CN209134297U - 一种启动控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种芯片启动控制电路，采用将线性稳压输出、升压电路输出两种供电模式并联的方式，提供两种芯片供电方式，并结合控制芯片的检测控制逻辑进行选择，利用芯片控制脚检测升压电路驱动端的电平状态，当芯片检测到升压电路中第三三极管基极有电平输出时，启动升压电路供电方式，当芯片在第三三级管基极没有检测到电平或为零电平，则芯片则依靠线性稳压电路进行供电。本实用新型电路结构简单，控制方式简易，易于控制，能够满足不同输入要求。

Description

一种启动控制电路

技术领域

本实用新型设计一种启动电路，特别涉及宽输入电压范围，输入最低电压远低于控制芯片启动阈值电压，而最高输入电压又远高于芯片最高保护电压阈值的开机启动供电电路。

背景技术

一般的开关电源的控制芯片的供电启动电压的最小值都要高于7V，控制芯片最高过压保护值不会超过30V。普通的芯片启动供电方式是采用线性稳压电路将输入的高电压稳定在芯片正常工作电压范围，但是线性稳压的缺点是只能将高电压转化为低电压。那么如果产品的输入电压低于芯片的启动电压，线性稳压电路就无法使用，因此必须使用一个升压电路将输入电压升高达到芯片的启动电压后后通过线性稳压电路给芯片提供正常的启动电压。

图1为现有技术提供的一种芯片启动电路的电路图，电路包括延时开关电路、线性稳压电路、BOOST升压电路，电路具体构成为：将线性稳压电路和开关电路并联再与BOOST升压电路串联，最后输出为芯片提供启动电压，如此，不管是芯片在低压或是高压启动时，都需要经过线性稳压电路进行稳压处理再经过BOOST升压电路进行升压处理，这样，芯片的启动电流就受到了限制，BOOST升压电路中电路轴电感L1的电感值就需要取的很大。而且，在瞬态起机时会出现启动电流不足，具有芯片无法启动的风险。

本实用新型主要针对当产品的输入最低电压低于芯片启动电压最小值、产品输入最高电压高于芯片过压保护值的情况进行设计。将线性稳压电路和升压电路巧妙的结合使用，利用芯片的两种启动控制逻辑，针对不同的输入电压值采取不同的启动方式，能够实现全电压范围都能有效的启动控制芯片，满足产品独有的设计要求。

实用新型内容

有鉴如此，本实用新型提出一种启动控制方法，并结合这种设计方法提供一种更加合理实用的启动电路，能够根据输入电压的不同选取不同的启动方式，将线性稳压电路和升压电路巧妙的结合在一起，实现芯片从低电压到高电压的全电压范围正常启动。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种启动控制方法，用于芯片供电控制，芯片控制端检测升压电路中电感一端的电平状态，并依据升压电路中电感一端的电平状态选择芯片供电方式：当检测到有电平输出，芯片由升压电路的输出提供芯片供电电压，当检测到没有电平输出，芯片由线性稳压电路的输出提供芯片供电电压。

优选地，当输入电压低于芯片启动电压，芯片控制端检测升压电路中电感一端的电平状态：若检测升压电路中电感一端无电平输出或为零电平时，芯片次选线性稳压电路实施供电，由于输入电压低于启动电压，线性稳压的输出无法供芯片启动，此时芯片无法启动；经一段时间延时后，芯片控制端重新启动电平检测，若在升压电路电感一端检测仍无电平输出，芯片继续待机不启动，且保持循环检测；直至芯片控制端检测到升压电路中电感一端有电平输出后，芯片控制端产生一PWM占空比信号，此时控制芯片选择由升压电路的输出实施供电；

当输入电压高于芯片启动电压或过压保护电压，线性稳压电路输出能够维持芯片启动和工作，无论检测到升压电路输出端是否有无电平输出，芯片均选择由线性稳压电路实施供电。

一种启动控制电路，用于为芯片提供供电电压，包括一线性稳压电路、一升压电路、一延时开关电路，线性稳压电路用于将输入电压稳定到芯片正常启动和工作所需的电压，延时开关电路和升压电路用于将输入电压稳定到芯片能够启动和工作的最小电压，线性稳压电路输入端连接输入电压，线性稳压电路输出端连接芯片供电端，延时开关电路输入端连接输入电压，延时开关电路输出端连接升压电路输入端，升压电路输出端连接芯片供电端；延时开关电路包括有一延时电容，延时电容一端连接延时开关电路采样端，延时电容另一端连接输入地。

优选地，延时开关电路还包括第一电阻、第一稳压管、第二电阻、第三电阻、第一三极管、第二三极管；第一电阻一端为延时开关电路输入端，第一电阻一端还连接第一三极管发射极和第二三极管发射极，第一电阻另一端连接第二电阻一端、第一稳压管阴极，此连接点为延时开关电路的采样端，第一稳压管的阳极连接输入地，第二电阻另一端连接第一三极管基极，第一三极管集电极连接第二三极管基极、第三电阻一端，第三电阻另一端连接输入地，第二三极管集电极作为延时开关电路输出端。

优选地，升压电路包括第一电感、第二电容、第三三极管、第一二极管；第一电感一端作为升压电路输入端，第一电感一端还连接第二电容一端，第二电容另一端连接输入地，第一电感另一端连接第一二极管阳极、第三三极管集电极，第三三极管发射极连接地，第三三极管基极连接芯片控制端，第一二极管阴极作为升压电路输出端。

优选地，将第三三极管替换为MOS管，MOS漏极对应为第三三极管集电极，MOS管源极对应为第三三极管发射极，MOS管栅极对应为第三三极管基极。

优选地，线性稳压电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第三电容、第四电容、第二稳压管、第四三极管，第四电阻一端和第五电阻一端的连接点为线性稳压电路的输入端，第四电阻另一端连接第六电阻一端、第三电容一端、第二稳压管阴极、第四三极管基极，第六电阻另一端连接第三电容另一端、第二稳压管阳极、输入地，第五电阻另一端连接第四三极管集电极，第四三极管发射极连接第四电容一端，此连接点为线性稳压电路输出端，第四电容另一端连接输入地。

优选地，当输入电压低于芯片启动电压时，芯片由升压电路输出端电压提供启动电压；当输入电压高于芯片启动电压或芯片过压保护电压时，芯片由线性稳压电路输出端电压提供启动或工作电压。

一种启动控制电路，用于为芯片提供供电电压，包括一线性稳压电路、一升压电路、一延时开关电路，线性稳压电路用于将输入电压稳定到芯片正常启动和工作所需的电压，延时开关电路和升压电路用于将输入电压稳定到芯片能够启动和工作的最小电压，

线性稳压电路输入端连接输入电压，线性稳压电路输出端连接芯片供电端，延时开关电路输入端连接输入电压，延时开关电路输出端连接升压电路输入端，升压电路输出端连接芯片供电端；延时开关电路包括有一延时电容，延时电容一端连接延时开关电路采样端，延时电容另一端连接输入地；

当输入电压低于芯片启动电压时，芯片由升压电路输出端电压提供启动电压；当输入电压高于芯片启动电压或芯片过压保护电压时，芯片由线性稳压电路输出端电压提供启动或工作电压。

本实用新型的原理构思：本实用新型为芯片提供并控制两种芯片供电方式的选择，具有两种控制逻辑，利用芯片控制脚检测升压电路中第一电感与第二二极管阳极连接的一端的电平状态，并依据检测电平状态实施供电控制，当芯片检测到升压电路中中电感一端有电平输出时，芯片一控制脚就会在第三三极管的基极输出一个固定的占空比，控制芯片选择升压电路作为其供电方式，当芯片在第一电感上没有检测到电平或为零电平输出，则芯片则选择线性稳压电路进行供电。

详见图2，本实用新型的具体工作原理阐述如下：产品开机时，会出现以下两种状态：

(1)输入电压低于芯片的启动电压：产品开机初始时刻，电容C1的初始电平为0，产品开机后，产品输入输入电压，输入电压使三极管Q1饱和导通，给电容C1充电，电容C1充电过程中，稳压管D1的阴极端电压(三极管Q1基极端电压)远小于输入电压(三极管Q1发射极端电压)，使得三极管Q1始终饱和导通，三极管Q2始终处于关断状态，此时电感L1两端电平均为零，芯片控制端检测到升压电路无电平输出，这时芯片将选择线性稳压电路进行供电，但是由于输入电压低于芯片启动电压，线性稳压电路输出电压也无法为芯片提供启动电压，此时芯片无法启动。

经过一段时间的延时，输入电压不断向电容C1充电，稳压管D1阴极电压不断上升，当稳压管D1阴极电压上升到接近输入电压值时，三极管Q1截止，三极管Q2饱和导通，根据电路连接关系，芯片控制端将检测到电感L1与二极管D2连接点有电平输出，这时芯片控制脚BOOST将在三极管Q1基极产生一占空比信号，控制芯片选择用升压电路的输出提供启动电压，输入电压经过升压电路升压后能够稳定到芯片的最小启动电压，确保芯片可以正常启动。

需要说明的是，电容C1的充电时间由电容C1、电阻R1、电阻R2的值来决定，根据需求进行设计适当的充电时间。

(2)当输入电压高于芯片启动电压或过压保护电压：在芯片启机时刻，电容C2的初始电平依旧为0，启机后，输入电压使三极管Q1导通，并同时向电容C2充电，三极管Q2仍为截止状态，此时升压电路电感L1上依旧没有电平输出。即启机后，芯片未检测到电感L1有电平输出，此时，芯片将选用线性稳压电路供电的方式；因输入电压已高于芯片启动电压或过压保护电压，线性稳压电路经过稳压处理能够将输入电压稳定到芯片正常启动和工作的电压，此时，芯片就会自动选择采用线性稳压的方式来启动。

需要说明的是，在输入电压高于芯片启动电压或过压保护电压的情况下，由于在启机时刻，芯片已经选择芯片已经选择了使用线性稳压电路进行供电，当升压电路经过一段时间的延时后，芯片能够检测得到升压电路有电平输出，这也不会对芯片的供电方式产生影响，芯片将一直选用线性稳压电路供电工作。

电容C1为延时电容，为升压电路提供了一个延时功能，当输入电压过高时，为芯片选择启动方式提供了一个滞回的电压，能够使芯片主动选择最佳的供电方式，保证启动电路在任何输入电压点都能正常启动。

本实用新型采用两种供电模式并联的方式，为芯片提供两种不同的供电方式，能够满足不同输入电压要求，结合控制芯片的检测控制逻辑选择供电方式，同时并加入延时电容C1实现延时启动，提供一种输入电压的滞回，从根本上解决了当输入电压处于两种启动方式的临界值时导致芯片无法起机的问题。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的显著效果：

1、本实用新型将线性稳压电路和升压电路并联使用，采用两种检测控制逻辑来根据输入电压的不同来选择合适的启动方式；

2、加入延时电容C1，实现了输入电压的滞回，避免了输入电压点刚好是逻辑控制的临界电压而导致产品在起机时出现起机不良的问题；

3、本实用新型让电感L1的选取变的更加灵活，而且不会再收线性稳压电路起机电流不足的影响，更加适合工程设计。

附图说明

图1为现有启动电路的控制方式；

图2为本实用新型的一种启动控制电路应用电路原理图；

图3为本实用新型线性稳压电路的结构图。

具体实施方式

第一实施案例

图2示出了本实用新型应用的原理图。

本实用新型具有以下几个效果：

1、电路简单，启动能力强，能够实现超低输入电压的启动；

2、本实用新型对线性稳压电路的最大电流输出要求不高，选择更加灵活，升压电感L1 的选择可以更小电感值，变压工程师设计；

3、加入延时电容C1，实现输入电压控制的滞回，实现在任何状态下任何输入电压上升斜率下都能正常起机。

现结合附图2、图3，对本实用新型的工作原理说明如下：

图中各电路结构为：

延时开关电路：电阻R1、R2、R3，电容C1，稳压管D1，三极管Q1，三极管Q2；

升压电路：电感L1、电容C2、三极管Q3，二极管D2；

线性稳压电路：电阻R4、R5、R6，电容C3、C4、稳压管D3、三极管Q1；

各电路连接关系为：电阻R1一端连接输入电压、三极管Q1集电极、三极管Q2发射极，电阻另一端连接电容C1一端、稳压管D1阴极、电阻R2一端，电容C1另一端连接输入地，稳压管D1阳极连接地，电阻R2另一端连接三极管Q1基极，三极管Q1集电极连接三极管Q2 基极、电阻R3一端，电阻R3另一端连接地，三极管Q2集电极连接电感L1一端、电容C2一端，电容C2另一端连接输入地，电感L1另一端连接三极管Q3集电极、二极管D1阳极，三极管Q3发射极连接输入地，三极管Q3基极连接芯片控制端BOOST，二极管D1阴极连接芯片供电端VCC，电阻R4一端与电阻R5一端连接，其连接点连接输入电压，电阻R4另一端连接电容C3一端、电阻R6一端、稳压管D3阴极、三极管Q4基极，电容C3另一端连接输入地，电阻R6另一端连接输入地，稳压管阳极连接输入地，电阻R5另一端连接三极管Q4集电极，三极管Q4发射极连接电容C2一端和芯片供电端，电容C2另一端连接输入地。

本实用新型的工作原理已在上文技术方案中详细描述。

与现有技术相比，现有技术是将线性稳压电路和开关电路并联再和BOOST升压电路串联如图1，这样不管是低压还是高压启动时都先要进行稳压然后BOOST升压，启动电流就收到了限制，电感L1的电感值就需要取的很大。而且在瞬态起机时会出现启动电流不足，无法启动的风险。

而本实用新型采用将线性稳压输出、升压电路输出两种供电模式并联的方式，提供两种芯片供电方式，并结合控制芯片的检测控制逻辑进行选择，电路中，加入延时电容C1实现延时启动，为输入电压的提供滞回功能，从根本上解决了当输入电压处于两种启动方式的临界值时导致芯片无法起机的问题。

以上本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，例如，带有两种控制逻辑的芯片可以代替普通控制芯片加入控制外围来实现启动逻辑的控制，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (6)

1.一种启动控制电路，用于为芯片提供供电电压，包括一线性稳压电路、一升压电路、一延时开关电路，线性稳压电路用于将输入电压稳定到芯片正常启动和工作所需的电压，延时开关电路和升压电路用于将输入电压稳定到芯片能够启动和工作的最小电压，其特征在于：线性稳压电路输入端连接输入电压，线性稳压电路输出端连接芯片供电端，延时开关电路输入端连接输入电压，延时开关电路输出端连接升压电路输入端，升压电路输出端连接芯片供电端；延时开关电路包括有一延时电容，延时电容一端连接延时开关电路采样端，延时电容另一端连接输入地。

2.根据权利要求1所述的启动控制电路，其特征在于：延时开关电路还包括第一电阻、第一稳压管、第二电阻、第三电阻、第一三极管、第二三极管；第一电阻一端为延时开关电路输入端，第一电阻一端还连接第一三极管发射极和第二三极管发射极，第一电阻另一端连接第二电阻一端、第一稳压管阴极，此连接点为延时开关电路的采样端，第一稳压管的阳极连接输入地，第二电阻另一端连接第一三极管基极，第一三极管集电极连接第二三极管基极、第三电阻一端，第三电阻另一端连接输入地，第二三极管集电极作为延时开关电路输出端。

3.根据权利要求1所述的启动控制电路，其特征在于：升压电路包括第一电感、第二电容、第三三极管、第一二极管；第一电感一端作为升压电路输入端，第一电感一端还连接第二电容一端，第二电容另一端连接输入地，第一电感另一端连接第一二极管阳极、第三三极管集电极，第三三极管发射极连接地，第三三极管基极连接芯片控制端，第一二极管阴极作为升压电路输出端。

4.根据权利要求3所述的启动控制电路，其特征在于：将第三三极管替换为MOS管，MOS漏极对应为第三三极管集电极，MOS管源极对应为第三三极管发射极，MOS管栅极对应为第三三极管基极。

5.根据权利要求1所述的启动控制电路，其特征在于：线性稳压电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第三电容、第四电容、第二稳压管、第四三极管，第四电阻一端和第五电阻一端的连接点为线性稳压电路的输入端，第四电阻另一端连接第六电阻一端、第三电容一端、第二稳压管阴极、第四三极管基极，第六电阻另一端连接第三电容另一端、第二稳压管阳极、输入地，第五电阻另一端连接第四三极管集电极，第四三极管发射极连接第四电容一端，此连接点为线性稳压电路输出端，第四电容另一端连接输入地。

6.根据权利要求1所述的启动控制电路，其特征在于：当输入电压低于芯片启动电压时，芯片由升压电路输出端电压提供启动电压；当输入电压高于芯片启动电压或芯片过压保护电压时，芯片由线性稳压电路输出端电压提供启动或工作电压。