CN101951137A - 高压启动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压启动电路，包括电流源、控制开关和电容，由输入高压供电的电流源经控制开关与电容串联构成充电回路，电容一端为输出端，另一端接地，控制开关的使能端连接低压电路的控制逻辑输出端，其特征在于：在电容输出端与电流源之间，设有负反馈电路，所述负反馈电路由检测电路和反馈控制电路构成，检测电路串联于所述电流源和电容输出端之间，检测输出电流的大小，反馈控制电路接收检测电路的输出并反馈控制电流源。本发明通过设置负反馈电路，根据输出电流的大小反馈控制电流源，电流对高电压不敏感，电流线性度好。

Description

高压启动电路

技术领域

本发明涉及一种高压启动电路，特别涉及一种适于电源管理集成电路使用的高压启动电路。

背景技术

在开关电源电路中，当由于某些非正常的原因，引起保护电路起作用时，会关断某些电路；当故障消除之后，整个电路要能够重新工作，就需要一个启动电路。启动电路的另外一个作用是给其它电路启动建立起始工作点，同时当电路开始工作时，启动电路将输入电源与内部隔离，使输入电压中的纹波不会影响到内部电路，对内部电路起到保护作用。

现有技术中，如附图1所示，开关电源控制电路主要由低压电路和高压电路两部分组成，低压电路的控制逻辑用来控制高压启动电路工作启动与否。当需要启动的时候，控制逻辑控制开关闭合高压电通过恒流源对外接电容充电，当电容电压线性达到内部低压电路要求时，控制逻辑控制开关断开，完成电路启动。上述技术方案中，利用受控电流源对外接电容充电，但该电路的缺点是该受控电流源很大程度上取决于高电压，电流线性度不佳。

发明内容

本发明目的是提供一种对电源电压不敏感、可控、耐高压、电流线性度好的高压启动电路。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高压启动电路，包括电流源、控制开关和电容，由输入高压供电的电流源经控制开关与电容串联构成充电回路，电容一端为输出端，另一端接地，控制开关的使能端连接低压电路的控制逻辑输出端，在电容输出端与电流源之间，设有负反馈电路，所述负反馈电路由检测电路和反馈控制电路构成，检测电路串联于所述电流源和电容输出端之间，检测输出电流大小，反馈控制电路接收检测电路的输出并反馈控制电流源。

上述技术方案中，在传统的高压启动基础上增加了电流负反馈。当控制开关断开时，高压启动电路不工作；当控制开关闭合时，一方面高压部分通过电流源向外接电容充电，另一方面负反馈电路检测输出电流大小，同时反馈控制电流源大小，维持电流源大小稳定。

一种优选的技术方案是，所述电流源、控制开关均由MOS管构成，控制开关用MOS管的栅极为使能端，漏极连接电流源用MOS管的栅极，电流源用MOS管的漏极连接高压，源极经负反馈电路的检测电路连接电容的输出端；所述负反馈电路的检测电路包括MOS管和检测电阻，检测电路MOS管的漏极连接电流源用MOS管的源极，检测电路MOS管的栅极连接电容的输出端，检测电阻设置在检测电路MOS管的漏极和栅极之间；负反馈电路的反馈控制电路由一对镜像MOS管和控制电阻构成，两个镜像MOS管的源极接地，检测电路MOS管的源极为输出端，连接两个镜像MOS管的栅极和其中一个MOS管的漏极，镜像MOS管中另一个MOS管的漏极连接电流源MOS管的栅极，控制电阻连接电流源MOS管的栅极和高压，由此构成对电流源的反馈控制。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.本发明通过设置负反馈电路，根据输出电流的大小反馈控制电流源，电流对高电压不敏感，电流线性度好；

2.本发明的高压启动电路电流源可控，耐高压性能好。

附图说明

图1是现有技术中开关电源控制电路的系统框图；

图2是本发明实施例中高压启动系统框图；

图3是本发明实施例中高压启动系统的电路图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：参见附图2所示，一种高压启动电路，包括电流源、控制开关S和电容，由输入高压供电的电流源经控制开关S与电容串联构成充电回路，电容一端为输出端，另一端接地，控制开关S的使能端连接低压电路的控制逻辑输出端，在电容输出端与电流源之间，设有负反馈电路，所述负反馈电路由检测电路和反馈控制电路构成，检测电路串联于所述电流源和电容输出端之间，检测输出电流大小，反馈控制电路接收检测电路的输出并反馈控制电流源。

参见附图3所示，本实施例中，所述电流源、控制开关均由MOS管构成，控制开关用MOS管M5的栅极为使能端EN，漏极连接电流源用MOS管M1的栅极，电流源用MOS管M1的漏极连接高压HV，源极经负反馈电路的检测电路连接电容C1的输出端；所述负反馈电路的检测电路包括MOS管M4和检测电阻R2，检测电路MOS管M4的漏极连接电流源用MOS管M1的源极，检测电路MOS管M4的栅极连接电容C1的输出端，检测电阻R2设置在检测电路MOS管M4的漏极和栅极之间；负反馈电路的反馈控制电路由一对镜像MOS管M2、M3和控制电阻R1构成，两个镜像MOS管M2、M3的源极接地，检测电路MOS管M4的源极为输出端，连接两个镜像MOS管M2、M3的栅极和其中一个MOS管M2的漏极，镜像MOS管中另一个MOS管M3的漏极连接电流源MOS管M1的栅极，控制电阻R1连接电流源MOS管M1的栅极和高压HV，由此构成对电流源的反馈控制。

本实施例的工作原理是，图3中EN为高压启动电路的使能端，当EN为逻辑低电平时，高压管M5关端。上电过程中，高压管M1栅极电压慢慢升高，当高压管的栅源电压高于其阈值电压时，高压管M1导通，经电阻R2向外接电容充电，此时电阻R2上产生压降，当其值超过M4的阈值电压时，高压管M4导通，高压管的漏端电流经高压管M2镜像到高压管M3，高压管M3和R1组成反馈回路来控制高压管M1，实现负反馈，稳定电流，减小电流受高压电变化的影响。反馈过程如下：假设电流变大，则电阻R2上的压降变大，高压管M4的漏电流增加，高压管M2漏电流等于高压管M4漏电流，高压管M3镜像高压管M2的漏电流，即高压管M3的漏电流增加，电阻R1上流过的电流增加，高压管M1的栅电压下降，所以高压管M1的栅源电压减小，导致M1漏电流减小，输出电流减小；反之亦然。

电流源大小为： $I_1=\frac{\left|V_{\mathrm{GS}4}\right|}{R_2}=\frac{\left|V_{\mathrm{th}4}\right|+V_{\mathrm{ov}4}}{R_2}=\frac{\left|V_{\mathrm{th}4}\right|+\sqrt{\frac{2I_4}{\mathrm{\μ}{C}_{\mathrm{ox}}{(W/L)}_4}}}{R_2}$

$I_4=I_2=I_3=\frac{\mathrm{HV}-V_{\mathrm{ov}3}}{R_1}=\frac{\mathrm{HV}-\sqrt{\frac{2I_4}{\mathrm{\μ}{C}_{\mathrm{ox}}{(W/L)}_3}}}{R_1}$

因为HV＞＞V_ov3，所以I₄≈HV/R₁

$S_{\mathrm{HV}}^I=\underset{\mathrm{\ΔHV}\→0}{\lim }\frac{\mathrm{\ΔI}/I}{\mathrm{\ΔHV}/\mathrm{HV}}=\frac{\mathrm{HV}}{I}\frac{\∂I}{\∂\mathrm{HV}}=\frac{V_{\mathrm{ov}4}}{2\left|V_{\mathrm{GS}4}\right|}{S}_{\mathrm{HV}}^{I_4}$

其中 $S_{\mathrm{HV}}^{I_4}\≈1$

所以 $S_{\mathrm{HV}}^I\≈\frac{V_{\mathrm{ov}4}}{2\left|V_{\mathrm{GS}4}\right|}$

当V_ov4＜2|V_GS4|，时

而这一条件是比较容易满足的，所以本发明的启动电路有良好的电源无关性。

本启动电路的另一个好处是：输出是M1源极输出，输出阻抗小，使VCC受内部低压模块的影响减小。

以上例子仅为本发明的特定实例，决不能视为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种高压启动电路，包括电流源、控制开关和电容，由输入高压供电的电流源经控制开关与电容串联构成充电回路，电容一端为输出端，另一端接地，控制开关的使能端连接低压电路的控制逻辑输出端，其特征在于：在电容输出端与电流源之间，设有负反馈电路，所述负反馈电路由检测电路和反馈控制电路构成，检测电路串联于所述电流源和电容输出端之间，检测输出电流的大小，反馈控制电路接收检测电路的输出并反馈控制电流源。

2.根据权利要求1所述的高压启动电路，其特征在于：所述电流源、控制开关均由MOS管构成，控制开关用MOS管的栅极为使能端，漏极连接电流源用MOS管的栅极，电流源用MOS管的漏极连接高压，源极经负反馈电路的检测电路连接电容的输出端；所述负反馈电路的检测电路包括MOS管和检测电阻，检测电路MOS管的漏极连接电流源用MOS管的源极，检测电路MOS管的栅极连接电容的输出端，检测电阻设置在检测电路MOS管的漏极和栅极之间；负反馈电路的反馈控制电路由一对镜像MOS管和控制电阻构成，两个镜像MOS管的源极接地，检测电路MOS管的源极为输出端，连接两个镜像MOS管的栅极和其中一个MOS管的漏极，镜像MOS管中另一个MOS管的漏极连接电流源MOS管的栅极，控制电阻连接电流源MOS管的栅极和高压，由此构成对电流源的反馈控制。

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