as: CN101754513A

Abstract

本发明涉及一种具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路，包括：一运算转导放大器、复数个开关、复数个反相器、一可控式启动定时器、一RC网络与一基准电压源；本发明利用更为简单的电路结构设计来实现可控式软启动电路，且不需要很大的电容，进而能够将电容内置于芯片内部；因此，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路便能整合于LED驱动芯片内部；且当芯片由外部输入脉波宽度调变信号时，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路可以使得外部电路输入的反馈端平均电压与脉波宽度调变信号的占空比成正比，从而实现以脉波宽度调变信号来调整LED亮度的功能。

Description

具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路

技术领域

本发明涉及一种具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路，尤其涉及一种能够将电容以集成电路的方式来制作且内置于芯片内部，并可在反馈电路中使外部输入的反馈端平均电压与脉波宽度调变信号的占空比(DutyCycle)成正比的具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路。

背景技术

请参阅图1～4及图7，在一般的LED驱动芯片2内部均内置有现有技术的可控式软启动电路4，如图1所示，该可控式软启动电路4，包括一运算转导放大器11、一基准电压源12、一RC网络与一反馈电压输入端182及一开关电路输出端183。该运算转导放大器11的正相输入端接该基准电压源12，该运算转导放大器11的反相输入端接该反馈电压输入端182，而该运算转导放大器11的输出端与地端之间则接该RC网络，且该运算转导放大器11的输出端则连接至该开关电路输出端183；其中，该RC网络是使用一电阻171与一电容172所串联形成的RC网络，且该电阻171的另一端则连接至该运算转导放大器11的输出端，该电容172的另一端则连接至地端。

如图2～4，为现有技术的可控式软启动电路4的应用于LED驱动芯片2时的相关电压波形图；此时，脉波宽度调变信号PWM的频率为1KHz，占空比(DutyCycle)分别为10％、40％及80％。在此应用中，该运算转导放大器11的转导Gm为10uS，该电阻171为120千欧姆；由于芯片内部面积的限制，因此，一般芯片内部所使用的电容最大仅能为100pF～200pF。从图2～4所示波形可知，LED驱动芯片2的反馈端电压V_FB与LED驱动芯片2的外部连接电路的输出端电压V_OUT会随者脉波宽度调变信号PWM的改变而变化，并且会在该LED驱动芯片的输出端OUT产生很大的电压纹波，进而在该LED驱动芯片的输出端OUT所介接的该电容产生音频噪声。

而一般为了避免LED驱动芯片2在以脉波宽度调变来调光时所产生的不必要的音频噪声，则此种电路型态的可控式软启动电路4中所使用的电容172往往会很大，也因此无法以集成电路的方式来制作于芯片内部，所以，现有技术的可控式软启动电路4中的电容172便采用外接于芯片外部的方式来介接。

发明内容

本发明提供了一种具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路，利用更为简单的电路结构设计来实现可控式软启动电路，且不需要很大的电容便可以完成可控式软启动及软关闭的功能，进而能够将电容以集成电路的方式来制作且内置于芯片内部，并且可以消除电路中因脉波宽度调变信号在低频工作时在电容上所产生的音频噪声；因此，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路便能整合于LED驱动芯片内部，以使得LED驱动芯片可经由该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路来启动或是结束LED驱动芯片的功能。而当LED驱动芯片在外部输入脉波宽度调变信号时，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路则可以在整个芯片回路的反馈作用下，使得外部电路输入的反馈端电压与脉波宽度调变信号的占空比(Duty Cycle)成正比，从而实现以脉波宽度调变信号来调整LED亮度的功能；所以，藉由该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路的使用，来有效简化LED驱动芯片的内部电路结构，进而使得相关外围的应用更为简单，且所需的外围组件更少，成本更低。

一种具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路，包括：一运算转导放大器、一第一电阻、一第二电阻、一第一开关、一第二开关、一第三开关、一第四开关、一第一反相器、一第二反相器、一可控式启动定时器、一RC网络、一基准电压源与一脉波宽度调变信号输入端、一反馈电压输入端及一开关电路输出端；该第一开关与该第二电阻并联，而该第一开关与该第二电阻所形成并联回路的一端接该运算转导放大器的反相输入端，并联回路的另一端则连接至该反馈电压输入端；该第二开关与该第一电阻串联，而该第二开关的另一端则接该运算转导放大器的正相输入端，该第一电阻的另一端则接该运算转导放大器的反相输入端；该第三开关的一端接该运算转导放大器的正相输入端，而该第三开关的另一端则接至地端；该第四开关的一端接该运算转导放大器的正相输入端，而该第四开关的另一端则接该基准电压源的正端；而该运算转导放大器的输出端与地端之间则接有该RC网络，且该运算转导放大器的输出端则连接至该开关电路输出端；该脉波宽度调变信号输入端是分别连接至该第一反相器的输入端、该第四开关的控制端及该可控式启动定时器的输入端；其中，该第一反相器的输出端则连接至该第三开关的控制端，该可控式启动定时器的输出端则是分别连接至该第二反相器的输入端与该第一开关的控制端，而该第二反相器的输出端则是连接至该第二开关的控制端。

附图说明

图1为现有技术的可控式软启动电路图；

图2为现有技术的可控式软启动电路的应用于LED驱动芯片时，LED驱动芯片的使能端所输入的频率为1KHz、占空比为10％的脉波宽度调变信号PWM、LED驱动芯片的反馈端电压VFB与LED驱动芯片的外部连接电路的输出端电压VOUT的电压波形图一；

图3为现有技术的可控式软启动电路的应用于LED驱动芯片时，LED驱动芯片的使能端所输入的频率为1KHz、占空比为40％的脉波宽度调变信号PWM、LED驱动芯片的反馈端电压VFB与LED驱动芯片的外部连接电路的输出端电压VOUT的电压波形图二；

图4为现有技术的可控式软启动电路的应用于LED驱动芯片时，LED驱动芯片的使能端所输入的频率为1KHz、占空比为80％的脉波宽度调变信号PWM、LED驱动芯片的反馈端电压VFB与LED驱动芯片的外部连接电路的输出端电压V_OUT的电压波形图三；

图5为本发明的电路图一；

图6为本发明的应用于LED驱动芯片的实施例图；

图7为LED驱动芯片的外部应用电路图；

图8为本发明的工作状态一的等效电路图；

图9为本发明的工作状态二的等效电路图；

图10为本发明的工作状态三的等效电路图；

图11为本发明的工作状态四的等效电路图；

图12为脉波宽度调变信号PWM的波形示意图；

图13为本发明的电路图二；

图14为本发明的电路图三；

图15为本发明的应用于LED驱动芯片时，LED驱动芯片的使能端所输入的频率为1KHz、占空比为10％的脉波宽度调变信号PWM、LED驱动芯片的反馈端电压VFB与LED驱动芯片的外部连接电路的输出端电压V_OUT的电压波形图一；

图16为本发明的应用于LED驱动芯片时，LED驱动芯片的使能端所输入的频率为1KHz、占空比为40％的脉波宽度调变信号PWM、LED驱动芯片的反馈端电压V_FB与LED驱动芯片的外部连接电路的输出端电压V_OUT的电压波形图二；

图17为本发明的应用于LED驱动芯片时，LED驱动芯片的使能端所输入的频率为1KHz、占空比为80％的脉波宽度调变信号PWM、LED驱动芯片的反馈端电压V_FB与LED驱动芯片的外部连接电路的输出端电压V_OUT的电压波形图三。

【主要组件符号说明】

1：具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路

11：运算转导放大器

12：基准电压源

13：可控式启动定时器

141：第一反相器

142：第二反相器

151：第一开关

152：第二开关

153：第三开关

154：第四开关

161：第一电阻

162：第二电阻

171：电阻

172：电容

181：脉波宽度调变信号输入端

182：反馈电压输入端

183：开关电路输出端

19：脉波宽度调变信号

2：LED驱动芯片

21：致能电路

221、222：比较器

23：RS触发器

24：功率驱动模块

25：功率晶体管

26：震荡电路

27：斜率转换电路

3：电阻

4：可控式软启动电路

PWM：脉波宽度调变信号

L：低电位

H：高电位

R：RS触发器的输入端

S：RS触发器的输入端

Q：RS触发器的输出端

IN：LED驱动芯片的输入端

OUT：LED驱动芯片的输出端

LX：LED驱动芯片的电感连接端

FB：LED驱动芯片的反馈端

EN：LED驱动芯片的使能端

GND：LED驱动芯片的接地端

V_IN：LED驱动芯片的外部连接电路的输入端电压；

V_OUT：LED驱动芯片的外部连接电路的输出端电压；

V_FB：LED驱动芯片的反馈端电压

具体实施方式

为了便于本领域一般技术人员理解和实现本发明，现结合附图描绘本发明的实施例。

实施例一

请参阅图5、图6～12及图15～17，本发明是一种具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1，包括：一运算转导放大器11、一第一电阻161、一第二电阻162、一第一开关151、一第二开关152、一第三开关153、一第四开关154、一第一反相器141、一第二反相器142、一可控式启动定时器13、一RC网络、一基准电压源12与一脉波宽度调变信号输入端181、一反馈电压输入端182及一开关电路输出端183。其中，该第一开关151、该第二开关152、该第三开关153与该第四开关154均是使用场效晶体管，而在实际应用上也可以使用双载子晶体管；该基准电压源12是使用能隙基准电压源，而在实际应用上也可以使用经能隙基准电压源的分压电路。

该第一开关151与该第二电阻162并联，而该第一开关151与该第二电阻162所形成并联回路的一端接该运算转导放大器11的反相输入端，并联回路的另一端则连接至该反馈电压输入端182；该第二开关152与该第一电阻161串联，而该第二开关152的另一端则接该运算转导放大器11的正相输入端，该第一电阻161的另一端则接该运算转导放大器11的反相输入端；该第三开关153的一端接该运算转导放大器11的正相输入端，而该第三开关153的另一端则接至地端；该第四开关154的一端接该运算转导放大器11的正相输入端，而该第四开关154的另一端则接该基准电压源12的正端；而该运算转导放大器11的输出端与地端之间则接有该RC网络，且该运算转导放大器11的输出端则连接至该开关电路输出端183。其中，该RC网络是使用一电阻171与一电容172所串联形成的RC网络，且该电阻171的另一端则连接至该运算转导放大器11的输出端，该电容172的另一端则连接至地端。

该脉波宽度调变信号输入端181是分别连接至该第一反相器141的输入端、该第四开关154的控制端及该可控式启动定时器13的输入端；其中，该第一反相器141的输出端则连接至该第三开关153的控制端，该可控式启动定时器13的输出端则是分别连接至该第二反相器142的输入端与该第一开关151的控制端，而该第二反相器142的输出端则是连接至该第二开关152的控制端。

该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19控制该第四开关154的打开或闭合，并经由该第一反相器141来控制该第三开关153的打开或闭合；该可控式启动定时器13是用来检知脉波宽度调变信号19为高电位或低电位的时间，并控制该第一开关151的打开或闭合，且经由该第二反相器142来控制该第二开关152的打开或闭合。

该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19为高电位时，则会使第四开关154闭合，并经由该第一反相器141以使得该第三开关153打开；该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19为低电位时，则会使第四开关154打开，并经由该第一反相器141以使得该第三开关153闭合。

该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19为高电位或低电位的时间大于预先设定的时间时，该可控式启动定时器13则会输出一电位使第一开关151闭合，并经由该第二反相器142以使得该第二开关152打开；该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19为高电位或低电位的时间小于预先设定的时间时，该可控式启动定时器13则会输出一电位使第一开关151打开，并经由该第二反相器142以使得该第二开关152闭合。

该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1有四种工作状态：其中，R1为该第一电阻161的阻值；R2为该第二电阻162的阻值；Gm为该运算转导放大器11的转导；参考电压V_REF为该基准电压源12的输出电压；反馈电压V_FB为该反馈电压输入端182的电压。

第一种工作状态，即工作状态一，其等效电路如图8所示：其中，输入电压V_i1为该运算转导放大器11的正相输入端与反相输入端的两端电压；输出电流I_O1为该运算转导放大器11的输出端电流。

当该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1所输入的脉波宽度调变信号19为高电位，且脉波宽度调变信号19为高电位的时间小于预先设定的可控式启动时间。

则此时该运算转导放大器11的输入电压V_i1为：

V_{i 1} = (V_{REF} - V_{FB}) \times \frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}}

...式(1)

且该运算转导放大器11的输出电流I_O1为：

I_{O 1} = G_{m} \cdot V_{i 1} = G_{m} \times (V_{REF} - V_{FB}) \times \frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}}

...式(2)

而在工作状态一时，该运算转导放大器11的输出端电流I_O1是对该电容172进行充电。

第二种工作状态，即工作状态二，其等效电路如图9所示：其中，输入电压V_i2为该运算转导放大器11的正相输入端与反相输入端的两端电压；输出电流I_O2为该运算转导放大器11的输出端电流。

当该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1所输入的脉波宽度调变信号19为高电位，且脉波宽度调变信号19为高电位的时间大于预先设定的可控式启动时间。

则此时该运算转导放大器11的输入电压V_i2为：

V_i2＝V_REF-V_FB ...式(3)

且该运算转导放大器11的输出电流I_O2为：

I_O2＝G_m·V_i2＝G_m×(V_REF-V_FB) ...式(4)

第三种工作状态，即工作状态三，其等效电路如图10所示：其中，输入电压V_i3为该运算转导放大器11的正相输入端与反相输入端的两端电压；输出电流I_O3为该运算转导放大器11的输出端电流。

当该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1所输入的脉波宽度调变信号19为低电位，并且脉波宽度调变信号19为低电位的时间小于预先设定的可控式启动时间。

此时该运算转导放大器11的输入电压V_i3为：

V_{i 3} = - V_{FB} \times \frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}}

...式(5)

则该运算转导放大器11的输出电流I_O3为：

I_{O 3} = G_{m} \cdot V_{i 3} = {- G}_{m} \times V_{FB} \times \frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}}

...式(6)

而在工作状态三时，式(6)中的该运算转导放大器11的输出电流I_O3是为一负值，即表示该电容172此时是处于放电状态，而放电电流路径是由该电容172反向流入该运算转导放大器11的输出端，因此，该电容172的放电电流即为该运算转导放大器11的输出电流I_O3。

第四种工作状态，即工作状态四，其等效电路如图11所示：其中，输入电压V_i4为该运算转导放大器11的正相输入端与反相输入端的两端电压；输出电流I_O4为该运算转导放大器11的输出端电流。

当该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1所输入的脉波宽度调变信号19为低电位，并且脉波宽度调变信号19为低电位的时间大于预先设定的可控式启动时间。

此时该运算转导放大器11的输入电压V_i4：

V_{i 4} = - V_{FB} \times \frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}}

...式(7)

则该运算转导放大器11的输出电流I_O4为：

I_O4＝G_m·V_i4＝-G_m×V_FB ...式(8)

而在工作状态四时，式(8)中的该运算转导放大器11的输出电流I_O4是为一负值，即表示该电容172此时是处于放电状态，而放电电流路径是由该电容172反向流入该运算转导放大器11的输出端，因此，该电容172的放电电流即为该运算转导放大器11的输出电流I_O4。

请参阅图6，本发明的应用于LED驱动芯片的实施例图；LED驱动芯片2的使能端EN是由外部连接电路输入脉波宽度调变信号PWM后，再经由LED驱动芯片2内部的致能电路21将脉波宽度调变信号19输入至该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该脉波宽度调变信号输入端181；而LED驱动芯片2的反馈端FB则是由外部连接电路输入反馈电压后，即直接将反馈电压输入至该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该反馈电压输入端182；而该具脉波宽度调变功能的可控式软启动电路1的该开关电路输出端183则是连接输入至LED驱动芯片2内部的脉波宽度调变比较器221的一输入端。

其中，输出电压V_O为该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该运算转导放大器11的输出端电压；参考电压V_REF为该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该基准电压源12的输出电压；输出电压V_OUT为LED驱动芯片2的外部连接电路的输出端电压；反馈电压V_FB为LED驱动芯片2的反馈端FB电压，亦为该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该反馈电压输入端182的电压。

当LED驱动芯片2启动时，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19为高电位，且该可控式启动定时器13的输出为低电位；因此，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1是处于工作状态一。

则该运算转导放大器11的输出电压V_O是经由该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该开关电路输出端183来连结至脉波宽度调变比较器221的输入，并经过RS触发器23和功率驱动模块24，进而产生功率晶体管25的驱动信号，藉以开启功率晶体管25。

该运算转导放大器11的输出电流I_O1是对该电容172进行充电，进而使得该运算转导放大器11的输出电压V_O开始逐渐上升；随着该运算转导放大器11的输出电压V_O的上升，功率晶体管25则开始动作。

而由图6的电路结构与现有技术开关电源的相关理论可知，外部连接电路的输出电压V_OUT开始上升，则电阻3上的电流逐渐增大，且LED驱动芯片2的反馈电压V_FB与外部连接电路的输出电压V_OUT则成比例上升，直到反馈电压V_FB与该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该基准电压源12的输出参考电压V_REF相等。

由式(2)可知，与现有技术的可控式软启动电路相比，该运算转导放大器11的输出电流I_O1是现有技术的可控式软启动电路的输出电流的R1/(R1+R2)倍。而为了要达到相同的输出电压上升速度，则该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1中的该电容172所需的电容值大小仅为现有技术的可控式软启动电路的电容值的R1/(R1+R2)倍，而减少原本电路中所需的电容值。

当LED驱动芯片2的使能端EN由外部连接电路输入脉波宽度调变信号PWM持续为高电位的时间超过预先设定的可控式启动时间时，则该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该可控式启动定时器13即输出高电位，进而使得该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1进入工作状态二。

则LED驱动芯片2的反馈电压VFB会被钳制在与该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该基准电压源12的输出参考电压V_REF相等的电压值。

当LED驱动芯片2的使能端EN由外部连接电路输入脉波宽度调变信号PWM从高电位变成低电位时，则该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该可控式启动定时器13即输出高电位，进而使得该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1进入工作状态三。

而该运算转导放大器11的输出电压V_O是经由该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该开关电路输出端183来连结至脉波宽度调变比较器221的输入，并经过RS触发器23和功率驱动模块24，进而产生功率晶体管25的驱动信号。此时，该电容172是处于放电状态，其放电电流大小即为式6中的该运算转导放大器11的输出电流I_O3；而当该运算转导放大器11的输出电压V_O逐渐降低时，则间接使得功率晶体管25的每一周期的工作时间逐渐减小，直至功率晶体管25完全关闭。

由式(6)可知，与现有技术的可控式软启动电路相比，该电容172的放电电流即为该运算转导放大器11的输出电流IO3是现有技术的可控式软启动电路的R1/(R1+R2)倍。而为了达到相同的输出电压下降速度，则该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1中的该电容172所需的电容值大小仅为现有技术的可控式软启动电路的电容值的R1/(R1+R2)倍，而减少原本电路中所需的电容值。

当LED驱动芯片2的使能端EN由外部连接电路输入脉波宽度调变信号PWM持续为低电位的时间超过预先设定的可控式启动时间时，则该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该可控式启动定时器13即输出高电位，进而使得该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1进入工作状态四。

则LED驱动芯片2的反馈电压V_FB会被钳制在零电位的电压值。

当LED驱动芯片2的使能端EN由外部连接电路输入如图12所示的脉波宽度调变信号PWM时，由于脉波宽度调变信号PWM的周期通常远小于预先设定的可控式启动时间，则该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该可控式启动定时器13即输出低电位；此时，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的工作状态将在工作状态一与工作状态三之间做周期性的转换，且转换频率与脉波宽度调变信号PWM的频率相同。

当电路稳定并达到动态平衡后，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该运算转导放大器11的输出电压V_O、LED驱动芯片2的反馈电压V_FB及外部连接电路的输出电压V_OUT的平均值则保持不变，且该电容172上的平均电荷保持不变，进而可以得到如下列的等式；其中，占空比Duty Cycle D为脉波宽度调变信号PWM的占空比：

V_FB＝D×V_REF ...式(9)

由式(9)可知，LED驱动芯片2的反馈电压V_FB与LED驱动芯片2的使能端EN由外部连接电路输入的脉波宽度调变信号PWM的占空比成正比。

实施例二

请参阅图13、图6～9及图15～17，本发明是一种具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1，包括：一运算转导放大器11、一第一电阻161、一第二电阻162、一第一开关151、一第二开关152、一第二反相器142、一可控式启动定时器13、一RC网络、一基准电压源12与一脉波宽度调变信号输入端181、一反馈电压输入端182及一开关电路输出端183；其中，该第一开关151与该第二开关152均是使用场效晶体管，而在实际应用上也可以使用双载子晶体管；该基准电压源12是使用能隙基准电压源，而在实际应用上也可以使用经能隙基准电压源的分压电路。

该第一开关151与该第二电阻162并联，而该第一开关151与该第二电阻162所形成并联回路的一端接该运算转导放大器11的反相输入端，并联回路的另一端则连接至该反馈电压输入端182；该第二开关152与该第一电阻161串联，而该第二开关152的另一端则分别连接至该运算转导放大器11的正相输入端与该基准电压源12的正端，该第一电阻161的另一端则接该运算转导放大器11的反相输入端。该运算转导放大器11的输出端与地端之间则接有该RC网络，且该运算转导放大器11的输出端则连接至该开关电路输出端183；其中，该RC网络是使用一电阻171与一电容172所串联形成的RC网络，且该电阻171的另一端则连接至该运算转导放大器11的输出端，该电容172的另一端则连接至地端。

该脉波宽度调变信号输入端181是连接至该可控式启动定时器13的输入端；该可控式启动定时器13的输出端则是分别连接至该第二反相器142的输入端与该第一开关151的控制端，而该第二反相器142的输出端则是连接至该第二开关152的控制端。

该可控式启动定时器13是用来检知脉波宽度调变信号19为高电位或低电位的时间，并控制该第一开关151的打开或闭合，且经由该第二反相器142来控制该第二开关152的打开或闭合。

该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19为高电位或低电位的时间大于预先设定的时间时，该可控式启动定时器13则会输出一高电位使该第一开关151闭合，并经由该第二反相器142以使得该第二开关152打开；该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19为高电位或低电位的时间小于预先设定的时间时，该可控式启动定时器13则会输出一低电位使该第一开关151打开，并经由该第二反相器142以使得该第二开关152闭合。

该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1有二种工作状态：其中，R1为该第一电阻161的阻值；R2为该第二电阻162的阻值；Gm为该运算转导放大器11的转导；参考电压V_REF为该基准电压源12的输出电压；反馈电压VFB为该反馈电压输入端182的电压。

第一种工作状态，即工作状态一，其等效电路如图8所示：其中，输入电压V_i1为该运算转导放大器11的正相输入端与反相输入端的两端电压；输出电流I_O1为该运算转导放大器11的输出端电流；

则此时该运算转导放大器11的输入电压V_i1为：

V_{i 1} = (V_{REF} - V_{FB}) \times \frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}}

...式(1)

且该运算转导放大器11的输出电流I_O1为：

I_{O 1} = G_{m} \cdot V_{i 1} = G_{m} \times (V_{REF} - V_{FB}) \times \frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}}

...式(2)

第二种工作状态，即工作状态二，其等效电路如图9所示：其中，输入电压V_i2为该运算转导放大器11的正相输入端与反相输入端的两端电压；输出电流I_O2为该运算转导放大器11的输出端电流：

则此时该运算转导放大器11的输入电压V_i2为：

V_i2＝V_REF-V_FB ...式(3)

且该运算转导放大器11的输出电流I_O2为：

I_O2＝G_m·V_i2＝G_m×(V_REF-V_FB) ...式(4)

请参阅图6，本发明的应用于LED驱动芯片的实施例图；LED驱动芯片2的使能端EN是由外部连接电路输入脉波宽度调变信号PWM后，再经由LED驱动芯片2内部的致能电路21将脉波宽度调变信号19输入至该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该脉波宽度调变信号输入端181；而LED驱动芯片2的反馈端FB则是由外部连接电路输入反馈电压后，即直接将反馈电压输入至该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该反馈电压输入端182；而该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该开关电路输出端183则是连接输入至LED驱动芯片2内部的脉波宽度调变比较器221的一输入端。

而由图6的电路结构与现有技术开关电源的相关理论可知，外部连接电路的输出电压V_OUT开始上升，则电阻3上的电流逐渐增大，且LED驱动芯片2的反馈电压V_FB与外部连接电路的输出电压V_OUT则成比例上升，直到反馈电压VFB与该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该基准电压源12的输出参考电压V_REF相等。

则LED驱动芯片2的反馈电压V_FB会被钳制在与该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该基准电压源12的输出参考电压V_REF相等的电压值。

实施例三

请参阅图14、图6～8、图10、图12及图15～17，本发明是一种具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1，包括：一运算转导放大器11、一第一电阻161、一第二电阻162、一第三开关153、一第四开关154、一第一反相器141、一RC网络、一基准电压源12与一脉波宽度调变信号输入端181、一反馈电压输入端182及一开关电路输出端183；其中，该第三开关153与该第四开关154均是使用场效晶体管，而在实际应用上也可以使用双载子晶体管；该基准电压源12是使用能隙基准电压源，而在实际应用上也可以使用经能隙基准电压源的分压电路。

该第二电阻162的一端接该运算转导放大器11的反相输入端，而该第二电阻162的另一端则连接至该反馈电压输入端182；该第一电阻161的一端接该运算转导放大器11的反相输入端，而该第一电阻161的另一端则接该运算转导放大器11的正相输入端；该第三开关153的一端接该运算转导放大器11的正相输入端，而该第三开关153的另一端则接至地端；该第四开关154的一端接该运算转导放大器11的正相输入端，而该第四开关154的另一端则接该基准电压源12的正端；而该运算转导放大器11的输出端与地端之间则接有该RC网络，且该运算转导放大器11的输出端则连接至该开关电路输出端183；其中，该RC网络是使用一电阻171与一电容172所串联形成的RC网络，且该电阻171的另一端则连接至该运算转导放大器11的输出端，该电容172的另一端则连接至地端。

该脉波宽度调变信号输入端181是分别连接至该第一反相器141的输入端与该第四开关154的控制端；其中，该第一反相器141的输出端则连接至该第三开关153的控制端。

该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19控制该第四开关154的打开或闭合，并经由该第一反相器141来控制该第三开关153的打开或闭合。

该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1有二种工作状态：其中，R1为该第一电阻161的阻值；R2为该第二电阻162的阻值；Gm为该运算转导放大器11的转导；参考电压V_REF为该基准电压源12的输出电压；反馈电压V_FB为该反馈电压输入端182的电压。

则此时该运算转导放大器11的输入电压V_i1为：

V_{i 1} = (V_{REF} - V_{FB}) \times \frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}}

...式(1)

且该运算转导放大器11的输出电流I_O1为：

I_{O 1} = G_{m} \cdot V_{i 1} = G_{m} \times (V_{REF} - V_{FB}) \times \frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}}

...式(2)

第二种工作状态，即工作状态三，其等效电路如图10所示：其中，输入电压V_i3为该运算转导放大器11的正相输入端与反相输入端的两端电压；输出电流I_O3为该运算转导放大器11的输出端电流。

此时该运算转导放大器11的输入电压V_i3为：

V_{i 3} = - V_{FB} \times \frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}}

...式(5)

则该运算转导放大器11的输出电流I_O3为：

I_{O 3} = G_{m} \cdot V_{i 3} = {- G}_{m} \times V_{FB} \times \frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}}

...式(6)

而由图6的电路结构与习式开关电源的相关理论可知，外部连接电路的输出电压V_OUT开始上升，则电阻3上的电流逐渐增大，且LED驱动芯片2的反馈电压V_FB与外部连接电路的输出电压V_OUT则成比例上升，直到反馈电压VFB与该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该基准电压源12的输出参考电压V_REF相等。

由式(6)可知，与现有技术的可控式软启动电路相比，该电容172的放电电流即为该运算转导放大器11的输出电流I_O3是现有技术的可控式软启动电路的R1/(R1+R2)倍。而为了达到相同的输出电压下降速度，则该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1中的该电容172所需的电容值大小仅为现有技术的可控式软启动电路的电容值的R1/(R1+R2)倍，而减少原本电路中所需的电容值。

当电路稳定并达到动态平衡后，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该运算转导放大器11的输出电压V_O、LED驱动芯片2的反馈电压V_FB及外部连接电路的输出电压V_OUT的平均值则保持不变，且该电容172上的平均电荷保持不变，进而可以得到如下列的等式；其中，占空比(Duty Cycle)D为脉波宽度调变信号PWM的占空比：

V_FB＝D×V_REF ...式(9)

虽然通过实施例描绘了本发明，但本领域普通技术人员知道，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，就可使本发明有许多变形和变化，本发明的范围由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路，其特征在于，包括：一运算转导放大器、一第一电阻、一第二电阻、一第一开关、一第二开关、一第三开关、一第四开关、一第一反相器、一第二反相器、一可控式启动定时器、一RC网络、一基准电压源与一脉波宽度调变信号输入端、一反馈电压输入端及一开关电路输出端；

该第一开关与该第二电阻并联，而该第一开关与该第二电阻所形成并联回路的一端接该运算转导放大器的反相输入端，并联回路的另一端则连接至该反馈电压输入端；

该第二开关与该第一电阻串联，而该第二开关的另一端则接该运算转导放大器的正相输入端，该第一电阻的另一端则接该运算转导放大器的反相输入端；

该第三开关的一端接该运算转导放大器的正相输入端，而该第三开关的另一端则接至地端；

该第四开关的一端接该运算转导放大器的正相输入端，而该第四开关的另一端则接该基准电压源的正端；

而该运算转导放大器的输出端与地端之间则接有该RC网络，且该运算转导放大器的输出端则连接至该开关电路输出端；

该脉波宽度调变信号输入端是分别连接至该第一反相器的输入端、该第四开关的控制端及该可控式启动定时器的输入端；其中，该第一反相器的输出端则连接至该第三开关的控制端，该可控式启动定时器的输出端则是分别连接至该第二反相器的输入端与该第一开关的控制端，而该第二反相器的输出端则是连接至该第二开关的控制端；

该脉波宽度调变信号输入端的脉波宽度调变信号控制该第四开关的打开或闭合，并经由该第一反相器来控制该第三开关的打开或闭合；

该可控式启动定时器是用来检知脉波宽度调变信号为高电位或低电位的时间，并控制该第一开关的打开或闭合，且经由该第二反相器来控制该第二开关的打开或闭合。

2.一种具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路，其特征在于，包括：一运算转导放大器、一第一电阻、一第二电阻、一第一开关、一第二开关、一第二反相器、一可控式启动定时器、一RC网络、一基准电压源与一脉波宽度调变信号输入端、一反馈电压输入端及一开关电路输出端；

该第二开关与该第一电阻串联，而该第二开关的另一端则分别连接至该运算转导放大器的正相输入端与该基准电压源的正端，该第一电阻的另一端则接该运算转导放大器的反相输入端；

该运算转导放大器的输出端与地端之间则接有该RC网络，且该运算转导放大器的输出端则连接至该开关电路输出端；

该脉波宽度调变信号输入端是连接至该可控式启动定时器的输入端；

该可控式启动定时器的输出端则是分别连接至该第二反相器的输入端与该第一开关的控制端，而该第二反相器的输出端则是连接至该第二开关的控制端；

3.一种具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路，其特征在于，包括：一运算转导放大器、一第一电阻、一第二电阻、一第三开关、一第四开关、一第一反相器、一RC网络、一基准电压源与一脉波宽度调变信号输入端、一反馈电压输入端及一开关电路输出端；

该第二电阻的一端接该运算转导放大器的反相输入端，而该第二电阻的另一端则连接至该反馈电压输入端；

该第一电阻的一端接该运算转导放大器的反相输入端，而该第一电阻的另一端则接该运算转导放大器的正相输入端；

该脉波宽度调变信号输入端是分别连接至该第一反相器的输入端与该第四开关的控制端；其中，该第一反相器的输出端则连接至该第三开关的控制端；

该脉波宽度调变信号输入端的脉波宽度调变信号控制该第四开关的打开或闭合，并经由该第一反相器来控制该第三开关的打开或闭合。

4.如权利要求1至3其中的任一项所述的具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路，其特征在于，该RC网络为电阻与电容所串联形成的RC网络，且该电阻的另一端则连接至该运算转导放大器的输出端，该电容的另一端则连接至地端；而该基准电压源为一能隙基准电压源或一经过能隙基准电压源的分压电路。

5.如权利要求1至3其中的任一项所述的具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路，其特征在于，该第一开关或该第二开关或该第三开关或该第四开关为一双载子晶体管或一场效晶体管。