CN110928352B - 大电容缓开启电路与方法 - Google Patents

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    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/561—Voltage to current converters

Abstract

本发明揭示了一种大电容缓开启电路，所述电路包括：低压差线性稳压器，其被配置用于在控制回路内接收参考电压与反馈电压并为负载提供输出电流，稳定输出电压；以及软启动电路，其被配置用于在所述电路的启动期间为所述低压差稳压器提供参考电压，同时该参考电压通过恒定电流源对电容进行充电，以基本消除所述输出电压的破坏性过冲。本发明还揭示了一种低压差线性稳压器与软启动方法。本发明通过对电容充电达到软启动的效果，输出电压的破坏性过冲能够被适当地减小或消除。

Description

大电容缓开启电路与方法
技术领域
本发明涉及一种电源电路，具体涉及一种大电容缓开启电路、低压差线性稳压器与软启动方法。
背景技术
随着半导体技术的发展，混合集成电路以及SOC(System on Chip，系统级芯片)发展迅速，往往一个芯片中需要多个LDO供电，以满足数字电路的低功耗，以及某些模拟电路与射频电路对电源的高性能要求或低功耗要求。然而，传统的LDO在上电过程中常常有较大的电流流入输出端，从而导致输出电压Vout有过冲过程，输出电压Vout过冲会对电路产生损害，如果输出电压Vout过冲过高时，连接的低压器件则有被击穿的风险；不仅会降低产品的使用寿命，还有极大的安全隐患。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种低压差线性稳压器与软启动方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大电容缓开启电路与方法，以解决现有技术中输出电压过冲会对电路产生损害的问题。
为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
一种大电容缓开启电路，所述电路包括：
低压差线性稳压器，其被配置用于在控制回路内接收参考电压与反馈电压并为负载提供输出电流，稳定输出电压；
软启动电路，其被配置用于在所述电路的启动期间为所述低压差稳压器提供参考电压，同时该参考电压通过恒定电流源对电容进行充电，以基本消除所述输出电压的破坏性过冲。
一实施例中，所述参考电压包括带隙参考电压和电容电压VCss；
所述软启动电路被配置可选择的从所述电容电压VCss切换到带隙参考电压并提供给所述低压差稳压器。
一实施例中，所述软启动电路被配置以监视由所述低压差稳压器产生的反馈电压，从而确定何时从所述电容电压VCss切换到带隙参考电压并提供给所述低压差稳压器。
一实施例中，所述软启动电路包括：
一电容，所述电容的负极板接地，所述电容的正极板与电容充电电压Vdd之间依次设置有第一开关和一恒流源，所述电容的正极板与带隙参考电压之间依次设置有第二开关和第一电阻，所述电容的正极板连接低压差线性稳压器的同相输入端；
一比较器，将所述反馈电压和带隙参考电压进行比较，并被配置可选择的在所述第一开关和第二开关之间切换。
一实施例中，所述软启动电路包括：
一电容，所述电容的负极板接地，所述电容的正极板与参考电压之间依次设置有第三开关和一恒流源，所述电容的正极板连接低压差线性稳压器的同相输入端；
第二电阻，所述第三开关和恒流源串联后与所述第二电阻并联；
一比较器，计算所述电容和参考电压之间压差，并被配置依据压差结果打开或闭合所述第三开关。
一种大电容缓开启电路的软启动方法，所述方法包括：
在电路的启动期间为低压差线性稳压器电路提供参考电压，同时该参考电压通过恒定电流对电容进行充电，以基本消除所述输出电压的破坏性过冲。
一实施例中，在软启动电路中产生带隙参考电压和电容电压VCss；
将低压差线性稳压器电路的反馈电压和带隙参考电压进行比较，从而确定何时从所述电容电压VCss切换到带隙参考电压并提供给所述低压差线性稳压器电路。一实施例中，当反馈电压达到带隙参考电压的0.88倍时，停止为电容充电。
一实施例中，检测电容和参考电压之间压差，当压差小于设定阈值时停止为电容充电。
一种低压差线性稳压器，包括：
软启动电路，其被配置用于在所述低压差线性稳压器的启动期间为所述低压差稳压器提供参考电压，同时该参考电压通过恒定电流源对电容进行充电，以基本消除所述输出电压的破坏性过冲。
与现有技术相比，本发明通过对电容充电达到软启动的效果，输出电压的破坏性过冲能够被适当地减小或消除。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请第一实施方式中大电容缓开启电路示意图；
图2是本申请第二实施方式中大电容缓开启电路示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
依照本发明的各方面，一种为放大器电路提供软启动过程的方法和电路能够适当减小或防止在开启电源管理设备时可能出现的输出电压的破坏性过冲。
依照本发明示例性实施例，参考图1，示例性大电容缓开启电路包含(Low DropoutRegulator，LDO)低压差线性稳压器100与软启动电路200。
低压差线性稳压器电路100包括误差放大器EA、调整管M1和反馈电路11。
误差放大器EA的同相输入端与参考电压源连接，误差放大器EA的输出端与调整管M1的栅极终端连接，调整管M1的输出端通过反馈电路11连接误差放大器EA的反相输入端。
反馈电路11包括电阻器R1和电阻器R2，电阻器R2的两端并联有电容CFF。
调整管M1的输入端连接供电电源VIN，调整管M1和反馈电路11的公共端作为低压差线性稳压器电路100的输出端Vout。
调整管M1其被配置以驱动输出终端Vout处的输出负载。调整管M1包括用于接收来自误差放大器EA的放大误差信号的栅极终端，其被配置成在驱动输出终端Vout处的输出负载时控制调整管M1的输出电流。
调整管M1还被配置成通过电阻器R1与R2产生反馈电压VFB从而反馈输出电压至误差信号放大器EA。
调整管M1能够包含多种配置，例如NMOS晶体管器件、NPN等。
低压差线性稳压器电路的工作原理如下：
当电源电压上电之后，参考电压源电压源产生一个接近零温度系统的基准电压并作用于误差放大器EA的同相输入端，由误差放大器EA、调整管M1以及反馈电路11构成一个稳定的负反馈环路，误差放大器EA将反馈电路输出的反馈电压与基准电压进行比较产生误差信号，通过对所述误差信号进行放大对调整管M1进行调节，从而使整体电路有一个稳定的输出电压。
为进一步优化上述实施例，还包括：滤波电路12。
滤波电路12输入端与低压差线性稳压器电路的输出端Vout连接，滤波电路12的输出端连接接地端，滤波电路12用于对低压差线性稳压器电路输出的电压进行滤波。
其中，滤波电路12包括滤波电容COUT。
负载电阻RL的一端连接低压差线性稳压器电路的输出端Vout，负载电阻RL的另一端连接接地端。
滤波电容COUT的正极板连接低压差线性稳压器电路的输出端Vout，滤波电容COUT的负极板连接接地端。
参考图1，在第一实施例中，软启动电路200被配置用于在电路的启动期间为低压差稳压器100提供参考电压，同时该参考电压通过恒定电流源对电容进行充电，以基本消除所述输出电压的破坏性过冲。
参考电压包括带隙参考电压REF和电容充电电压VCss。
软启动电路200包括电容Css，电容Css的负极板接地，电容Css的正极板与vdd之间依次设置有第一开关s1和一恒流源I1。
电容Css的正极板与带隙参考电压REF之间依次设置有第二开关/s1和第一电阻RF。
电容Css的正极板连接低压差线性稳压器的同相输入端。
软启动电路200还包括一比较器PG_COMP，比较器PG_COMP将所述反馈电压FB和带隙参考电压REF进行比较，并被配置可选择的在所述第一开关s1和第二开关/s1之间切换。
本实施例中，软启动时通过恒定电流I1对电容Css充电达到软启动的效果。比较器PG_COMP检测低压差稳压器产生的反馈电压FB，当反馈电压FB达到带隙参考电压REF的88％即停止恒流充电，可以满足软启动应用。
第一实施例的技术方案虽然能实现软启动，但是在低noise应用条件下，输出高压时电阻器R2两端会并联电容CFF降低noise，电容CFF通常为nF量级，瞬间短路R2从而导致比较器PG_COMP出现错误的判断。
为了改善第一实施例中的缺陷，参图2所示，本申请第二实施例提供了另外一种软启动电路。
与第一实施例相比，第二实施例中，软启动电路有带隙参考电压REF和VCss。
第二实施例中，软启动电路包括一电容Css，该电容Css负极板接地，电容Css的正极板与参考电压REF之间依次设置有开关S1和恒流源I1，电容Css的正极板还连接于低压差线性稳压器的同相输入端。
开关S1和恒流源I1串联后与第二电阻RF并联。
软启动电路还包括一比较器REF_COMP，比较器REF_COMP用以计算所述电容Css的电压VCss和参考电压REF之间压差，并被配置依据压差结果打开或闭合所述开关S1。
第二实施例中，软启动时通过恒定电流I1对电容Css充电达到软启动的效果,增加REF_CMP比较器检测参考电压REF和电容Css上的压差，当压差小于设定值即关掉恒定电流I1。
第二实施例方案的优点是不依赖于输出电压判断，不存在由于CFF导致的误判，完全是一种自适应的软启动方案，可靠性高。
需要说明的是，在不同的实施方式中可能使用相同的标号或标记，但这并不代表结构或者功能上的联系，而仅仅是为了描述的方便。
本发明使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本发明使用的与空间相关的描述语。
当元件或层被称为在另一部件或层“上”、与另一部件或层“连接”时，其可以直接在该另一部件或层上、连接到该另一部件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当部件被称为“直接在另一部件或层上”、“直接连接在另一部件或层上”时，不能存在中间部件或层。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种大电容缓开启电路，其特征在于，所述电路包括：
低压差线性稳压器，其被配置用于在控制回路内接收参考电压与反馈电压并为负载提供输出电流，稳定输出电压；
软启动电路，其被配置用于在所述电路的启动期间为所述低压差线性 稳压器提供参考电压，同时该参考电压通过恒定电流源对电容进行充电，以基本消除所述输出电压的破坏性过冲，
所述软启动电路包括：
一电容，所述电容的负极板接地，所述电容的正极板与参考电压之间依次设置有第三开关和一恒流源，所述电容的正极板连接低压差线性稳压器的同相输入端；
一比较器，计算所述电容和参考电压之间压差，并被配置依据压差结果打开或闭合所述第三开关。
2.根据权利要求1所述的大电容缓开启电路，其特征在于，所述软启动电路还包括：
第二电阻，所述第三开关和恒流源串联后与所述第二电阻并联。
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