CN1221880C - 周边元件的电源启动电路 - Google Patents

Abstract

一种周边元件的电源启动电路，包括用于控制P型或N型晶体管开关导通的一个开关控制电路。对P型晶体管开关而言，该开关控制电路包括一个提升元件、一个电流源及一个电流开关。对N型晶体管开关而言，该开关控制电路包括一个拉低元件、一个电流源及一个电流开关。利用电流源对电容器充电，产生缓降或缓升的输出，以控制P型或N型晶体管开关，达到电源缓慢开启的目的。且对于集成电路而言，恒流源电路的设计较为简单，亦不占据太大面积，因此，能克服现有技术中的缺点。

Description

周边元件的电源启动电路

(一)技术领域：

本发明涉及一种电源启动电路，特别是一种计算机周边元件(periphery)的电源启动电路，其可降低周边元件在电源启动时所产生的瞬间脉冲电流。

(二)背景技术：

目前，应用于计算机的周边元件，例如通用串行总线，经由通用串行总线的主控端供应电源。在主控端和元件端建立连线协定的过程中，是由通用串行总线的主控端供应100mA的电流至通用串行总线的元件端。而在连线协定建立后，则由通用串行总线的元件端根据供应规格所需要的电源电流向通用串行总线的主控端要求增加电流供应。但在连线协定建立之前，由于各种滤波电容及杂散电容的存在，启始的电源电流容易出现脉冲现象，而使得负责监控电源与连线协定建立过程的集线器会因误以为电源过载而关闭通用串行总线系统。

为解决上述误动作，现有技术是在通用串行总线系统的电源输入和通用串行总线元件之间增加一个电源启动电路，如图1所示。这种电源启动电路主要是利用一个电阻16和负载电容15形成一个RC充放电电路，以避免电流脉冲产生，且利用一个开关14，在一段时间后旁路电阻16，以避免电阻16在正常连线状态下仍造成电压降。此外，该电源启动电路另可包括一个开关13及一个延迟电路11，开关13用以在电源启动信号作用时导通该通用串行总线，使电源接入，延迟电路11用以在一段时间后开启开关14。

如图2所示，其为另一种现有电源启动电路的电路图，和图1的电路类似，该电源启动电路是以二极管21、第二电容器23和PNP晶体管22取代图1的开关13、14及延迟电路11。在图2中，当电源启动信号致能(由逻辑高电位逐渐降低至逻辑低电位)且由二极管21输出时，第二电容器23和电阻16构成的RC通路将使得PNP晶体管22具有缓慢开启的作用。

但对于集成电路来说，形成电阻相当浪费芯片的面积。因此，上述电源启动电路有待改进。

(三)发明内容：

本发明的主要目的在于提供一种可避免电源电流在启始时的脉冲现象的电源启动电路。

本发明的第二目的在于提供一种占据较少芯片面积的电源启动电路。

本发明的第三目的在于提供一种较易控制电源启始时间的电源启动电路。

为达到上述目的，本发明采取如下技术措施：

本发明的电源启动电路，包括用于控制P型或N型晶体管开关导通状态的一个开关控制电路。对P型晶体管开关而言，该开关控制电路包括一个提升元件、一个电流源及一个电流开头。对N型晶体管开关而言，该开关控制电路包括一个拉低元件、一个电流源及一个电流开关。

本发明的具体结构也可叙述如下：

本发明的一种周边元件的电源启动电路，包括：一个电容器、一个连接电容器的P型晶体管开关及一个用于控制P型晶体管开关的开关控制电路；

开关控制电路包括：一个电流源，一个电流开关，及一个提升元件；

电流源分别连接至电流开关及所述电容器；

电流开关连接在电流源与接地点之间，当周边元件的电源启动时，电流开关用于提供一路径使电流源连接至接地端；

提升元件连接在所述电流源和周边元件的电源之间，当该周边元件的电源未启动时，提升元件将所述P型晶体管开关电连接至该周边元件的电源；

利用电流源对电容器充电，以缓慢开启P型晶体管开关。

本发明的另一种周边元件的电源启动电路，包括：一个电容器、一个连接电容器的N型晶体管开关及一个用于控制N型晶体管开关的开关控制电路；

开关控制电路包括：一个电流源，一个电流开关及一个拉低元件；

电流源分别连接至电流开关及所述电容器；

电流开关连接在电流源与周边元件的电源之间，当该周边元件的电源启动时，电流开关用于提供一路径使电流源连接至周边元件的电源；

拉低元件连接在所述电流源和接地之间，当该周边元件的电源未启动时，其将所述N型晶体管开关电连接至接地端。

利用电流源对电容器充电，以缓慢开启N型晶体管开关。

与现有技术相比，本发明具有如下效果：

由于本发明利用一个开关控制电路搭配一个并联于晶体管开关的电容器，可控制晶体管开关导通的时间，以使晶体管开关具有缓慢开启的效应。换言之，亦即利用晶体管开关，达到电源缓慢开启的功能。且对于集成电路而言，恒流源电路的设计较为简单，亦不占据太大的面积，因此，能克服现有技术中的缺点。

(四)附图说明：

图1：现有的一种电源启动电路的电路图；

图2：现有的另一种电源启动电路的电路图；

图3A、3B：本发明电源启动电路实施例的电路图；

图4A、4B：本发明电源启动电路实施例的时序图。

(五)具体实施方式

结合附图及实施例对本发明的结构特征详细说明如下：

如图3A及图3B所示，其为本发明电源启动电路实施例的电路图，在图3A中，一个开关控制电路32用于控制P型晶体管开关31的导通状态，且以开关控制电路32内的电流源35对电容器23充电而使节点g的电压缓降，达到使节点L的电压缓升的目的。本发明的开关控制电路32包括一个提升元件(例如一弱P型晶体管)33、一个电流源35及一个电流开关(例如一N型晶体管)34。当电源启动信号未输入时，由提升元件33将节点g(P型晶体管开关31的控制极)的电压Vg提升至电源电压，可避免因漏电流使节点g的电压下降而误导通P型晶体管。电流源35可利用电流镜像对称(current mirror)等方式建立，且电流方向指向接地端。而电流开关34提供一路径，使电流源的电流可经由接地点形成一电通路。在集成电路中，电流源所占据的面积远小于电阻所占的面积，且电流源受到制造过程或温度变化的影响小于电阻。因此，采用电流源替代电阻的方法，使本发明优于现有技术。在图3B中，一个开关控制电路32用于控制N型晶体管开关37的导通，且以开关控制电路32内的电流源35对电容器23充电而使节点g的电压缓升，达到使节点L的电压缓升的目的。本发明电源启动电路中的开关控制电路32包括一个拉低元件(例如一弱N型晶体管)36、一个电流源35及一个电流开关(例如一P型晶体管)34。当电源启动信号未输入时，利用拉低元件36将节点g的电压Vg拉低至接地端电压，可避免因漏电流使节点g的电压上升，而误导通N型晶体管。电流源35可利用电流镜像对称等方式建立，且电流方向亦流向接地端。当电源启动信号输入时，电流开关34提供一路径使电流源的电流可从通用串行总线电源形成一电通路。此外，P型晶体管开关31或N型晶体管开关37可使用双极性(Bipolar)晶体管、金属氧化物半导体(MOS)晶体管，本发明对此不作任何限制。

图4A为图3A所示电路的时序图，图4B为图3B所示电路的时序图；在图4A中，当电源启动信号输入后，节点g的电压信号Vg将由电源电压逐渐下降。而相对地，节点L的电压信号V_L在经过一段时间T₀延迟后，逐渐上升，而在T₁时间达到稳定的电压输出。T₁时间可经由以下的公式计算出：

T₁＝C×ΔV/I_S    ……(1)

在公式(1)中，C为第二电容器的电容值，ΔV为Vg的电压降。在图4B中，当电源启动信号输入后，电压信号Vg将由接地电压逐渐上升。而相对地，节点L的电压信号V_L在经过一段时间T₀延迟后，亦逐渐上升，而在T₁时间达到稳定的电压输出。

上述内容是利用实施例说明本发明的技术特征，并非用于限制本发明的保护范围，即使有人在本发明构思的基础上稍作变动，仍应属于本发明的保护范围内。

Claims (6)

1、一种周边元件的电源启动电路，包括：一个电容器、一个连接电容器的P型晶体管开关，及一个用于控制P型晶体管开关的开关控制电路；

其特征在于，所述开关控制电路包括：一个电流源，一个电流开关，及一个提升元件；

所述电流源分别连接至所述电流开关及电容器；

所述电流开关连接在该电流源与接地点之间，当该周边元件的电源启动时，所述电流开关用于提供一路径使该电流源连接至接地端；

所述提升元件连接在所述电流源和所述周边元件的电源之间，当该周边元件的电源未启动时，该提升元件将所述P型晶体管开关电连接至该周边元件的电源；

利用所述电流源对所述电容器充电，以缓慢开启该P型晶体管开关。

2、根据权利要求1所述的电源启动电路，其特征在于，所述P型晶体管开关选自双极晶体管或金属氧化物半导体晶体管。

3、根据权利要求1所述的启动电路，其特征在于，所述电流开关为一个N型晶体管。

4、一种周边元件的电源启动电路，包括：一个电容器、一个连接电容器的N型晶体管开关，及一个用于控制N型晶体管开关的开关控制电路；

其特征在于，该开关控制电路包括：一个电流源，一个电流开关，及一个拉低元件；

所述电流源分别连接至所述电流开关及电容器；

所述电流开关连接在该电流源与该周边元件的电源之间，当该周边元件的电源启动时，所述电流开关用于提供一路径使该电流源连接至该该周边元件的电源；

所述拉低元件连接在所述电流源和接地端之间，当该周边元件的电源未启动时，其将所述N型晶体管开关电连接至该接地端；

利用所述电流源对该电容器充电，以缓慢开启所述N型晶体管开关。

5、根据权利要求4所述的电源启动电路，其特征在于，所述N型晶体管开关选自双极晶体管或金属氧化物半导体晶体管。

6、根据权利要求4所述的电源启动电路，其特征在于，所述电流开关为一个P型晶体管。

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