CN117595640A - 用于稳压电源电路的短路恢复软启动电路及稳压电源电路 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供一种用于稳压电源电路的短路恢复软启动电路及稳压电源电路。短路恢复软启动电路包括：第一恒定电流源、储能电路、第一电压比较电路、短路控制电路、下拉电路。第一恒定电流源经由第一节点向储能电路提供第一恒定电流。储能电路存储来自第一恒定电流的电荷以生成软启动信号。第一电压比较电路的第一与第二输入端之间存在第一失调电压。第一电压比较电路生成下拉控制信号。在软启动信号的电压大于反馈电压与第一失调电压之和时下拉控制信号处于有效电平。短路控制电路在短路指示信号处于无效电平时使得下拉控制信号处于无效电平，否则不影响下拉控制信号。下拉电路在下拉控制信号处于有效电平时下拉软启动信号。

Description

用于稳压电源电路的短路恢复软启动电路及稳压电源电路

技术领域

本公开的实施例涉及集成电路技术领域，具体地，涉及用于稳压电源电路的短路恢复软启动电路及稳压电源电路。

背景技术

稳压电源电路(例如，DC-DC(直流-直流)变换器，低压差线性稳压器(LDO))作为电源管理芯片，能为后级电子系统提供有带载能力的供电电压。在工作中需要稳压电源电路能保持稳定的输出，如具有尽量小的过冲。为了在电路上电过程中使稳压电源电路中的功率管的栅极电压能够平滑的达到稳定值，一般会在稳压电源电路中设计软启动功能。

在实际应用中，可能会出现负载发生急剧变化的情况，如稳压电源电路的输出突然短路，又从短路状态瞬间恢复。短路恢复可能造成稳压电源电路的输出过冲，从而影响后级电子系统。

发明内容

本文中描述的实施例提供了一种用于稳压电源电路的短路恢复软启动电路及稳压电源电路。

根据本公开的第一方面，提供了一种用于稳压电源电路的短路恢复软启动电路。该短路恢复软启动电路包括：第一恒定电流源、储能电路、第一电压比较电路、短路控制电路、下拉电路。其中，第一恒定电流源被配置为：经由第一节点向储能电路提供第一恒定电流。储能电路被配置为：存储来自第一恒定电流的电荷以在第一节点处生成软启动信号。第一电压比较电路的第一输入端被提供稳压电源电路的反馈电压。第一电压比较电路的第二输入端被提供软启动信号。第一电压比较电路的第一输入端与第二输入端之间存在第一失调电压。第一电压比较电路被配置为：根据软启动信号、反馈电压和第一失调电压在第二节点处生成下拉控制信号。其中，在软启动信号的电压大于反馈电压与第一失调电压之和的情况下下拉控制信号处于有效电平。短路控制电路被配置为：在稳压电源电路的短路指示信号处于无效电平的情况下使得下拉控制信号处于无效电平，在短路指示信号处于有效电平的情况下不影响下拉控制信号。下拉电路被配置为：在下拉控制信号处于有效电平的情况下下拉软启动信号。

在本公开的一些实施例中，短路恢复软启动电路还包括：第二电压比较电路。其中，第二电压比较电路被配置为：根据软启动信号和参考电压来生成下拉控制电流并向下拉电路提供下拉控制电流。下拉控制电流用于控制软启动信号被下拉的速度。在软启动信号大于参考电压的情况下下拉控制电流等于第一控制电流。在软启动信号小于或者等于参考电压的情况下下拉控制电流等于第二控制电流，第一控制电流大于第二控制电流。

在本公开的一些实施例中，第一电压比较电路包括：第二恒定电流源、第一晶体管至第八晶体管、第一电阻器。其中，第二恒定电流源由来自第一电压端的第一电压供电。第二恒定电流源耦接第一晶体管的第一极和第一电阻器的第一端。第一晶体管的控制极耦接第一节点。第一晶体管的第二极耦接第二晶体管的控制极和第二极。第二晶体管的第一极耦接第二电压端。第三晶体管的控制极被提供反馈电压。第三晶体管的第一极耦接第一电阻器的第二端。第三晶体管的第二极耦接第四晶体管的控制极和第二极以及第五晶体管的控制极。第四晶体管的第一极耦接第二电压端。第五晶体管的第一极耦接第二电压端。第五晶体管的第二极耦接第六晶体管的控制极和第二极以及第七晶体管的控制极。第六晶体管的第一极耦接第一电压端和第七晶体管的第一极。第七晶体管的第二极耦接第八晶体管的第二极和第二节点。第八晶体管的控制极耦接第二晶体管的控制极。第八晶体管的第一极耦接第二电压端。

在本公开的一些实施例中，短路控制电路包括：第九晶体管。其中，第九晶体管的控制极被提供短路指示信号。第九晶体管的第一极耦接第二电压端。第九晶体管的第二极耦接第二节点。

在本公开的一些实施例中，下拉电路包括：第十晶体管和第十一晶体管。其中，第十晶体管的控制极耦接第二节点。第十晶体管的第一极耦接第十一晶体管的第二极。第十晶体管的第二极耦接第一节点。第十一晶体管的控制极耦接偏置电压端。第十一晶体管的第一极耦接第二电压端。

在本公开的一些实施例中，第二电压比较电路包括：第三恒定电流源、第四恒定电流源、第十二晶体管、第十三晶体管、第十四晶体管、第二电阻器。其中，第三恒定电流源由来自第一电压端的第一电压供电。第三恒定电流源耦接第十二晶体管的第一极和第十三晶体管的第一极。第十二晶体管的控制极耦接第一节点。第十二晶体管的第二极耦接第二电压端和第十四晶体管的第一极。第十三晶体管的控制极被提供参考电压。第十三晶体管的第二极耦接第二电阻器的第一端。第四恒定电流源由第一电压供电。第四恒定电流源耦接第二电阻器的第一端。第二电阻器的第二端耦接第十四晶体管的控制极和第二极。第十四晶体管的第二极耦接下拉电路。流过第十四晶体管的电流为下拉控制电流。

在本公开的一些实施例中，下拉电路包括：第十晶体管和第十一晶体管。其中，第十晶体管的控制极耦接第二节点。第十晶体管的第一极耦接第十一晶体管的第二极。第十晶体管的第二极耦接第一节点。第十一晶体管的控制极耦接第十四晶体管的第二极。第十一晶体管的第一极耦接第二电压端。

在本公开的一些实施例中，稳压电源电路包括误差放大器。其中，误差放大器的第一输入端被提供反馈电压。误差放大器的第二输入端被提供软启动信号。误差放大器的第一输入端与第二输入端之间存在第二失调电压。第一失调电压大于第二失调电压。

根据本公开的第二方面，提供了一种用于稳压电源电路的短路恢复软启动电路。该短路恢复软启动电路包括：第一恒定电流源至第四恒定电流源、电容器、第一晶体管至第十四晶体管、第一电阻器、第二电阻器。其中，第一恒定电流源由来自第一电压端的第一电压供电。第一恒定电流源向电容器的第一端提供第一恒定电流以在电容器的第一端处生成软启动信号。电容器的第二端耦接第二电压端。第二恒定电流源由第一电压供电。第二恒定电流源耦接第一晶体管的第一极和第一电阻器的第一端。第一晶体管的控制极耦接电容器的第一端。第一晶体管的第二极耦接第二晶体管的控制极和第二极。第二晶体管的第一极耦接第二电压端。第三晶体管的控制极被提供稳压电源电路的反馈电压。第三晶体管的第一极耦接第一电阻器的第二端。第三晶体管的第二极耦接第四晶体管的控制极和第二极以及第五晶体管的控制极。第四晶体管的第一极耦接第二电压端。第五晶体管的第一极耦接第二电压端。第五晶体管的第二极耦接第六晶体管的控制极和第二极以及第七晶体管的控制极。第六晶体管的第一极耦接第一电压端和第七晶体管的第一极。第七晶体管的第二极耦接第八晶体管的第二极和第十晶体管的控制极。第八晶体管的控制极耦接第二晶体管的控制极。第八晶体管的第一极耦接第二电压端。第九晶体管的控制极被提供稳压电源电路的短路指示信号。第九晶体管的第一极耦接第二电压端。第九晶体管的第二极耦接第十晶体管的控制极。第十晶体管的第一极耦接第十一晶体管的第二极。第十晶体管的第二极耦接电容器的第一端。第十一晶体管的控制极耦接第十四晶体管的第二极。第十一晶体管的第一极耦接第二电压端。第三恒定电流源由第一电压供电。第三恒定电流源耦接第十二晶体管的第一极和第十三晶体管的第一极。第十二晶体管的控制极耦接电容器的第一端。第十二晶体管的第二极耦接第二电压端和第十四晶体管的第一极。第十三晶体管的控制极被提供参考电压。第十三晶体管的第二极耦接第二电阻器的第一端。第四恒定电流源由第一电压供电。第四恒定电流源耦接第二电阻器的第一端。第二电阻器的第二端耦接第十四晶体管的控制极和第二极。

根据本公开的第三方面，提供了一种稳压电源电路。稳压电源电路包括：根据本公开的第一方面或第二方面所述的短路恢复软启动电路。

附图说明

为了更清楚地说明本公开的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图进行简要说明，应当知道，以下描述的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制，其中：

图1是一种带有软启动电路的低压差线性稳压器(LDO)的示例性电路图；

图2是带有根据本公开的实施例的短路恢复软启动电路的LDO的示例性电路图；

图3是根据本公开的实施例的短路恢复软启动电路的示意性框图；

图4是根据本公开的实施例的短路恢复软启动电路的另一示意性框图；

图5是图3所示的短路恢复软启动电路的示例性电路图；

图6是图4所示的短路恢复软启动电路的示例性电路图。

需要注意的是，附图中的元素是示意性的，没有按比例绘制。

具体实施方式

为了使本公开的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本公开的实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，也都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，否则在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开主题所属领域的技术人员所通常理解的相同含义。进一步将理解的是，诸如在通常使用的词典中定义的那些的术语应解释为具有与说明书上下文和相关技术中它们的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的形式来解释，除非在此另外明确定义。如在此所使用的，将两个或更多部分“连接”或“耦接”到一起的陈述应指这些部分直接结合到一起或通过一个或多个中间部件结合。另外，诸如“第一”和“第二”的术语仅用于将一个部件(或部件的一部分)与另一个部件(或部件的另一部分)区分开。

图1示出一种带有软启动电路的低压差线性稳压器(LDO)的示例性电路图。该LDO包括：软启动电路100、误差放大器EA、功率管Mpout、第一反馈电阻器Rf1、第二反馈电阻器Rf2、输出电容器Cout。图1中还示出了负载电阻器Rload。反馈电压VFB是通过第一反馈电阻器Rf1和第二反馈电阻器Rf2对LDO的输出电压VOUT进行分压来获得的。反馈电压VFB跟随输出电压VOUT的升高而升高。软启动电路100包括电流源IB0和电容器Css。在LDO的启动阶段，输出电压VOUT为零。电流源IB0输出的电流IB0对电容器Css充电以生成软启动信号SS。误差放大器EA的同相输入端被提供反馈电压VFB。误差放大器EA的第一反相输入端被提供软启动信号SS，误差放大器EA的第二反相输入端被提供基准电压VREF。

为了在LDO的初始态时使误差放大器EA输出高电平，在反馈电压VFB与软启动信号SS之间设计了第二失调电压Vos_ea。这样，在反馈电压VFB为零时，误差放大器EA的第一反相输入端的电压比同相输入端的电压低Vos_ea，从而使得误差放大器EA输出高电平，LDO处于关闭状态。

图1中的LDO的软启动工作过程如下：在LDO上电过程中，当供电达到稳定时，电流源IB0会输出恒定电流IB0给电容器Css充电，从而使软启动信号SS以较慢的速度一直上升，最终会接近电源电压VDD。在这个过程中，在环路的作用下，反馈电压VFB也会跟随软启动信号SS的上升而缓慢上升，直到达到基准电压VREF。此时，环路稳定，LDO的输出也达到稳定状态。由于输出电压VOUT与反馈电压VFB的上升速度一致，因此通过软启动功能实现了上电过程中输出电压VOUT的平滑上升。

LDO在实际应用中，可能会出现负载发生急剧变化的情况，如输出突然短路，又从短路状态瞬间恢复。在短路时，为了防止大电流烧坏电路，一般让LDO工作在限流状态。当短路快速恢复时，由于环路响应需要一定的时间，而功率管Mpout往往工作在较大的限流状态，就会有较大的电流对输出电容器Cout充电，从而导致LDO的输出电压VOUT产生较大的瞬时过冲，这会对后级电路构成较大的危害，严重时甚至会烧毁后级电路。

本公开的实施例提出在稳压电源电路的上电软启动功能基础上增加输出短路恢复时的软启动功能，以提高稳压电源电路的工作安全性。

图2示出带有根据本公开的实施例的短路恢复软启动电路的LDO的示例性电路图。该LDO包括：短路恢复软启动电路200、误差放大器EA、功率管Mpout、第一反馈电阻器Rf1、第二反馈电阻器Rf2、输出电容器Cout。图2中还示出了负载电阻器Rload。其中，误差放大器EA的第一输入端被提供反馈电压VFB。误差放大器EA的第二输入端被提供软启动信号SS。误差放大器EA的第三输入端被提供基准电压VREF。误差放大器EA的第一输入端与第二输入端之间存在第二失调电压Vos_ea，从而使得在启动时误差放大器EA输出无效电平(高电平)，控制该LDO处于关闭状态。在图2的示例中，误差放大器EA的第一输入端是同相输入端，误差放大器EA的第二输入端和第三输入端是反相输入端。

在下文中以稳压电源电路是LDO为例来介绍短路恢复软启动电路200的工作过程。本领域技术人员应理解根据本公开的实施例的短路恢复软启动电路200也可以应用在DC-DC变换器中。根据本公开的实施例的稳压电源电路可以是低压差线性稳压器，也可以是DC-DC变换器，还可以是需要短路恢复软启动功能的类似电路。

图3示出根据本公开的实施例的短路恢复软启动电路300的示意性框图。该短路恢复软启动电路300包括：第一恒定电流源310、储能电路320、第一电压比较电路330、短路控制电路340、下拉电路350。

第一恒定电流源310的输出端经由第一节点N1耦接储能电路320、下拉电路350的输出端和短路恢复软启动电路300的输出端。第一恒定电流源310还耦接第一电压端V1。第一恒定电流源310由来自第一电压端V1的第一电压V1供电。第一恒定电流源310被配置为：经由第一节点N1向储能电路320提供第一恒定电流IB1。

储能电路320经由第一节点N1耦接第一恒定电流源310的输出端、下拉电路350的输出端和短路恢复软启动电路300的输出端。储能电路320被配置为：存储来自第一恒定电流IB1的电荷以在第一节点N1处生成软启动信号SS。

第一电压比较电路330由来自第一电压端V1的第一电压V1供电。第一电压比较电路330的第一输入端被提供稳压电源电路的反馈电压VFB。第一电压比较电路330的第二输入端被提供软启动信号SS。第一电压比较电路330的第一输入端与第二输入端之间存在第一失调电压Vos_ss。第一电压比较电路330的输出端经由第二节点N2耦接短路控制电路340的输出端和下拉电路350的输入端。第一电压比较电路330被配置为：根据软启动信号SS、反馈电压VFB和第一失调电压Vos_ss在第二节点N2处生成下拉控制信号VG。其中，在软启动信号SS的电压大于反馈电压VFB与第一失调电压Vos_ss之和的情况下，下拉控制信号VG处于有效电平。在软启动信号SS的电压等于或者小于反馈电压VFB与第一失调电压Vos_ss之和的情况下，下拉控制信号VG处于无效电平。

短路控制电路340的输入端被提供稳压电源电路的短路指示信号Voc_n。短路指示信号Voc_n用于指示稳压电源电路的输出是否被短路。短路控制电路340的输出端经由第二节点N2耦接第一电压比较电路330的输出端和下拉电路350的输入端。短路控制电路340被配置为：在稳压电源电路的短路指示信号Voc_n处于无效电平的情况下使得下拉控制信号VG处于无效电平，以及在短路指示信号Voc_n处于有效电平的情况下不影响下拉控制信号VG。

下拉电路350的输入端经过第二节点N2耦接第一电压比较电路330的输出端和短路控制电路340的输出端。下拉电路350的输出端经过第一节点N1耦接第一恒定电流源310的输出端、储能电路320和短路恢复软启动电路300的输出端。下拉电路350还耦接第二电压端V2。下拉电路350被配置为：在下拉控制信号VG处于有效电平的情况下下拉软启动信号SS，以及在下拉控制信号VG处于无效电平的情况下不影响软启动信号SS。

在图3的示例中，从第一电压端V1输入高电压信号，第二电压端V2接地。

在本公开的一些实施例中，第一失调电压Vos_ss大于第二失调电压Vos_ea。

在LDO正常工作时，短路指示信号Voc_n处于无效电平，因此下拉控制信号VG处于无效电平，软启动信号SS的电压可升高至接近第一电压V1。

当LDO的输出短路时，短路指示信号Voc_n处于有效电平，短路控制电路340不影响下拉控制信号VG。此时输出电压VOUT＝0V，与此同时反馈电压VFB也降到0V，因此软启动信号SS的电压大于反馈电压VFB与第一失调电压Vos_ss之和(SS>(0+Vos_ss))，因此下拉控制信号VG处于有效电平，从而能将软启动信号SS从第一电压V1拉低。当将软启动信号SS拉低到第一失调电压Vos_ss时，下拉控制信号VG处于无效电平，软启动信号SS不再被下拉。因此，在LDO的输出短路时，软启动信号SS最终稳定在第一失调电压Vos_ss。

当LDO的输出从短路状态恢复时，短路指示信号Voc_n处于无效电平，因此下拉控制信号VG处于无效电平，此时储能电路320存储来自第一恒定电流IB1的电荷，会使得软启动信号SS的电压从第一失调电压Vos_ss缓慢往上升，在LDO环路的作用下反馈电压VFB会跟踪软启动信号SS的上升而缓慢上升，直到达到基准电压VREF。由于输出电压VOUT与反馈电压VFB的上升速度一致，因此实现了输出电压VOUT的平滑上升，从而消除了LDO的输出从短路状态恢复造成的过冲。

本申请的发明人留意到：在LDO的输出短路时，对软启动信号SS下拉的速度不能过大也不宜过小。一方面，短路状态时希望LDO以预设的限流值来工作。如果对软启动信号SS的下拉速度过大，会很快将软启动信号SS拉到接近第二电压V2，即低于误差放大器EA中的反馈电压VFB和软启动信号SS之间的第二失调电压Vos_ea，此时会使误差放大器EA输出高电平，从而关掉LDO，这样LDO无法以预设的限流值来工作。另一方面，对软启动信号SS下拉的速度也不宜过小。在LDO的输出快速短路并又快速恢复时，软启动信号SS可能还没来得及被下拉到第一失调电压Vos_ss就又在第一恒定电流IB1的作用下开始上升，这样软启动信号SS会一直处于较高的电平，导致软启动的作用非常有限，从而使得LDO的输出依然会存在过冲。

针对上述问题，本公开的实施例提出分阶段调整对软启动信号SS的下拉速度。图4示出根据本公开的实施例的短路恢复软启动电路400的示意性框图。在图3的示例的基础上，图4中的短路恢复软启动电路400还包括：第二电压比较电路460。

第二电压比较电路460的第一输入端被提供参考电压Vref。第二电压比较电路460的第二输入端被提供软启动信号SS。第二电压比较电路460的输出端耦接下拉电路350。第二电压比较电路460被配置为：根据软启动信号SS和参考电压Vref来生成下拉控制电流Id并向下拉电路350提供下拉控制电流Id。下拉控制电流Id用于控制软启动信号SS被下拉的速度。在软启动信号SS大于参考电压Vref的情况下，下拉控制电流Id等于第一控制电流。在软启动信号SS小于或者等于参考电压Vref的情况下，下拉控制电流Id等于第二控制电流。第一控制电流大于第二控制电流。

这样，在LDO的输出刚发生短路时，软启动信号SS以较快的速度被下拉，避免LDO的输出快速短路并又快速恢复时软启动的作用受限，导致LDO的输出依然存在过冲。当软启动信号SS下降至参考电压Vref时，软启动信号SS以较慢的速度被下拉，这样避免很快将软启动信号SS拉到接近第二电压V2从而关掉LDO。

参考电压Vref的值可根据实际应用来设置。

图5示出图3所示的短路恢复软启动电路300的示例性电路图。

在图5所示的短路恢复软启动电路500中，储能电路520包括电容器Css。电容器Css的第一端经由第一节点N1耦接第一恒定电流源510。电容器Css的第二端耦接第二电压端V2。第一恒定电流源510输出第一恒定电流IB1。

第一电压比较电路530包括：第二恒定电流源IB2、第一晶体管M1至第八晶体管M8、第一电阻器R1。其中，第二恒定电流源IB2由来自第一电压端V1的第一电压V1供电。第二恒定电流源IB2输出第二恒定电流IB2。第二恒定电流源IB2耦接第一晶体管M1的第一极和第一电阻器R1的第一端。第一晶体管M1的控制极耦接第一节点N1。第一晶体管M1的第二极耦接第二晶体管M2的控制极和第二极。第二晶体管M2的第一极耦接第二电压端V2。第三晶体管M3的控制极被提供反馈电压VFB。第三晶体管M3的第一极耦接第一电阻器R1的第二端。第三晶体管M3的第二极耦接第四晶体管M4的控制极和第二极以及第五晶体管M5的控制极。第四晶体管M4的第一极耦接第二电压端V2。第五晶体管M5的第一极耦接第二电压端V2。第五晶体管M5的第二极耦接第六晶体管M6的控制极和第二极以及第七晶体管M7的控制极。第六晶体管M6的第一极耦接第一电压端V1和第七晶体管M7的第一极。第七晶体管M7的第二极耦接第八晶体管M8的第二极和第二节点N2。第八晶体管M8的控制极耦接第二晶体管M2的控制极。第八晶体管M8的第一极耦接第二电压端V2。

第一电阻器R1用于在软启动信号SS和反馈电压VFB之间引入第一失调电压Vos_ss。第一电阻器R1的大小可根据实际应用来设置。

短路控制电路540包括：第九晶体管M9。其中，第九晶体管M9的控制极被提供短路指示信号Voc_n。第九晶体管M9的第一极耦接第二电压端V2。第九晶体管M9的第二极耦接第二节点N2。

下拉电路550包括：第十晶体管M10和第十一晶体管M11。其中，第十晶体管M10的控制极耦接第二节点N2。第十晶体管M10的第一极耦接第十一晶体管M11的第二极。第十晶体管M10的第二极耦接第一节点N1。第十一晶体管M11的控制极耦接偏置电压端VB。第十一晶体管M11的第一极耦接第二电压端V2。通过设置偏置电压端VB的电压可控制流过第十一晶体管M11的电流，从而限制流过第十晶体管M10的电流I6。

在图5的示例中，从第一电压端V1输入高电压信号，第二电压端V2接地。第一晶体管M1、第三晶体管M3、第六晶体管M6、第七晶体管M7是PMOS晶体管。第二晶体管M2、第四晶体管M4、第五晶体管M5、第八晶体管M8至第十一晶体管M11是NMOS晶体管。本领域技术人员应理解，基于上述发明构思对图5所示的电路进行的变型也应落入本公开的保护范围之内。在该变型中，上述晶体管和电压端也可以具有与图5所示的示例不同的设置。

第二晶体管M2与第八晶体管M8构成电流镜。第四晶体管M4与第五晶体管M5构成电流镜。第六晶体管M6与第七晶体管M7构成电流镜。

在本公开的一些实施例中，第二晶体管M2与第八晶体管M8的宽长比的比例为1：1。第四晶体管M4与第五晶体管M5的宽长比的比例为1：1。第六晶体管M6与第七晶体管M7的宽长比的比例为1：1。

图6示出图4所示的短路恢复软启动电路400的示例性电路图。

在图6所示的短路恢复软启动电路600中，第二电压比较电路660包括：第三恒定电流源IB3、第四恒定电流源IB4、第十二晶体管M12、第十三晶体管M13、第十四晶体管M14、第二电阻器R2。其中，第三恒定电流源IB3由来自第一电压端V1的第一电压V1供电。第三恒定电流源IB3输出第三恒定电流IB3。第三恒定电流源IB3耦接第十二晶体管M12的第一极和第十三晶体管M13的第一极。第十二晶体管M12的控制极耦接第一节点N1(电容器Css的第一端)。第十二晶体管M12的第二极耦接第二电压端V2和第十四晶体管M14的第一极。第十三晶体管M13的控制极被提供参考电压Vref。第十三晶体管M13的第二极耦接第二电阻器R2的第一端。第四恒定电流源IB4由第一电压V1供电。第四恒定电流源IB4输出第四恒定电流IB4。第四恒定电流源IB4耦接第二电阻器R2的第一端。第二电阻器R2的第二端耦接第十四晶体管M14的控制极和第二极。第十四晶体管M14的第二极耦接下拉电路550。流过第十四晶体管M14的电流I8等于下拉控制电流Id。

第二电阻器R2是第十三晶体管M13和第十四晶体管M14这条支路的限流电阻器。

在图6的示例中，下拉电路550包括：第十晶体管M10和第十一晶体管M11。其中，第十晶体管M10的控制极耦接第二节点N2。第十晶体管M10的第一极耦接第十一晶体管M11的第二极。第十晶体管M10的第二极耦接第一节点N1。第十一晶体管M11的控制极耦接第十四晶体管M14的第二极。第十一晶体管M11的第一极耦接第二电压端V2。

在图6的示例中，从第一电压端V1输入高电压信号，第二电压端V2接地。第一晶体管M1、第三晶体管M3、第六晶体管M6、第七晶体管M7、第十二晶体管M12、第十三晶体管M13是PMOS晶体管。第二晶体管M2、第四晶体管M4、第五晶体管M5、第八晶体管M8至第十一晶体管M11、第十四晶体管M14是NMOS晶体管。本领域技术人员应理解，基于上述发明构思对图6所示的电路进行的变型也应落入本公开的保护范围之内。在该变型中，上述晶体管和电压端也可以具有与图6所示的示例不同的设置。

下面结合图6的示例来说明根据本公开的实施例的短路恢复软启动电路600的工作过程。

第一晶体管M1和第三晶体管M3为第一电压比较电路330的两个输入管。第一晶体管M1中的电流I1通过第二晶体管M2与第八晶体管M8构成的1：1的电流镜复制给第八晶体管M8，即I1＝I4。第三晶体管M3中的电流I2通过第四晶体管M4与第五晶体管M5构成的1：1的电流镜和第六晶体管M6与第七晶体管M7构成的1：1的电流镜复制给第七晶体管M7，即I5＝I3＝I2。

在LDO正常工作时，短路指示信号Voc_n处于无效电平(高电平)，第九晶体管M9导通，第二节点N2的电压被拉低到地，下拉控制信号VG处于无效电平(低电平)。此时，第十晶体管M10截止，软启动信号SS的电压随着第一恒定电流IB1对电容器Css的充电而升高。软启动信号SS的电压可升高至接近第一电压V1。

在LDO的输出短路时，短路指示信号Voc_n处于有效电平(低电平)，第九晶体管M9截止，第二节点N2的电压由第五电流I5和第四电流I4的大小来决定。当第十晶体管M10导通时，流过第十一晶体管M11的电流Id用于限制流过第十晶体管M10的电流I6的大小。

在LDO的输出短路时，LDO的输出电压VOUT＝0V，与此同时反馈电压VFB也降到0V。此时，软启动信号SS的电压大于反馈电压VFB与第一失调电压Vos_ss之和，因此I2＝IB2，I1＝0。由于I5＝I2＝IB2，I4＝I1＝0，因此I5＞I4，下拉控制信号VG处于有效电平(高电平)，第十晶体管M10导通，从而能将软启动信号SS从第一电压V1拉低。当软启动信号SS被拉低到第一失调电压Vos_ss时，I1＝IB2，I2＝0，因此I4＝I1＝IB2，I5＝I2＝0，因此I5＜I4，会将下拉控制信号VG拉低，第十晶体管M10截止，从而不再对软启动信号SS进行下拉。因此LDO的输出短路时，软启动信号SS最终稳定在第一失调电压Vos_ss的水平。

当LDO的输出短路恢复时，短路指示信号Voc_n处于无效电平(高电平)，第九晶体管M9导通，下拉控制信号VG被拉低到第二电压V2。此时再次通过第一恒定电流IB1对电容器Css充电。这样软启动信号SS的电压从第一失调电压Vos_ss缓慢往上升。在LDO环路的作用下反馈电压VFB会跟踪软启动信号SS的上升而缓慢上升，直到达到基准电压VREF。由于输出电压VOUT与反馈电压VFB的上升速度一致，因此实现了输出电压VOUT的平滑上升，从而消除了LDO的输出从短路状态恢复造成的过冲。

在LDO正常工作时，软启动信号SS的电压(可接近V1)高于参考电压Vref，因此I8＝IB3+IB4，此时I8的值较大，通过第十四晶体管M14和第十一晶体管M11组成的电流镜镜像后的电流也较大，从而使得流过第十晶体管M10中的电流I6也较大。这样对软启动信号SS的下拉速度很快。当软启动信号SS下拉到低于参考电压Vref时，此时第三恒定电流IB3几乎都分流到第十二晶体管M12中，因此I8＝IB4。这样，通过第十四晶体管M14和第十一晶体管M11组成的电流镜镜像后的电流变小，从而使得流过第十晶体管M10中的电流I6也变小，因此对软启动信号SS的下拉速度变慢。

这样，在LDO的输出刚发生短路时，软启动信号SS以较快的速度被下拉，避免LDO的输出快速短路并又快速恢复时软启动的作用受限，导致LDO的输出依然存在过冲。当软启动信号SS下降至参考电压Vref时，软启动信号SS以较慢的速度被下拉，这样避免很快将软启动信号SS拉到接近第二电压V2从而关掉LDO。

本公开的实施例还提供了一种稳压电源电路。该稳压电源电路包括根据本公开的实施例的短路恢复软启动电路。

综上所述，根据本公开的实施例的短路恢复软启动电路使稳压电源电路在短路恢复时也具有软启动功能，能解决电路短路恢复时稳压电源电路的输出电压的过冲问题。进一步的，在稳压电源电路的输出短路阶段，根据本公开的实施例的短路恢复软启动电路能够分段调节对软启动信号的下拉速度，提高软启动功能的可靠性。

除非上下文中另外明确地指出，否则在本文和所附权利要求中所使用的词语的单数形式包括复数，反之亦然。因而，当提及单数时，通常包括相应术语的复数。相似地，措辞“包含”和“包括”将解释为包含在内而不是独占性地。同样地，术语“包括”和“或”应当解释为包括在内的，除非本文中明确禁止这样的解释。在本文中使用术语“示例”之处，特别是当其位于一组术语之后时，所述“示例”仅仅是示例性的和阐述性的，且不应当被认为是独占性的或广泛性的。

适应性的进一步的方面和范围从本文中提供的描述变得明显。应当理解，本申请的各个方面可以单独或者与一个或多个其它方面组合实施。还应当理解，本文中的描述和特定实施例旨在仅说明的目的并不旨在限制本申请的范围。

以上对本公开的若干实施例进行了详细描述，但显然，本领域技术人员可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下对本公开的实施例进行各种修改和变型。本公开的保护范围由所附的权利要求限定。

Claims (10)

1.一种用于稳压电源电路的短路恢复软启动电路，包括：第一恒定电流源、储能电路、第一电压比较电路、短路控制电路、下拉电路，

其中，所述第一恒定电流源被配置为：经由第一节点向所述储能电路提供第一恒定电流；

所述储能电路被配置为：存储来自所述第一恒定电流的电荷以在所述第一节点处生成软启动信号；

所述第一电压比较电路的第一输入端被提供所述稳压电源电路的反馈电压，所述第一电压比较电路的第二输入端被提供所述软启动信号，所述第一电压比较电路的所述第一输入端与所述第二输入端之间存在第一失调电压，所述第一电压比较电路被配置为：根据所述软启动信号、所述反馈电压和所述第一失调电压在第二节点处生成下拉控制信号，其中，在所述软启动信号的电压大于所述反馈电压与所述第一失调电压之和的情况下所述下拉控制信号处于有效电平；

所述短路控制电路被配置为：在所述稳压电源电路的短路指示信号处于无效电平的情况下使得所述下拉控制信号处于无效电平，在所述短路指示信号处于有效电平的情况下不影响所述下拉控制信号；

所述下拉电路被配置为：在所述下拉控制信号处于所述有效电平的情况下下拉所述软启动信号。

2.根据权利要求1所述的短路恢复软启动电路，还包括：第二电压比较电路，

其中，所述第二电压比较电路被配置为：根据所述软启动信号和参考电压来生成下拉控制电流并向所述下拉电路提供所述下拉控制电流，所述下拉控制电流用于控制所述软启动信号被下拉的速度，在所述软启动信号大于所述参考电压的情况下所述下拉控制电流等于第一控制电流，在所述软启动信号小于或者等于所述参考电压的情况下所述下拉控制电流等于第二控制电流，所述第一控制电流大于所述第二控制电流。

3.根据权利要求1或2所述的短路恢复软启动电路，其中，所述第一电压比较电路包括：第二恒定电流源、第一晶体管至第八晶体管、第一电阻器，

其中，所述第二恒定电流源由来自第一电压端的第一电压供电，所述第二恒定电流源耦接所述第一晶体管的第一极和所述第一电阻器的第一端；

所述第一晶体管的控制极耦接所述第一节点，所述第一晶体管的第二极耦接第二晶体管的控制极和第二极；

所述第二晶体管的第一极耦接第二电压端；

第三晶体管的控制极被提供所述反馈电压，所述第三晶体管的第一极耦接所述第一电阻器的第二端，所述第三晶体管的第二极耦接第四晶体管的控制极和第二极以及第五晶体管的控制极；

所述第四晶体管的第一极耦接所述第二电压端；

所述第五晶体管的第一极耦接所述第二电压端，所述第五晶体管的第二极耦接第六晶体管的控制极和第二极以及第七晶体管的控制极；

所述第六晶体管的第一极耦接所述第一电压端和所述第七晶体管的第一极；

所述第七晶体管的第二极耦接第八晶体管的第二极和所述第二节点；

所述第八晶体管的控制极耦接所述第二晶体管的控制极，所述第八晶体管的第一极耦接所述第二电压端。

4.根据权利要求1或2所述的短路恢复软启动电路，其中，所述短路控制电路包括：第九晶体管，

其中，所述第九晶体管的控制极被提供所述短路指示信号，所述第九晶体管的第一极耦接第二电压端，所述第九晶体管的第二极耦接所述第二节点。

5.根据权利要求1所述的短路恢复软启动电路，其中，所述下拉电路包括：第十晶体管和第十一晶体管，

其中，所述第十晶体管的控制极耦接所述第二节点，所述第十晶体管的第一极耦接所述第十一晶体管的第二极，所述第十晶体管的第二极耦接所述第一节点；

所述第十一晶体管的控制极耦接偏置电压端，所述第十一晶体管的第一极耦接第二电压端。

6.根据权利要求2所述的短路恢复软启动电路，其中，所述第二电压比较电路包括：第三恒定电流源、第四恒定电流源、第十二晶体管、第十三晶体管、第十四晶体管、第二电阻器，

其中，所述第三恒定电流源由来自第一电压端的第一电压供电，所述第三恒定电流源耦接所述第十二晶体管的第一极和所述第十三晶体管的第一极；

所述第十二晶体管的控制极耦接所述第一节点，所述第十二晶体管的第二极耦接第二电压端和所述第十四晶体管的第一极；

所述第十三晶体管的控制极被提供所述参考电压，所述第十三晶体管的第二极耦接所述第二电阻器的第一端；

所述第四恒定电流源由所述第一电压供电，所述第四恒定电流源耦接所述第二电阻器的第一端；

所述第二电阻器的第二端耦接所述第十四晶体管的控制极和第二极；

所述第十四晶体管的第二极耦接所述下拉电路，流过所述第十四晶体管的电流为所述下拉控制电流。

7.根据权利要求6所述的短路恢复软启动电路，其中，所述下拉电路包括：第十晶体管和第十一晶体管，

其中，所述第十晶体管的控制极耦接所述第二节点，所述第十晶体管的第一极耦接所述第十一晶体管的第二极，所述第十晶体管的第二极耦接所述第一节点；

所述第十一晶体管的控制极耦接所述第十四晶体管的第二极，所述第十一晶体管的第一极耦接所述第二电压端。

8.根据权利要求1或2所述的短路恢复软启动电路，其中，所述稳压电源电路包括误差放大器，

其中，所述误差放大器的第一输入端被提供所述反馈电压，所述误差放大器的第二输入端被提供所述软启动信号，所述误差放大器的所述第一输入端与所述第二输入端之间存在第二失调电压，

所述第一失调电压大于所述第二失调电压。

9.一种用于稳压电源电路的短路恢复软启动电路，包括：第一恒定电流源至第四恒定电流源、电容器、第一晶体管至第十四晶体管、第一电阻器、第二电阻器，

其中，所述第一恒定电流源由来自第一电压端的第一电压供电，所述第一恒定电流源向所述电容器的第一端提供第一恒定电流以在所述电容器的第一端处生成软启动信号；

所述电容器的第二端耦接第二电压端；

第二恒定电流源由所述第一电压供电，所述第二恒定电流源耦接所述第一晶体管的第一极和所述第一电阻器的第一端；

所述第一晶体管的控制极耦接所述电容器的第一端，所述第一晶体管的第二极耦接第二晶体管的控制极和第二极；

所述第二晶体管的第一极耦接所述第二电压端；

第三晶体管的控制极被提供所述稳压电源电路的反馈电压，所述第三晶体管的第一极耦接所述第一电阻器的第二端，所述第三晶体管的第二极耦接第四晶体管的控制极和第二极以及第五晶体管的控制极；

所述第四晶体管的第一极耦接所述第二电压端；

所述第五晶体管的第一极耦接所述第二电压端，所述第五晶体管的第二极耦接第六晶体管的控制极和第二极以及第七晶体管的控制极；

所述第六晶体管的第一极耦接所述第一电压端和所述第七晶体管的第一极；

所述第七晶体管的第二极耦接第八晶体管的第二极和第十晶体管的控制极；

所述第八晶体管的控制极耦接所述第二晶体管的控制极，所述第八晶体管的第一极耦接所述第二电压端；

第九晶体管的控制极被提供所述稳压电源电路的短路指示信号，所述第九晶体管的第一极耦接所述第二电压端，所述第九晶体管的第二极耦接所述第十晶体管的控制极；

所述第十晶体管的第一极耦接第十一晶体管的第二极，所述第十晶体管的第二极耦接所述电容器的第一端；

所述第十一晶体管的控制极耦接所述第十四晶体管的第二极，所述第十一晶体管的第一极耦接所述第二电压端；

第三恒定电流源由所述第一电压供电，所述第三恒定电流源耦接第十二晶体管的第一极和第十三晶体管的第一极；

所述第十二晶体管的控制极耦接所述电容器的第一端，所述第十二晶体管的第二极耦接所述第二电压端和所述第十四晶体管的第一极；

所述第十三晶体管的控制极被提供参考电压，所述第十三晶体管的第二极耦接所述第二电阻器的第一端；

所述第四恒定电流源由所述第一电压供电，所述第四恒定电流源耦接所述第二电阻器的第一端；

所述第二电阻器的第二端耦接所述第十四晶体管的控制极和第二极。

10.一种稳压电源电路，包括：根据权利要求1至9中任一项所述的短路恢复软启动电路。