CN116827109A - 用于功率转换器的软启动电路和功率转换器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于功率转换器的软启动电路和功率转换器。该软启动电路包括：第一电路，被配置为在软启动电容器未连接到外部软启动端子时提供第一电流，并基于第一电流在第一电路的输出提供第一电压斜坡；第二电路，与外部软启动端子连接，被配置为在软启动电容器连接到外部软启动端子时提供第二电流，以在外部软启动端子处提供第二电压斜坡；以及输出电路，与第一电路的输出以及外部软启动端子连接，被配置为在功率转换器启动期间，基于第一电压斜坡或第二电压斜坡提供上升的参考电压信号。

Description

用于功率转换器的软启动电路和功率转换器

技术领域

本发明涉及电源管理技术领域，特别涉及一种用于功率转换器的软启动电路和功率转换器。

背景技术

随着电力电子产品的需求和半导体技术的发展，电源管理芯片被广泛应用于通信、消费、计算等领域。DC-DC转换器属于电源管理芯片中最常见的一种，通常包括一个或更多个开关，其被选择性致动以基于接收的DC输入提供受控的DC输出电压或电流，通过控制脉冲宽度或者根据误差信号提供至转换器的一个或多个开关的信号的时间来调节电路的输出功率。DC-DC转换器电路中存在大量的电容器，这些电容器通常与受驱动负载并联连接在转换器的输出处，从而稳定转换器输出电压并提供用于负载电流的源。然而，在电路上电时，输出电容器首先被放电，且此时输出电压和期望值之间的差值较大，导致脉冲宽度调节控制提供大量的电流值输出，导致输出电容器在启动期间出现较大的浪涌电流，这可能会损坏输出电容器，影响电路的稳定性。因此，需要软启动技术对DC-DC转换器的启动过程进行控制，从而限制在启动期间提供至输出电容器的浪涌电流。

图1示出了根据现有技术的一种功率转换器的电路示意图。DC-DC转换器100包括功率电路和控制电路，功率电路包括串联连接在输入端和接地端之间的功率开关Mx和二极管D1，电感Lx连接在功率开关Mx和二极管D1的中间节点和输出端之间，输出电容Cout连接在输出端和接地端之间。DC-DC转换器100的输入端接收输入电压Vin，输出端提供输出电压Vout。DC-DC转换器100的控制电路用于向功率开关Mx提供开关控制信号。

在DC-DC转换器100的控制电路中，反馈电路130根据输出电压Vout产生反馈电压FB，误差放大器EA根据反馈电压FB以及软启动电路140提供的参考电压VREF产生误差放大信号Vea，PWM比较器120根据误差放大信号Vea以及纹波信号Vramp产生脉宽调制信号PWM以控制功率开关Mx的导通状态。

一般的软启动电路可以采用图2的结构，图3示出了现有的软启动电路的波形示意图。如图2所示，软启动电路140包括电流源Iss、电容器Css、NMOS晶体管M1以及电阻R1和R2。其中，电流源Iss和电容器Css串联连接在电源电压VDD和地之间，NMOS晶体管M1、电阻R1和电阻R2串联连接在DC-DC转换器内部的带隙基准电压VBG和地之间，NMOS晶体管M1的栅极与电容器Css的一端连接于A点，电阻R1和R2依次连接于NMOS晶体管M1的源极和地之间，电阻R1和R2之间的E点为误差放大器EA的参考电位输出端。

在现有的软启动电路140中，使用电流源Iss给电容器Css进行充电，在电容器Css的一端产生一个线性上升的电压Vss，当电压Vss高于NMOS晶体管M1的阈值电压后，NMOS晶体管M1开启，参考电压VREF缓慢上升，最终上升至带隙基准电压VBG通过电阻分压得到的固定的电压值。

然而，现有的软启动电路通常只能提供固定或预定的软启动时间，在该软启动时间期间，电路的输出电流被限制，并且针对不同的应用，期望的软启动时序规范是不同的。例如，浪涌电流的最大容忍电平可以通过电路所使用的特定输出电容器来确定。因此，需要对现有的软启动电路进行改进，以使得其可以通过一个或多个外部组件来设定不同的软启动时间。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种用于功率转换器的软启动电路和功率转换器，提供了内部软启动控制和外部软启动控制的组合，允许用户根据不同的应用来设定不同的软启动时间。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种用于功率转换器的软启动电路，所述功率转换器包括用于获得反馈信号与参考电压信号之间的差值的误差放大器，其中，所述软启动电路包括：外部软启动端子，被配置为与软启动电容器连接；第一电路，被配置为在所述软启动电容器未连接到所述外部软启动端子时提供第一电流，并基于所述第一电流在所述第一电路的输出提供第一电压斜坡；第二电路，与所述外部软启动端子连接，被配置为在所述软启动电容器连接到所述外部软启动端子时提供第二电流，以在所述外部软启动端子处提供第二电压斜坡；以及输出电路，与所述第一电路的输出以及所述外部软启动端子连接，被配置为在所述功率转换器启动期间，基于所述第一电压斜坡或所述第二电压斜坡提供上升的所述参考电压信号。

可选的，所述第一电路还被配置为在所述软启动电容器连接到所述外部软启动端子时，在所述第一电路的输出提供第一恒定电压，以及所述第二电路还被配置为在所述软启动电容器未连接到所述外部软启动端子时，在所述外部软启动端子处提供第二恒定电压。

可选的，所述第一恒定电压等于所述功率转换器的电源电压，所述第二恒定电压通过所述功率转换器的带隙基准电压分压得到。

可选的，所述第一电路包括：第一电流源，其具有与所述电源电压连接的第二端以及与第一节点和所述第一电路的输出连接的第二端；第一电容器，其具有与所述第一节点连接的第一端以及与地连接的第二端；以及一开关，其具有与所述电源电压连接的第一端以及与所述第一节点连接的第二端，其中，所述开关被配置为在所述软启动电容器未连接到所述外部软启动端子时关断，以及在所述软启动电容器连接到所述外部软启动端子时导通。

可选的，所述第二电路包括：第二电流源，其具有与所述电源电压连接的第一端以及第二端；第一晶体管，其具有与所述第二电流源的第二端连接的第一端、与第二节点连接的第二端以及控制端；第一电阻器，其具有与所述第二节点连接的第一端以及与第三节点和所述外部软启动端子连接的第二端；第二电容器，其具有与所述第三节点连接的第一端以及与地连接的第二端；跨导放大器，其具有与所述带隙基准电压的分压连接的反相输入端、与第二节点连接的正相输入端以及与所述第一晶体管的控制端连接的输出端；以及第三电流源，其具有与所述第二节点连接的第一端以及与地连接的第二端。

可选的，所述第一电流包括由所述第一电流源产生的电流；以及所述第二电流包括由所述第二电流源产生的上拉电流与由所述第三电流源产生的下拉电流之间的差值。

可选的，在所述软启动电容器未连接到所述外部软启动端子时，所述参考电压信号的上升时间由所述第一电流和所述第一电容器决定；在所述软启动电容器连接到所述外部软启动端子时，所述参考电压信号的上升时间由所述第二电流和所述软启动电容器决定。

可选的，所述输出电路包括：第二晶体管，其具有与所述外部软启动端子连接的第一端、与所述第一电路的输出连接的控制端以及与所述参考电压信号的输出连接的第二端。

根据本发明实施例的另一方面，提供了一种功率变换器，包括：至少第一功率转换装置和第二功率转换装置，其对电感器充电或使所述电感器放电，以将输入电压转换为输出电压；误差放大器，其用于获得所述输出电压的反馈信号与参考电压信号之间的差值；PWM调制电路，其用于根据所述误差放大器的输出和周期斜坡信号提供脉冲宽度调制的输出信号；以及上述的软启动电路，其用于在所述功率转换器的启动期间，提供上升的所述参考电压信号。

本发明提供的软启动电路包括第一电路、第二电路和输出电路。其中，第一电路用于在软启动电容器未连接到外部软启动端子时提供第一电流，并基于第一电流产生第一电压斜坡，第二电路用于在软启动电容器连接到外部软启动端子时向软启动电容器提供第二电流，以在外部软启动端子处产生第二电压斜坡，输出电路可以在电路启动期间，基于第一电压斜坡或第二电压斜坡提供上升的参考电压信号，本发明提供的软启动电路可以使用内部软启动控制功能和外部软启动控制功能的组合，允许用户应用内部软启动功能和相关的固定的软启动时间或将一个或更多个外部组件连接到控制电路，以设定不同的(如，更长的)软启动时间，从而进一步限制输出电容器的涌入电流。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了根据现有技术的一种功率转换器的电路示意图。

图2示出了根据现有技术的一种软启动电路的电路示意图。

图3示出了现有技术的软启动电路的波形示意图。

图4示出了根据本发明实施例的一种带有软启动电路系统的功率转换器控制电路的电路示意图。

图5示出了根据本发明实施例的软启动电路的电路示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

应当理解，在以下的描述中，“电路”可包括单个或多个组合的硬件电路、可编程电路、状态机电路和/或能存储由可编程电路执行的指令的元件。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以直接耦合或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦合到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

本发明实施例首先提供了一种带有软启动电路的功率转换器控制电路，该控制电路用于DC-DC转换器的PWM控制。结合降压转换器类型的系统，在下文中图解且描述了各种示例性示例，但是本发明对此不做限制，可以关联任何类型的DC-DC转换器架构来使用本发明公开的各种概念，例如根据功率电路的拓扑分类，包括降压型(Buck)转换器、升压型(Boost)转换器、反激型(Flyback)转换器和降压-升压型(Buck-Boost)转换器等。此外，虽然在本发明实施例的图例中利用高侧开关装置和低侧开关装置的互补PWM控制，但是本发明所描述的概念能够在仅使用单个开关装置的功率转换器中实施，并且/或者在应用多于两个脉冲宽度调制的功率转换器中实施。

如图4示出了根据本发明实施例的一种功率转换器控制电路200的电路示意图，其可以被实施为具有各种端子或引脚的集成电路，如图所示，用于与DC-DC转换器系统的其他组件互连。此外，在图4的示例中，集成电路200包括功率转换装置S1和S2，以及对应的高侧驱动器224和低侧驱动器226，但是在其他可能的示例中，这些组件中的一个或所有可以在集成电路200的外部。类似地，图4中的控制电路200还提供端子206、208和210以连接到外部降压转换器的输出电感器L1、输出电容器C3、自举电容器C2以及反馈电路R2、R3和C1，但是其他示例是可能的，这些组件中的一个或多个可以被提供在集成电路200中。

图4示出的系统实施由集成电路200操作的峰值电流模式降压转换器，其中，控制电路200根据软启动控制的优点以及输出电压VOUT的闭环回路反馈控制，输出电压VOUT被提供至与输出电容器C3并联的负载207。此外，在此实施方式中，控制电路200根据参考电压信号VREF调节输出电压VOUT，但是其他的实施方式也是可能的，其中，控制电路200可以提供外部引脚或端子(图中未示出)，用于根据外部供应的设定点信号调节输出。通过DC电压VIN至电力输入端子202的连接，输入电力至控制电路200，且控制电路200还包括电源地线连接端子212，以连接至电路地线。此外，控制电路200还可以包括用于接收启用信号的启用输入端子(图中未示出)，允许控制电路200以及DC-DC转换器的操作被选择性地启用或禁用。示例的，控制电路200根据启用输入端子接收到的启用信号激活内部基准电压发生器电路218，其进而提供带隙基准电压VBG，用于调节DC-DC转换器的输出。来自引脚202的输入电压VIN还连接至低压降(LDO)调节器电路220，其提供输出以为开关驱动器224和226供电，其中，高侧驱动器224经由二极管D2连接至调节器电路220的输出用于自举操作。

高侧输出开关S1和低侧输出开关S2彼此串联在输入电压端子202和电源地线端子212之间。输出开关S1和S2是具有如图4中所示那样连接的对应二极管D1和D2的NMOS晶体管，但是本发明对此不做限制，其中使用不同类型的开关的其他实施例也是可能的，并且/或者开关S1和S2可以集成在控制电路200的外部。脉冲宽度调制的栅极控制信号分别由对应的高侧驱动器224和低侧驱动器226提供至开关S1和S2，其中驱动器224和226分别从控制器222的对应输出HSDR和LSDR接收高侧驱动器信号和低侧驱动器信号。电感器输出端子206(LX)用于控制电路200和负载207之间的外部电感器L1的连接，其中输出端子206如图所示的那样连接到高侧输出开关S1和低侧输出开关S2的共同连接。

控制电路200还提供了自举端子210(BST)用于输出端子206(LX)和由高侧驱动器224使用的上部电源导轨之间的自举电容器C2的连接。在该实施例中，高侧开关S1为NMOS器件，因此，高侧开关S1的栅极电压需要高于LX端子处的输出电压才可以被导通。在工作时，当导通低侧开关S2时，自举电容器C2的下部端子被接地，并且自举电容器C2的上部端子通过二极管D3连接至LDO调节器220的输出电压，使得自举电容器C2被充电达到调节的电压输出(减去二极管D3的二极管压降)。当随后导通高侧开关S1并且关闭低侧开关S2时，LX端子106处(自举电容器C2的下部端子处)的电压连接至输入电压VIN，而BST端子210处的电压将为超过输入电压VIN的电压，高侧驱动器224因此被连接至此更高的电压，从而能够提供足够的栅极信号至高侧开关S1，其具有充足的电压以导通高侧开关S1。

如在图4中进一步示出的，控制电路200包括脉冲生成电路，其包括误差放大器240、峰值电流检测电路231、关断时间控制电路228、PWM调制电路236、软启动电路242以及外部软启动端子(SS)204。误差放大器240包括接收参考电压信号VREF的正相输入端子和接收反馈信号FB的反相输入端子，反馈信号FB表示DC-DC转换器的输出情况(如在此示例中为输出电压VOUT)。误差放大器240具有提供误差放大器输出信号241的输出端子，信号241表示反馈信号FB与参考电压信号VREF之间的差值。在工作时，误差放大器240放大在反相输入端子处施加的反馈信号FB与正相输入端子处施加的参考电压信号VREF之间的差值，以生成误差放大器输出信号241。进而，输出信号241可选地连接到回路补偿电路(图中未示出)并作为输入提供至峰值电流检测电路231。峰值电流检测电路231用于将误差放大器输出信号241转换成相应的电流值，该电流值用于表征电感电流的峰值，并将该电流值与设定的峰值电流进行比较，当该电流值达到设定的峰值电流时，峰值电流检测电路231提供用来关断高侧开关S1的关断信号235给PWM调制电路236。关断时间控制电路228用于在高侧开关S1关断时开始计时，并在高侧开关S1在一个开关周期的关断时间达到时间阈值时，向PWM调制电路236提供用来导通高侧开关S1的导通信号235，其中，该时间阈值例如可以根据DC-DC转换器的输入电压和输出电压来确定。PWM调制电路236具有接收关断信号235的第一输入端子和从关断时间控制电路228接收导通信号232的第二输入端子以及根据关断信号235和导通信号232提供脉冲宽度调制的输出信号236a的输出端子。在工作时，当关断信号235到来时，PWM输出信号236a为低电平，当导通信号232到来时，PWM输出信号236a为高电平。最终，脉冲流被提供在输出信号236a中，其中，脉冲宽度(信号236a为高电平的时间百分比)将大体上与误差放大器输出信号241的电平成比例。

此外，在DC-DC转换器系统的稳态操作中，误差放大器输出信号241的电平将表示误差，其指示反馈信号FB与参考电压信号VREF之间的差值。在图4示出的实施方式中，电阻分压电路由外部电阻R2和R3以及稳定或滤波电容器C1提供，经由端子208通过R2和C1至负载207处的输出电压的连接(如图4中的虚线所指示的)提供反馈信号FB至误差放大器240的反相输入端子。控制器222接收来自PWM调制电路236的PWM控制信号236a，并且生成互补的高侧驱动器信号HSDR和低侧驱动器信号LSDR，这两个信号作为输入被分别提供至高侧驱动器224和低侧驱动器226。此闭合回路配置允许调整输出信号236a中的脉冲宽度来驱动负载207处的输出电压VOUT，从而使得输出电压VOUT与由参考电压信号VREF表示的参考电平相对应。

然而，在系统启动期间，图4中的输出电容器C3在放电状态下开始，并且因此，严格根据反馈信号FB的闭合回路操作可导致电容器C3处的过度的浪涌电流电平。因此，控制电路200还包括软启动电路242，软启动电路242用于在电路启动期间(即，当未稳压输入电压VIN施加到引脚202时)在参考电压信号VREF上施加大体上升的电压，且参考电压信号VREF的变化率将是固定的速率。此外，软启动电路242还用于与外部软启动端子204和内部基准电压发生器218连接，以在控制电路200的启动期间根据外部软启动端子204处连接的软启动电容器Cext或者内部电容器(图中未示出)控制所述参考电压信号VREF的上升时间。当外部软启动端子204处未连接软启动电容器Cext时，软启动电路242向内部电容器提供第一电流，并基于第一电流提供上升的第一电压斜坡，所述上升的第一电压斜坡具有固定的变化率，然后基于所述第一电压斜坡在所述参考电压信号VREF上提供上升斜率；当外部软启动端子204处连接软启动电容器Cext时，软启动电路242向软启动电容器Cext提供第二电流，以在所述外部软启动端子204处提供上升的第二电压斜坡，所述上升的第二电压斜坡具有固定的变化率，然后基于所述第二电压斜坡在所述参考电压信号VREF上提供上升斜率。因此，本发明的软启动电路242可以使用内部软启动控制功能和外部软启动控制功能的组合，允许用户应用内部软启动功能和相关的固定的软启动时间或将一个或更多个外部组件连接到控制电路200，以设定不同的(如，更长的)软启动时间，从而进一步限制输出电容器的涌入电流。

进一步参考图5，图5示例性地示出了根据本发明实施例的软启动电路242的电路示意图。如图5所示，软启动电路242包括第一电路401、分压电路402、第二电路403以及输出电路403。

其中，所述第一电路401被配置为在软启动电容器Cext未连接到外部软启动端子SS时提供第一电流，并基于第一电流在所述第一电路401的输出提供第一电压斜坡RAMP_S。示例的，所述第一电路401包括电流源411和电容器C1，所述电流源411和电容器C1串联连接在电源电压VDD和地之间，二者之间的节点412作为第一电路401的输出用于提供所述第一电压斜坡RAMP_S。其中，所述第一电流即包括电流源411提供的电流Ib1，通过电流源411向电容器C1施加电流Ib1，从而可以在节点412处提供上升的第一电压斜坡RAMP_S，且所述第一电压斜坡RAMP_S的上升斜率与所述电流源411提供的电流Ib1大小以及所述电容器C1的电容值相关。进一步的，所述第一电路401中还包括开关S1，其中，开关S1连接在电源电压VDD和节点412之间，所述开关S1被配置为在所述软启动电容器Cext未连接到外部软启动端子SS时断开，以及在所述软启动电容器Cext连接到外部软启动端子SS时导通，当所述开关S1处于导通状态时，在所述第一电路401的输出412处提供一个恒定的电压，即所述电源电压VDD。

分压电路402包括串联连接的电阻器R1和R2，电阻器R1和R2串联连接于带隙基准电压VBG与地之间，且在二者的中间节点处提供所述带隙基准电压VBG的分压SS_REF。

第二电路403与所述外部软启动端子SS连接，被配置为在所述软启动电容器Cext连接到所述外部软启动端子SS时向所述软启动电容器Cext提供第二电流，以在所述外部软启动端子SS处提供第二电压斜坡RAMP_D。示例的，所述第二电路403包括跨导放大器OTA、电流源421和422、PMOS晶体管PM1、电阻器R3以及电容器C2。其中，电流源421、PMOS晶体管PM1、电阻器R3以及电容器C2串联连接于电源电压VDD和地之间，即电流源421的一端与电源电压VDD连接，电流源421的另一端与PMOS晶体管PM1的源极连接，PMOS晶体管PM1的漏极与电阻器R3的第一端连接，电阻器R3的第二端与电容器C2的第一端以及外部软启动端子SS连接于节点414，电容器C2的第二端与地连接。跨导放大器OTA具有反相输入端、正相输入端以及输出端，其反相输入端与带隙基准电压的分压SS_REF连接，其正相输入端与PMOS晶体管PM1的漏极以及电阻器R3的第一端连接于节点413，其输出端与PMOS晶体管PM1的栅极连接。电流源422与电阻器R3以及电容器C2的串联结构并联，即电流源422的第一端与节点413连接，电流源422的第二端与地连接。其中，电流源421用于产生上拉电流Ib_up，电流源422用于产生下拉电流Ib_down。在一些实施例中，电流源421和422可以通过电流镜实现，示例的，电流源421可以通过PMOS晶体管构成的电流镜实现，电流源422可以通过NMOS晶体管构成的电流镜实现。电流Ib_up和Ib_down流过PMOS晶体管PM1，用于保证参考电压信号VREF的稳定。

在本实施例中，跨导放大器OTA和PMOS晶体管PM1构成一个钳位结构，用于将跨导放大器OTA的正相输入端钳位到带隙基准电压的分压SS_REF。其中，跨导放大器OTA是一个单级的运算放大器，跨导放大器OTA和PMOS晶体管PM1都有增益，从而可以保证将跨导放大器OTA的正相输入端和反相输入端准确钳位。电阻器R3和电容器C2为电路提供一个零点，提供电路的相位裕度，电路的主极点在外部软启动端子SS的位置，当外部软启动端子SS处接大电容时，电路仍可以保持稳定的工作。

输出电路404例如包括NMOS晶体管NM1，NMOS晶体管NM1的漏极与外部软启动端子SS连接，NMOS晶体管NM1的栅极与第一电路401的输出412连接，NMOS晶体管NM1的源极与参考电压信号VREF的输出连接。

其中，当软启动电容器Cext未连接到外部软启动端子SS时，节点413被跨导放大器OTA以及PMOS晶体管PM1快速钳位至电压SS_REF，此时电流镜构成的电流源421只有一条电流通路，即从电流源421通过PMOS晶体管PM1流向电流源422，由于电流源422的电流等于下拉电流Ib_down，因此电流源421的电流也被限制为Ib_down，此时电流源421与电流源422之间的电流差值等于0，外部软启动端子SS处的电压，即NMOS晶体管NM1的漏极电压等于电压SS_REF。与此同时，开关S1断开，通过电流源411对电容器C1充电，在电容器C1的一端产生上升的第一电压斜坡RAMP_S，NMOS晶体管NM1作为源极跟随晶体管，因此参考电压信号VREF跟随第一电压斜坡RAMP_S而上升，参考电压信号VREF的上升时间由电流源411提供的电流Ib1以及电容器C1决定。当软启动电容器Cext连接到外部软启动端子SS时，节点413的初始电位比较低，此时电流源421提供的上拉电流Ib_up大于电流源422提供的下拉电流Ib_down，上拉电流Ib_up与下拉电流Ib_down之间的电流差值Ib2通过电阻器R3流入软启动电容器Cext，对软启动电容器Cext进行充电，从而在外部软启动端子SS处产生上升的第二电压斜坡RAMP_D。并且随着节点413处的电位的逐渐升高，电流源421流出的电流逐渐减小，当节点413的电位等于电压SS_REF时，上拉电流Ib_up和下拉电流Ib_down相等。与此同时，开关S1闭合，第一电路401的输出412以及NMOS晶体管NM1的栅极被拉高到电源电压VDD，则参考电压信号VREF跟随第二电压斜坡RAMP_D而上升，参考电压信号VREF的上升时间由电流Ib2以及软启动电容器Cext决定。

综上所述，本发明提供了一种软启动电路，包括第一电路、第二电路和输出电路。其中，第一电路用于在软启动电容器未连接到外部软启动端子时提供第一电流，并基于第一电流产生第一电压斜坡，第二电路用于在软启动电容器连接到外部软启动端子时向软启动电容器提供第二电流，以在外部软启动端子处产生第二电压斜坡，输出电路可以在电路启动期间，基于第一电压斜坡或第二电压斜坡提供上升的参考电压信号，本发明提供的软启动电路可以使用内部软启动控制功能和外部软启动控制功能的组合，允许用户应用内部软启动功能和相关的固定的软启动时间或将一个或更多个外部组件连接到控制电路，以设定不同的(如，更长的)软启动时间，从而进一步限制输出电容器的涌入电流。

应当说明，尽管在本文中，将器件说明为某种N沟道或P沟道器件、或者某种N型或者P型掺杂区域，然而本领域的普通技术人员可以理解，根据本发明，互补器件也是可以实现的。本领域的普通技术人员可以理解，导电类型是指导电发生的机制，例如通过空穴或者电子导电，因此导电类型不涉及掺杂浓度而涉及掺杂类型，例如P型或者N型。本领域普通技术人员可以理解，本文中使用的与电路运行相关的词语“期间”、“当”和“当……时”不是表示在启动动作开始时立即发生的动作的严格术语，而是在其与启动动作所发起的反应动作(reaction)之间可能存在一些小的但是合理的一个或多个延迟，例如各种传输延迟等。本文中使用词语“大约”或者“基本上”意指要素值(element)具有预期接近所声明的值或位置的参数。然而，如本领域所周知的，总是存在微小的偏差使得该值或位置难以严格为所声明的值。本领域已恰当的确定了，至少百分之十(10％)(对于半导体掺杂浓度，至少百分之二十(20％))的偏差是偏离所描述的准确的理想目标的合理偏差。当结合信号状态使用时，信号的实际电压值或逻辑状态(例如“1”或“0”)取决于使用正逻辑还是负逻辑。

此外，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种用于功率转换器的软启动电路，所述功率转换器包括用于获得反馈信号与参考电压信号之间的差值的误差放大器，其中，所述软启动电路包括：

外部软启动端子，被配置为与软启动电容器连接；

第一电路，被配置为在所述软启动电容器未连接到所述外部软启动端子时提供第一电流，并基于所述第一电流在所述第一电路的输出提供第一电压斜坡；

第二电路，与所述外部软启动端子连接，被配置为在所述软启动电容器连接到所述外部软启动端子时提供第二电流，以在所述外部软启动端子处提供第二电压斜坡；以及

输出电路，与所述第一电路的输出以及所述外部软启动端子连接，被配置为在所述功率转换器启动期间，基于所述第一电压斜坡或所述第二电压斜坡提供上升的所述参考电压信号。

2.根据权利要求1所述的软启动电路，其中，所述第一电路还被配置为在所述软启动电容器连接到所述外部软启动端子时，在所述第一电路的输出提供第一恒定电压，以及所述第二电路还被配置为在所述软启动电容器未连接到所述外部软启动端子时，在所述外部软启动端子处提供第二恒定电压。

3.根据权利要求2所述的软启动电路，其中，所述第一恒定电压等于所述功率转换器的电源电压，所述第二恒定电压通过所述功率转换器的带隙基准电压分压得到。

4.根据权利要求3所述的软启动电路，其中，所述第一电路包括：

第一电流源，其具有与所述电源电压连接的第二端以及与第一节点和所述第一电路的输出连接的第二端；

第一电容器，其具有与所述第一节点连接的第一端以及与地连接的第二端；以及

一开关，其具有与所述电源电压连接的第一端以及与所述第一节点连接的第二端，

其中，所述开关被配置为在所述软启动电容器未连接到所述外部软启动端子时关断，以及在所述软启动电容器连接到所述外部软启动端子时导通。

5.根据权利要求4所述的软启动电路，其中，所述第二电路包括：

第二电流源，其具有与所述电源电压连接的第一端以及第二端；

第一晶体管，其具有与所述第二电流源的第二端连接的第一端、与第二节点连接的第二端以及控制端；

第一电阻器，其具有与所述第二节点连接的第一端以及与第三节点和所述外部软启动端子连接的第二端；

第二电容器，其具有与所述第三节点连接的第一端以及与地连接的第二端；

跨导放大器，其具有与所述带隙基准电压的分压连接的反相输入端、与第二节点连接的正相输入端以及与所述第一晶体管的控制端连接的输出端；以及

第三电流源，其具有与所述第二节点连接的第一端以及与地连接的第二端。

6.根据权利要求5所述的软启动电路，其中，

所述第一电流包括由所述第一电流源产生的电流；以及

所述第二电流包括由所述第二电流源产生的上拉电流与由所述第三电流源产生的下拉电流之间的差值。

7.根据权利要求5所述的软启动电路，其中，在所述软启动电容器未连接到所述外部软启动端子时，所述参考电压信号的上升时间由所述第一电流和所述第一电容器决定；

在所述软启动电容器连接到所述外部软启动端子时，所述参考电压信号的上升时间由所述第二电流和所述软启动电容器决定。

8.根据权利要求1所述的软启动电路，其中，所述输出电路包括：

第二晶体管，其具有与所述外部软启动端子连接的第一端、与所述第一电路的输出连接的控制端以及与所述参考电压信号的输出连接的第二端。

9.一种功率变换器，包括：

至少第一功率转换装置和第二功率转换装置，其对电感器充电或使所述电感器放电，以将输入电压转换为输出电压；

误差放大器，其用于获得所述输出电压的反馈信号与参考电压信号之间的差值；

PWM调制电路，其用于根据所述误差放大器的输出和周期斜坡信号提供脉冲宽度调制的输出信号；以及

权利要求1-8任一项所述的软启动电路，其用于在所述功率转换器的启动期间，提供上升的所述参考电压信号。