CN111240387A - 一种防过冲电路、稳压器及防过冲方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防过冲电路、稳压器及防过冲方法，该放过冲电路包括：参比电路，用于生成大于稳压器的正常工作电压V的参比电压V₀；所述参比电压V₀；与所述参比电路电连接的控制电路，用于在所述参比电压V₀小于稳压器的当前基准电压V_ref时，控制稳压器处在待机状态。本发明在稳压器上电启动时，通过控制电路检测参比电压V₀和当前基准电压V_ref的大小关系控制稳压器的使能，实现对稳压器的防过冲保护，使得稳压器不会输出过高的电压，从而避免对后续电路造成损坏。

Description

一种防过冲电路、稳压器及防过冲方法

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，具体涉及一种防过冲电路、稳压器及防过冲方法。

背景技术

随着信息科学的飞速发展，电源管理芯片技术已经变得越来越重要，电源管理芯片的正常工作与否，决定了一个芯片甚至一个系统的成败，因此，当前电源芯片的技术研究成为热点，尤其是低功耗低压差线性稳压器技术，这在国内也发展的比较成熟并且也是一个热点。

实际应用中，有时会因为低功耗低压差线性稳压器上电过程时，由于工作状态不定，基准电压V_ref输出可能会输出一个过冲，导致低压差线性稳压器LDO也会输出较高一个过冲，这样就有可能给后续电路产生冲击损坏。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种防过冲电路、稳压器及防过冲方法，以防止稳压器出现高压过冲现象。

为达到上述目的，本发明的技术方案一种防过冲电路，该防过冲电路包括：

参比电路，用于生成大于稳压器的正常工作电压V的参比电压V₀；所述参比电压V₀；

与所述参比电路电连接的控制电路，用于在所述参比电压V₀小于稳压器的当前基准电压V_ref时，控制稳压器处在待机状态。

上述方案中，所述参比电路包括恒压源子电路和电流偏置子电路；所述恒压源子电路与所述控制电路电连接；

所述电流偏置子电路用于生成偏置电流；所述恒压源子电路用于在所述偏置电流的作用下产生参比电压V₀，所述参比电压V₀的当前上升速度低于所述基准电压的当前回落速度。

上述方案中，所述电流偏置子电路包括电流镜，用于根据基准源产生的源电压V_pb和电源电压V_DD生成偏置电流。

上述方案中，所述控制电路还用于在所述参比电压V₀大于稳压器的当前基准电压V_ref，并且所述稳压器的当前基准电压V_ref大于所述稳压器的正常工作电压V时，控制所述稳压器延时工作。

上述方案中，所述控制电路包括：比较器以及与所述比较器的输出端电连接的延时电路；所述比较器的第一输入端与所述参比电路电连接，所述比较器的第二输入端用于接收所述比较器的当前基准电压V_ref；

所述比较器用于在所述参比电压V₀小于稳压器的当前基准电压V_ref时，生成第一控制信号；所述延时电路用于根据所述第一控制信号控制所述稳压器进入待机状态；

所述比较器还用于在所述参比电压V₀大于稳压器的当前基准电压V_ref，并且所述稳压器的当前基准电压V_ref大于所述稳压器的正常工作电压V时，生成第二控制信号；所述延时电路用于根据所述第二控制信号控制所述稳压器延时后进入工作状态。

上述方案中，所述延时电路包括反相器、充电电容以及用于与电源连接的晶体管；所述比较器的输出端与所述反相器的输入端电连接，所述反相器的电源端与所述晶体管电连接，所述反相器的输出端电连接有接地的充电电容。

本发明实施例还提供一种稳压器，包括如上述方案中任一项所述防过冲电路，所述防过冲电路的输出端与稳压器的使能端口连接。

本发明实施例还提供一种稳压器的防过冲方法，应用于上述方案中任一项所述防过冲电路，所述防过冲方法包括：

参比电路生成大于稳压器的正常工作电压V的参比电压V₀；

控制电路在所述参比电压V₀小于稳压器的当前基准电压V_ref时，控制稳压器处在待机状态。

上述方案中，当所述参比电路包括恒压源子电路和电流偏置子电路时，所述参比电路生成大于稳压器的正常工作电压V的参比电压V₀包括：

所述电流偏置子电路生成偏置电流；所述恒压源子电路在所述偏置电流产生参比电压V₀；所述参比电压V₀的当前上升速度低于所述基准电压的当前回落速度。

上述方案中，所述参比电路生成大于稳压器的正常工作电压V的参比电压V₀后，所述稳压器的防过冲方法还包括：

所述控制电路在所述参比电压V₀大于稳压器的当前基准电压V_ref，并且所述稳压器的当前基准电压V_ref大于所述稳压器的正常工作电压V时，控制所述稳压器延时工作。

与现有技术相比，本发明在稳压器上电启动时，通过控制电路检测参比电压V₀和当前基准电压V_ref的大小关系控制稳压器的使能，实现对稳压器的防过冲保护，使得稳压器不会输出过高的电压，从而避免对后续电路造成损坏。

附图说明

图1为本发明实施例提供一种防过冲电路的原理框图；

图2为本发明实施例提供一种防过冲电路中延时电路的电路原理图；

图3为本发明实施例提供一种防过冲电路的电路结构图；

图4为本发明实施例提供一种防过冲电路中延时电路的电路结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种防过冲电路，如图1所示，包括：

参比电路100用于生成大于稳压器的正常工作电压V的参比电压V₀；参比电压V₀；

与上述参比电路100电连接的控制电路200用于在参比电压V₀小于稳压器的当前基准电压V_ref时，控制稳压器处在待机状态。

具体地，如图1所示，在稳压器上电启动时，当前基准电压V_ref可能会输出一个造成过冲的高电压，那么，通过控制电路200检测参比电路100产生的参比电压V₀小于当前基准电压V_ref时，控制稳压器处于待机状态，就可以防止当前基准电压V_ref的高电压输出到稳压器，使其过冲保护，使得稳压器不会输出过高的电压，从而避免对后续电路造成损坏。

在一种实施例中，如图3所示，上述参比电路100包括恒压源子电路101和电流偏置子电路102；恒压源子电路101与控制电路200电连接；

如图3所示，上述电流偏置子电路102用于生成偏置电流；恒压源子电路101用于在偏置电流的作用下产生参比电压V₀，参比电压V₀的当前上升速度低于基准电压的当前回落速度；

在稳压器上电启动时，参比电压V₀是从低到高上升，而基准电压是从高到低回落，加之由于参比电压V₀的当前上升速度低于基准电压的当前回落速度，所以，导致当前基准电压V_ref在上电启动期间一直比参比电压V₀大，这样，在参比电压V₀小于当前基准电压V_ref时，控制稳压器处于待机状态，就可以防止当前基准电压V_ref的高电压输出到稳压器。

如图3所示，上述电流偏置子电路102包括电流镜，用于根据基准源产生的源电压V_pb和电源电压V_DD生成偏置电流。

上述电流镜采用两个MOS晶体管组合提供合适的偏置电流。

如图3所示，上述恒压源子电路101可以为利用稳压二极管导通压降组成的恒压源子电路101、利用稳压二极管的稳压特性组成的恒压源子电路101、利用电阻分压作为基准电压的恒压电路、或者反馈型恒压源电路，电压倍增电路，并联型恒压源电路。

如图3所示，由于恒压源子电路101输入的偏置电流，所以其输出的参比电压V₀也就会发生从低到高的上升变化过程；当然，如果恒压源子电路101输入的电流为恒流，那么其输出的电压也会是恒压。

如图3所示，以利用稳压二极管的稳压特性组成的恒压源子电路101为例，在电路的工作过程中，上电时由于晶体管提供很少的电流导致输出的参比电压V₀上升的速度比基准电压的当前回落速度的慢，导致当前基准电压V_ref在上电期间一直比参比电压V₀大。

示例性，如图2所示，上述控制电路200还用于在参比电压V₀大于稳压器的当前基准电压V_ref，并且稳压器的当前基准电压V_ref大于稳压器的正常工作电压V时，控制稳压器延时工作。此时，由于当前基准电压V_ref还是大于正常工作电压V，稳压器还是会发生过冲现象，从而输出高电压，所以，控制电路200控制稳压器延时工作，这样，由于稳压器延时收到控制信号时，该时刻的当前基准电压V_ref已经回落到正常工作电压V，稳压器不会发生过冲现象，通过控制电路200实现上电过程中稳压器不输出过高电压过冲的双重保证。由此可见，本发明实施例提供的防过冲电路还可以保证在参比电压V₀小于稳压器的当前基准电压V_ref时，也控制稳压器延时工作，对稳压器起到双重保护。

举例说明：如图3所示，图1所示的控制电路200包括：比较器AMP以及与比较器AMP的输出端电连接的延时电路DELAY；比较器AMP的第一输入端与参比电路100电连接，比较器AMP的第二输入端用于接收比较器AMP的当前基准电压V_ref；

如图3所示，上述比较器AMP用于将参比电压V₀和当前基准电压V_ref进行比较，在参比电压V₀小于稳压器的当前基准电压V_ref时，生成第一控制信号；延时电路DELAY用于根据第一控制信号控制稳压器进入待机状态；

如图3所示，在参比电压V₀大于稳压器的当前基准电压V_ref，并且稳压器的当前基准电压V_ref大于稳压器的正常工作电压V时，生成第二控制信号；

如图3所示，上述延时电路DELAY用于对第二控制信号进行反向放大和延时后，控制稳压器延时进入工作状态。

在一些实施例中，如图3所示，在参比电压V₀小于稳压器的当前基准电压V_ref时，比较器AMP生成低电平控制信号，延时电路DELAY对该低电平控制信号进行反向放大获得高电平控制信号，再将该反向放大后获得的高电平控制信号延时输出到稳压器的使能端口，稳压器进入待机状态；

如图3所示，在参比电压V₀大于稳压器的当前基准电压V_ref时，比较器AMP生成高电平控制信号，但是由于存在稳压器的当前基准电压V_ref大于稳压器的正常工作电压V的情况，在该情况下，由于当前基准电压V_ref还是大于正常工作电压V，稳压器还是会发生过冲现象，从而输出高电压，所以，延时电路DELAY对该高电平控制信号进行反向放大获得低电平控制信号，再将该反向放大后获得的低电平控制信号延时输出到稳压器的使能端口，稳压器进入工作状态。由此可见，由于稳压器延时收到控制信号时，该时刻的当前基准电压V_ref已经回落到正常工作电压V，所以在检测时，即使正常工作电压V＜检测时刻的当前基准电压V_ref＜参比电压V₀，稳压器也不会发生过冲现象，通过比较器AMP和延时电路DELAY实现上电过程中稳压器不输出过高电压过冲的双重保证。

如图2所示，图3所示的延时电路DELAY包括反相器a、充电电容c以及用于与电源连接的晶体管b；比较器AMP的输出端与反相器a的输入端OTA_OUT电连接，反相器a的电源端与晶体管b电连接，反相器a的输出端VCON电连接有接地的充电电容c。

如图2所示，上述反相器a将输入信号的相位反转180度，可以采用典型TTL与非门电路组成的反相器a、由两个增强型MOS场效应管组成的CMOS反相器a等。

图3示出本发明实施例提供的防过冲电路的具体电路结构，电流偏置子电路102的电流镜能够将输入支路的电流拷贝到输出支路，从而产生偏置电流；

如图3所示，上述恒压源子电路101采用mos管串联稳压电路，由若干个mos管串联组成，在电路的工作过程中，上电时由于mos管提供很少的电流导致输出的参比电压V₀上升的速度比基准电压的当前回落速度的慢，导致当前基准电压V_ref在上电期间一直比参比电压V₀大。上述比较器AMP的正极接入参比电压V₀，负极接入当前基准电压V_ref。

如图4所示，上述延时电路DELAY包括第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、电容C。第一晶体管M1的G极、第二晶体管M2的G极共接作为输入端与参比电路100的输出端电连接，第一晶体管M1的D极、第二晶体管M2的D极共接作为输出端；第一晶体管M1的S极接地；第二晶体管M2的S极接第三晶体管M3的D极；第三晶体管M3的G极接入源电压V_pb，D极接入电源电压V_DD；电容C一端接地，另一端接于输出端。

本发明实施例还提供一种稳压器，包括上述防过冲电路，防过冲电路的输出端与稳压器的使能端口连接。

本发明实施例还提供一种稳压器的防过冲方法，应用于上述防过冲电路，防过冲方法包括：

参比电路100生成大于稳压器的正常工作电压V的参比电压V₀；

控制电路200在参比电压V₀小于稳压器的当前基准电压V_ref时，控制稳压器处在待机状态。

具体地，在稳压器上电启动时，参比电压V₀是从低到高上升，而基准电压是从高到低回落，加之由于参比电压V₀的当前上升速度低于基准电压的当前回落速度，所以，导致当前基准电压V_ref在上电启动期间一直比参比电压V₀大，这样，在参比电压V₀小于当前基准电压V_ref时，控制稳压器处于待机状态，就可以防止当前基准电压V_ref的高电压输出到稳压器。

当参比电路100包括恒压源子电路101和电流偏置子电路102时，参比电路100生成大于稳压器的正常工作电压V的参比电压V₀包括：

电流偏置子电路102生成偏置电流；恒压源子电路101在偏置电流产生参比电压V₀；参比电压V₀的当前上升速度低于基准电压的当前回落速度。

参比电路100生成大于稳压器的正常工作电压V的参比电压V₀后，稳压器的防过冲方法还包括：

控制电路200在参比电压V₀大于稳压器的当前基准电压V_ref，并且稳压器的当前基准电压V_ref大于稳压器的正常工作电压V时，控制稳压器延时工作，此时，由于当前基准电压V_ref还是大于正常工作电压V，稳压器还是会发生过冲现象，从而输出高电压，所以，控制电路200控制稳压器延时工作，这样，由于稳压器延时收到控制信号时，该时刻的当前基准电压V_ref已经回落到正常工作电压V，稳压器不会发生过冲现象，通过控制电路200实现上电过程中稳压器不输出过高电压过冲的双重保证。

具体地，控制电路200将参比电压V₀和当前基准电压V_ref进行比较，在参比电压V₀小于稳压器的当前基准电压V_ref时，生成第一控制信号；根据第一控制信号控制稳压器进入待机状态；

在参比电压V₀大于稳压器的当前基准电压V_ref，并且稳压器的当前基准电压V_ref大于稳压器的正常工作电压V时，生成第二控制信号；

控制电路200对第二控制信号进行反向放大和延时后，控制稳压器延时进入工作状态。

在一些实施例中，在参比电压V₀小于稳压器的当前基准电压V_ref时，控制电路200生成低电平控制信号，控制电路200对该低电平控制信号进行反向放大获得高电平控制信号，再将该反向放大后获得的高电平控制信号延时输出到稳压器的使能端口，稳压器进入待机状态；

在参比电压V₀大于稳压器的当前基准电压V_ref时，控制电路200生成高电平控制信号，但是由于存在稳压器的当前基准电压V_ref大于稳压器的正常工作电压V的情况，在该情况下，由于当前基准电压V_ref还是大于正常工作电压V，稳压器还是会发生过冲现象，从而输出高电压，所以，控制电路200对该高电平控制信号进行反向放大获得低电平控制信号，再将该反向放大后获得的低电平控制信号延时输出到稳压器的使能端口，稳压器进入工作状态，这样，由于稳压器延时收到控制信号时，该时刻的当前基准电压V_ref已经回落到正常工作电压V，所以在检测时，即使正常工作电压V＜检测时刻的当前基准电压V_ref＜参比电压V₀，稳压器也不会发生过冲现象，通过控制电路200实现上电过程中稳压器不输出过高电压过冲的双重保证。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种防过冲电路，其特征在于，包括：

参比电路，用于生成大于稳压器的正常工作电压V的参比电压V₀；所述参比电压V₀；

与所述参比电路电连接的控制电路，用于在所述参比电压V₀小于稳压器的当前基准电压V_ref时，控制稳压器处在待机状态。

2.根据权利要求1所述的防过冲电路，其特征在于，所述参比电路包括恒压源子电路和电流偏置子电路；所述恒压源子电路与所述控制电路电连接；

所述电流偏置子电路用于生成偏置电流；所述恒压源子电路用于在所述偏置电流的作用下产生参比电压V₀，所述参比电压V₀的当前上升速度低于所述基准电压的当前回落速度。

3.根据权利要求2所述的防过冲电路，其特征在于，所述电流偏置子电路包括电流镜，用于根据基准源产生的源电压V_pb和电源电压V_DD生成偏置电流。

4.根据权利要求1～3任一项所述的防过冲电路，其特征在于，所述控制电路还用于在所述参比电压V₀大于稳压器的当前基准电压V_ref，并且所述稳压器的当前基准电压V_ref大于所述稳压器的正常工作电压V时，控制所述稳压器延时工作。

5.根据权利要求4所述的防过冲电路，其特征在于，所述控制电路包括：比较器以及与所述比较器的输出端电连接的延时电路；所述比较器的第一输入端与所述参比电路电连接，所述比较器的第二输入端用于接收所述比较器的当前基准电压V_ref；

所述比较器用于在所述参比电压V₀小于稳压器的当前基准电压V_ref时，生成第一控制信号；所述延时电路用于根据所述第一控制信号控制所述稳压器进入待机状态；

所述比较器还用于在所述参比电压V₀大于稳压器的当前基准电压V_ref，并且所述稳压器的当前基准电压V_ref大于所述稳压器的正常工作电压V时，生成第二控制信号；所述延时电路用于根据所述第二控制信号控制所述稳压器延时后进入工作状态。

6.根据权利要求5所述的防过冲电路，其特征在于，所述延时电路包括反相器、充电电容以及用于与电源连接的晶体管；所述比较器的输出端与所述反相器的输入端电连接，所述反相器的电源端与所述晶体管电连接，所述反相器的输出端电连接有接地的充电电容。

7.一种稳压器，其特征在于，包括如权利要求1～6任一项所述防过冲电路，所述防过冲电路的输出端与稳压器的使能端口连接。

8.一种稳压器的防过冲方法，其特征在于，应用于权利要求1～6任一项所述防过冲电路，所述防过冲方法包括：

参比电路生成大于稳压器的正常工作电压V的参比电压V₀；

控制电路在所述参比电压V₀小于稳压器的当前基准电压V_ref时，控制稳压器处在待机状态。

9.根据权利要求8所述的稳压器的防过冲方法，其特征在于，当所述参比电路包括恒压源子电路和电流偏置子电路时，所述参比电路生成大于稳压器的正常工作电压V的参比电压V₀包括：

所述电流偏置子电路生成偏置电流；所述恒压源子电路在所述偏置电流产生参比电压V₀；所述参比电压V₀的当前上升速度低于所述基准电压的当前回落速度。

10.根据权利要求8或9所述的稳压器的防过冲方法，其特征在于，所述参比电路生成大于稳压器的正常工作电压V的参比电压V₀后，所述稳压器的防过冲方法还包括：

所述控制电路在所述参比电压V₀大于稳压器的当前基准电压V_ref，并且所述稳压器的当前基准电压V_ref大于所述稳压器的正常工作电压V时，控制所述稳压器延时工作。

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