CN109639127A - 电源启动调节电路和供电电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电源启动调节电路和供电电路。电源启动调节电路中：电容的第一端分别连接充电晶体管和降压单元的输出端，电容的第二端接地；电容用于在降压单元输出的电压达到第一阈值后打开充电晶体管，使充电晶体管提供第一充电电流至第一输出端；P型晶体管的栅极与第一输出端连接，源极用于接入输入电压，漏极用于连接后端电路；第一电阻的一端连接P型晶体管的源极，另一端连接P型晶体管的栅极；其中，降压单元的输入端接入输入电压，降压单元的输出端还连接升压单元的一端；升压单元的另一端连接P型晶体管的源极。利用充电晶体管和电容，保证P型晶体管在刚开机时处于关断状态，避免P型晶体管在开机时向后端设备提供具有异型凸波的电压。

Description

电源启动调节电路和供电电路

技术领域

本发明涉及供电技术领域，特别是涉及一种电源启动调节电路和供电电路。

背景技术

在显示技术领域，常采用具有多种电压输出功能的电源来提供显示器显示所需的各种工作电压。在一个示例性技术汇总，采用如图1所述的电源电路提供不同的工作电压。该电源电路主要包括一个升压单元和一个降压单元，降压单元用来产生整个数字系统的逻辑电源VDD，而升压单元用来产生给液晶单元充电的电压VAA，升压单元外围还需要搭配一些特定元器件，最终使外部输出电压经过电感L1的充电，二极管D1，最终通过PMOS管P2进行输出。

但发明人在实施过程中发现，在刚开始上电时，输入电压Vin缓慢爬升，逻辑电源VDD还没开始动作，但是由于升压单元输出的电压VAA的通路已经打通，所以升压单元输出的电压VAA会产生异型凸波。异型凸波的产生对于显示面板等供电对象来说，可能会对其中的逻辑器件产生损坏，严重的会导致烧毁。

发明内容

基于此，有必要针对示例性技术中的电源电路会导致异常凸波产生，从而导致后端逻辑器件损坏的问题，提供一种电源启动调节电路和供电电路。

一方面，本发明实施例提供了一种电源启动调节电路，包括：充电晶体管， P型晶体管，第一电阻和电容；

电容的第一端分别连接充电晶体管和降压单元的输出端，电容的第二端接地；电容用于在降压单元输出的电压达到第一阈值后打开充电晶体管，使充电晶体管提供第一充电电流至第一输出端；

P型晶体管的栅极与第一输出端连接，源极用于接入输入电压，漏极用于连接后端电路；

第一电阻的一端连接P型晶体管的源极，另一端连接P型晶体管的栅极；

其中，降压单元的输入端接入输入电压，降压单元的输出端还连接升压单元的一端；

升压单元的另一端连接P型晶体管的源极。

在其中一个实施例中，充电晶体管为N型晶体管，充电晶体管的栅极用于连接降压单元的输出端，且通过电容接地；充电晶体管的源极接地，充电晶体管的漏极与P型晶体管的栅极连接。

在其中一个实施例中，电源启动调节电路还包括第二电阻，第二电阻的一端用于连接降压单元的输出端，另一端连接充电晶体管的栅极。

在其中一个实施例中，电源启动调节电路还包括电感，电感的一端用于接入输入电压，电感的另一端连接P型晶体管的源极。

在其中一个实施例中，电源启动调节电路还包括稳压二极管，稳压二极管正向串接在电感和P型晶体管的源极之间。

在其中一个实施例中，P型晶体管为增强型PMOS管。

在其中一个实施例中，充电晶体管为增强型NMOS管。

另一方面，本发明实施例还提供了一种供电电路，包括：降压单元、升压单元和电源启动调节电路；

电源启动调节电路包括：充电晶体管，P型晶体管，第一电阻和电容；

电容的第一端分别连接充电晶体管和降压单元的输出端，电容的第二端接地；电容用于在降压单元输出的电压达到第一阈值后驱动充电晶体管导通，使充电晶体管提供第一充电电流至第一输出端；

P型晶体管的栅极与第一输出端连接，源极用于接入输入电压，漏极用于连接后端电路；

第一电阻的一端连接P型晶体管的源极，另一端连接P型晶体管的栅极；

降压单元的输入端接入输入电压，降压单元的输出端还连接升压单元的一端；升压单元的另一端连接P型晶体管的源极。

在其中一个实施例中，充电晶体管为N型晶体管，充电晶体管的栅极用于连接降压单元的输出端，且通过电容接地；充电晶体管的源极接地，充电晶体管的漏极与P型晶体管的栅极连接。

在其中一个实施例中，电源启动调节电路还包括第二电阻，第二电阻的一端用于连接降压单元的输出端，另一端连接充电晶体管的栅极。

本发明提供的一个或多个实施例至少具有以下有益效果：电源启动调节电路，在刚开机供电时，降压单元的输出电压还未建立，所以对电容的充电电压为零，电容与地之间建立的电位差无法为充电晶体管提供驱动电压，所以开机时，充电晶体管不导通，此时，第一充电电流为零，P型晶体管保证了刚开机时 P型晶体管无输出电压，即不会产生凸波。

当降压单元的输出电压开始逐渐建立时，开始对电容进行充电，电容上的电压缓慢上升，此时加载在充电晶体管上的驱动电压也会逐渐增大，当加载在充电晶体管上的驱动电压大于第一阈值，即大于充电晶体管的开启电压时，充电晶体管开始处于缓慢打开阶段，此时，输入电压通过第一电阻和充电晶体管的等效电阻进行分压，加载在P型晶体管上的栅极驱动电压也会逐渐增大，然后P型晶体管缓慢打开，可以避免开机供电时，输出至后端设备的电压出现浪涌和异常凸波而造成设备损伤，从而避免异常凸波的产生，有利于提高供电可靠性和设备使用寿命。

附图说明

图1为一个示例性技术中电源启动调节电路的结构示意图；

图2为一个示例性技术中电源启动调节电路的工作时序图；

图3为本申请一个实施例中电源启动调节电路的结构示意图；

图4为本申请一个实施例中电源启动调节电路的工作时序图；

图5为本申请另一个实施例中电源启动调节电路的结构示意图；

图6为本申请一个实施例中供电电路的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在一个示例性技术中，可以采用如图1所示的电路进行电压供给实现。具体的，降压单元接收输入电压，进行降压后分别输出至升压单元和电流源。降压单元用来产生整个数字系统的逻辑电源VDD，而升压单元用来产生给液晶单元充电的VAA，升压单元外围还需要搭配一些特定元器件，最终使输入电压Vin 经过电感L1的充电，二极管D1，最终通过PMOS管P2进行输出。其中PMOS 管P1，电阻R1和电流源为VAA的控制输出电路，目的在于使VAA缓慢上升，避免开机出现过大的浪涌电流。

但发明人在实施过程中发现，在系统刚上电时，即输入电压Vin刚开始爬升时，由于此时降压单元VDD还没开始工作，此时受VDD控制的升压单元就没有开始工作，即控制PMOS管P1的栅极信号为悬空状态，P1截止，由于电流源也受VDD的控制，且电流源接地，PMOS管P2的栅极引脚电位VG＝0，而由于输入电压Vin的作用，P2的源极引脚电位VG_I>0，P2的VGS＝VG-VG_I ＜0，P2导通，输入电压Vin则会通过电感L1，二极管D1和P2输出至后端设备。即开机时刻，便会有输出电压输出至后端设备。

结合图2，易知，当输入电压为Vin时，由于开机初期，降压单元未动作，此时升压单元未能够提供正常的输出电压VAA给后端设备，但是输入电压Vin 会通过电感L1，二极管D1和P2直接输出至后端设备，产生凸波。而对于逻辑集成电路来说，必须是基础的逻辑电压正常之后，才能保证后续处理动作的正常进行，而这种凸波对应的异常时序可能会对后端设备产生损坏，严重的会导致烧毁。

为了解决示例性技术中存在的凸波的问题，如图3所示，本发明实施例提供了一种电源启动调节电路，包括：充电晶体管N1'，P型晶体管P2'，第一电阻R1'和电容C1'；电容C1'的一端分别连接充电晶体管N1'和降压单元10的输出端，电容C1'的另一端接地；电容C1'用于在降压单元10输出的电压达到第一阈值后打开充电晶体管N1'，使充电晶体管N1'提供第一充电电流至第一输出端； P型晶体管P2'的栅极与第一输出端连接，源极用于接入输入电压Vin，漏极用于连接后端电路；第一电阻R1'的一端连接P型晶体管P2'的源极，另一端连接P 型晶体管P2'的栅极；其中，降压单元10的输入端接入输入电压Vin，降压单元 10的输出端还连接升压单元20的一端；升压单元20的另一端连接P型晶体管 P2'的源极。

其中，降压单元10是指为供电电路提供逻辑电源的单元，单元内部结构可以是本领域技术人员易想到的降压实现均属于本发明实施例中的一种实现方式。升压单元20是指能够产生后端设备30所需的工作电压的单元，单元的内部构成可以是本领域技术人员常用的方式。充电晶体管N1'可以是能够根据降压单元10输出至电容C1'的电压高低导通或截止的。P型晶体管P2'可以是在充电晶体管N1'导通后，加载在其栅极的第一充电电流高于其开启电压时，导通，并将升压单元20输出的电压传输至后端设备30，为后端设备30提供工作电压。后端设备30可以是逻辑集成电路等。例如，可以是显示面板上的移位寄存器等。

具体的，在降压单元10和升压单元20组成的供电模块的外部增加控制电路，降压单元10的输出电压VDD’通过电容C1'控制充电晶体管N1'，当刚开机时，降压单元10的输出电压VDD’还未建立，所以充电晶体管N1'不导通，对于 P型晶体管P2'来说，此时栅极和源极通过第一电阻R1'接通，P2’的栅-源电压 VGS＝0，P2’关断，升压单元20的输出电压无法输出，保证了刚开机时输出至后端设备30的电压VAA’没有凸波产生。

当降压单元10的输出电压VDD’开始逐渐建立时，VDD’通过电容C1'进行充电，电容C1'上的电压缓慢上升，此时充电晶体管N1'的驱动电压也会逐渐增大，当驱动电压大于开启电压时，充电晶体管N1'开始缓慢打开，那么升压单元20的输出电压通过第一电阻R1'和充电晶体管N1'进行分压时，P型晶体管P2' 的栅-源电压VGS＝-(R1’*VAA’)/(R1’+RN1’)也会逐渐增大，其中，RN1’为充电晶体管N1'两端的等效电阻，P型晶体管P2'缓慢打开，如图4,所示，是本发明实施例提供的方案的时序图，可以避免输出至后端设备30的电压VAA’突然启动造成的浪涌电流。

其中，在实际实施过程中，可以根据实际需求调整第一电阻R1'，电容C1' 和充电晶体管N1'的参数，以控制输出至后端设备30的电压VAA’相对降压单元 10的输出电压VDD’的延迟时间，也可以通过控制充电晶体管N1'打开的速度，实现不同的输出电压VAA’上升速率。需要说明的是，P型晶体管P2'可以是增强型PMOS管，也可以是与增强型PMOS管的开关特性一致的其他晶体管，例如可以是PNP晶体管，若P型晶体管P2'为PNP晶体管时，P型晶体管P2'的栅极相当于PNP晶体管的基极，P型晶体管P2'的漏极相当于PNP晶体管的集电极；P型晶体管P2'的源极相当于PNP晶体管的发射极。

在其中一个实施例中，充电晶体管N1'为N型晶体管，充电晶体管N1'的栅极用于连接降压单元10的输出端，且通过电容C1'接地；充电晶体管N1'的源极接地，充电晶体管N1'的漏极与P型晶体管P2'的栅极连接。

其中，N型晶体管N1’可以是增强型NMOS管或者其他在电容C1'的充电电压达到第一阈值时打开的晶体管。例如还可以是NPN晶体管。具体的，开机时，降压单元10的输出电压VDD’未建立，所以加载在电容C1'上的电压为零，N型晶体管N1’的栅极电压为零，不符合导通条件，所以充电晶体管N1'截止。充电晶体管N1'无法为P型晶体管P2'提供第一充电电流，即P型晶体管P2'的栅-源电压VGS＝0，P型晶体管P2'截止，输出电压VAA’无法输出至后端设备30。只有当VDD’逐渐建立起来后，充电晶体管N1'慢慢打开，然后向P型晶体管P2' 提供第一充电电流，驱动P型晶体管P2'打开，此时升压单元20的输出电压也逐渐建立起来，可以通过P型晶体管P2'向后端设备30提供满足逻辑集成电路运行需求的稳定的电压。

需要说明是，类似于上述对P型晶体管P2'的解释，对于N型晶体管N1’来说，若N型晶体管为NPN晶体管N1’，则N型晶体管N1’的栅极相当于NPN 晶体管N1’基极；漏极相当于NPN晶体管N1’的集电极；源极相当于NPN晶体管N1’的发射极。

请参阅图5，在其中一个实施例中，电源启动调节电路还包括第二电阻R2'，第二电阻R2'的一端用于连接降压单元10的输出端，另一端连接充电晶体管N1' 的栅极。

为了更好的在开机供电时，实现软启动，在降压单元10的输出端与充电晶体管N1'的栅极之间串接一第二电阻R2'，降压单元10的输出电压VDD’通过第二电阻R2'向电容C1'充电，在实际应用中，可以调节第一电阻R1'，电容C1' 和充电晶体管N1'的参数，以控制输出至后端设备30的电压VAA’相对降压单元10的输出电压VDD’的延迟时间，也可以通过控制充电晶体管N1'打开的速度，实现不同的输出电压VAA’上升速率。

在其中一个实施例中，如图5所示，电源启动调节电路还包括电感L1'，电感L1'的一端用于接入输入电压Vin，电感L1'的另一端连接P型晶体管P2'的源极。在输入电压Vin和P型晶体管P2'的源极之间串接一电感L1'，在输入电压 Vin加载时，起到平滑电流的作用。

在其中一个实施例中，如图5所示，电源启动调节电路还包括稳压二极管 D1'，稳压二极管D1'正向串接在电感L1'和P型晶体管P2'的源极之间。稳压二极管D1'的阳极分别连接电感L1'和升压单元20的一端，阴极连接P型晶体管 P2'的源极，用于控制电流流向，避免后端的电信号对升压单元20等造成干扰。

在其中一个实施例中，P型晶体管P2'为增强型PMOS管。

在其中一个实施例中，充电晶体管N1'为增强型NMOS管。

另一方面，本发明实施例还提供了一种供电电路，如图6所示，包括：降压单元10、升压单元20和电源启动调节电路40；电源启动调节电路40包括：充电晶体管N1'，P型晶体管P2'，第一电阻R1'和电容C1'；电容C1'的一端分别连接充电晶体管N1'和降压单元10的输出端，电容C1'的另一端接地；电容C1' 用于在降压单元10输出的电压达到第一阈值后驱动充电晶体管N1'导通，使充电晶体管N1'提供第一充电电流至第一输出端；P型晶体管P2'的栅极与第一输出端连接，源极用于接入输入电压Vin，漏极用于连接后端电路；第一电阻R1'的一端连接P型晶体管P2'的源极，另一端连接P型晶体管P2'的栅极；降压单元10的输入端接入输入电压Vin，降压单元10的输出端还连接升压单元20的一端；升压单元20的另一端连接P型晶体管P2'的源极。

其中，电源启动调节电路40中的各个组成部分与上述实施例中的释义相同，在此不做赘述。降压单元10、升压单元20等的释义也与上述实施例中相同。具体的，输入电压Vin分两路，分别向降压单元10和P型晶体管P2'两条支路输出，降压单元10将接收到的输入电压Vin进行降压处理后分别输出至电容C1' 和升压单元20。输入电压Vin刚开始输入供电时，由于降压单元10的输出电压 VDD’还未建立，所以充电晶体管N1'关断，P型晶体管P2'也关断，向后端设备 30无电压输出，即不会再开始供电时，出现凸波。随着降压单元10的输出电压 VDD’的逐渐建立，充电晶体管N1'慢慢打开，打开后向P型晶体管P2'提供逐增大的第一充电电流，随着第一充电电流的增大，P型晶体管P2'逐渐打开，当P 型晶体管P2'完全打开后，升压单元20输出稳定的电压给后端设备30，为后端设备30提供工作电源。本发明实施例提供的供电电路，不仅可以实现开机时软启动，还可以避免发生凸波，保证供电可靠性，保护后端设备30不受损坏。

在其中一个实施例中，如图6所示，充电晶体管N1'为N型晶体管，充电晶体管N1'的栅极用于连接降压单元10的输出端，且通过电容C1'接地；充电晶体管N1'的源极接地，充电晶体管N1'的漏极与P型晶体管P2'的栅极连接。采用N 型晶体管来实现充电延时和开关功能，避免在开机时输出至后端设备30的电压 VAA’发生异常凸波，对后端设备30造成损伤。

在其中一个实施例中，如图6所示，电源启动调节电路40还包括第二电阻 R2'，第二电阻R2'的一端用于连接降压单元10的输出端，另一端连接充电晶体管N1'的栅极。在实际应用过程中，可以通过调节第二电阻R2'、充电晶体管N1' 和第一电阻R1'，以调整开机启动时的供电电路供电延时时间等参数。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电源启动调节电路，其特征在于，包括：充电晶体管，P型晶体管，第一电阻和电容；

所述电容的第一端连接所述充电晶体管的控制端，所述电容的第一端还用于连接降压单元的输出端，所述电容的第二端接地；所述电容用于在降压单元输出的电压达到第一阈值后打开所述充电晶体管，使所述充电晶体管的输出端提供第一充电电流至所述P型晶体管的栅极；

所述P型晶体管的源极用于接入输入电压，所述P型晶体管的源极还用于连接升压单元的输出端，所述P型晶体管的漏极用于连接后端电路；

所述第一电阻的一端连接所述P型晶体管的源极，所述第一电阻的另一端连接所述P型晶体管的栅极。

2.根据权利要求1所述的电源启动调节电路，其特征在于，所述充电晶体管为N型晶体管，所述充电晶体管的栅极用于连接所述降压单元的输出端，且通过所述电容接地；所述充电晶体管的源极接地，所述充电晶体管的漏极与所述P型晶体管的栅极连接。

3.根据权利要求2所述的电源启动调节电路，其特征在于，所述电源启动调节电路还包括第二电阻，所述第二电阻的一端用于连接所述降压单元的输出端，所述第二电阻的另一端连接所述充电晶体管的栅极。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的电源启动调节电路，其特征在于，所述电源启动调节电路还包括电感，电感的一端用于接入所述输入电压，所述电感的另一端连接所述P型晶体管的源极。

5.根据权利要求4所述的电源启动调节电路，其特征在于，所述电源启动调节电路还包括稳压二极管，所述稳压二极管正向串接在所述电感和所述P型晶体管的源极之间。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的电源启动调节电路，其特征在于，所述P型晶体管为增强型PMOS管。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的电源启动调节电路，其特征在于，所述充电晶体管为增强型NMOS管。

8.一种供电电路，其特征在于，包括：降压单元、升压单元和电源启动调节电路；

所述电源启动调节电路包括：充电晶体管，P型晶体管，第一电阻和电容；

所述电容的第一端连接所述充电晶体管的控制端，所述电容的第一端还连接所述降压单元的输出端，所述电容的第二端接地；所述电容用于在降压单元输出的电压达到第一阈值后打开所述充电晶体管，使所述充电晶体管的输出端提供第一充电电流至所述P型晶体管的栅极；

所述P型晶体管的源极用于接入输入电压，所述P型晶体管的源极还连接所述升压单元的输出端，所述P型晶体管的漏极用于连接后端电路；

所述第一电阻的一端连接所述P型晶体管的源极，所述第一电阻的另一端连接所述P型晶体管的栅极；

所述降压单元的输入端接入所述输入电压，所述降压单元的输出端还连接所述升压单元的输入端。

9.根据权利要求8所述的供电电路，其特征在于，所述充电晶体管为N型晶体管，所述充电晶体管的栅极用于连接所述降压单元的输出端，且通过所述电容接地；所述充电晶体管的源极接地，所述充电晶体管的漏极与所述P型晶体管的栅极连接。

10.根据权利要求8或9所述的供电电路，其特征在于，所述电源启动调节电路还包括第二电阻，所述第二电阻的一端用于连接所述降压单元的输出端，另一端连接所述充电晶体管的栅极。