CN218158845U - 斜坡电压电路及其软启动电路、芯片及移动终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电源管理技术领域，提供了一种斜坡电压电路及其软启动电路、芯片及移动终端，该斜坡电压电路包括：第一充放电电路；第二充放电电路；第一镜像支路，与所述第一充放电电路连接，用于产生第一电流，并对所述第一充放电电路进行充电；第二镜像支路，分别与所述第一镜像支路和所述第二充放电电路连接，用于根据所述第一电流产生第一镜像电流，并对所述第二充放电电路进行充电，所述第二镜像支路和所述第二充放电电路的连接节点输出斜坡电压。通过上述方式，本实用新型能够产生斜坡电压并有效控制输出电路并使输出电压平缓上升以减弱或避免过冲现象。

Description

斜坡电压电路及其软启动电路、芯片及移动终端

技术领域

本实用新型涉及电源管理技术领域，具体是涉及一种斜坡电压电路及其软启动电路、芯片及移动终端。

背景技术

对于电源相关的模块来说，由于具有较大的功率器件，在模块启动时，易产生较大的冲击电流，造成相应电路的负载过大，造成芯片烧毁的风险。低压差线性稳压器(LowDropout Regulator,LDO)是一种广泛应用在电源系统中的电路，用于提供稳定的输出电压，在LDO启动过程中，LDO根据参考电压产生充电电流使得输出电压由0V变化至目标电压值。在启动过程中，考虑到LDO的使用寿命、驱动能力以及内部电路的电流特性，LDO的输出电流需要被限制在一定的范围内，在LDO输出电压邻近目标电压值时，如果输出电流不能迅速从充电电流值下降到负载电流值，那么LDO的输出电压很可能出现过冲现象。如果过冲现象带来的过冲电压幅度过大，则与LDO相连的后续负载电路很可能出现功能失效、过热损坏等现象。目前，市场上与LDO相关的软启动电路，LDO的参考电压一般为固定值，容易产生过大的冲击电流，导致电路的负载过大。

发明内容

本实用新型提供一种斜坡电压电路及其软启动电路、芯片及移动终端，能够产生斜坡电压，防止电路启动时易产生过大的冲击电流，导致电路的负载过大的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种斜坡电压电路，包括：

第一充放电电路；

第二充放电电路；

第一镜像支路，与所述第一充放电电路连接，用于产生第一电流，并对所述第一充放电电路进行充电；

第二镜像支路，分别与所述第一镜像支路和所述第二充放电电路连接，用于根据所述第一电流产生第一镜像电流，并对所述第二充放电电路进行充电，所述第二镜像支路和所述第二充放电电路的连接节点输出斜坡电压。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一镜像支路包括电流产生电路，所述电流产生电路的第一端用于接收输入信号，所述电流产生电路的第二端连接于所述第一充放电电路；

所述第二镜像支路包括开关电路；所述开关电路的第一端用于接收偏置电压，所述开关电路的第二端连接于所述第二充放电电路，所述开关电路连接于所述电流产生电路。

根据本实用新型的一个实施例，所述电流产生电路包括第一MOS管，所述第一MOS管的漏极用于接收所述输入信号，所述第一MOS管的源极与所述第一充放电电路连接，所述第一MOS管的栅极还与所述第一MOS管的漏极连接；

所述开关电路包括第二MOS管，所述第二MOS管的漏极用于接收所述偏置电压，所述第二MOS管的源极与所述第二充放电电路连接，所述第二MOS管的栅极与所述第一MOS管的栅极连接，所述第二MOS管的源极输出所述斜坡电压。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一充放电电路包括第一充电电路和第一放电电路，所述第一充电电路的第一端连接于所述第一镜像支路，所述第一充电电路的第二端接地；所述第一放电电路连接于所述第一充电电路两端；

所述第二充放电电路包括第二充电电路和第二放电电路，所述第二充电电路的第一端连接于所述第二镜像支路，所述第二充电电路的第二端接地；所述第二放电电路连接于所述第二充电电路两端。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一充电电路包括第一电容，所述第一电容的一端连接于所述第一镜像支路，另一端接地；

所述第二充电电路包括第二电容，所述第二电容的一端连接于所述第二镜像支路，另一端接地。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一放电电路包括第三MOS管，所述第三MOS管连接于所述第一电容两端；

所述第二放电电路包括第四MOS管，所述第四MOS管连接于所述第二电容两端。

根据本实用新型的一个实施例，所述斜坡电压电路还包括电源电路，所述电源电路与所述第一镜像支路连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述斜坡电压电路还包括开关管，所述开关管的一端连接于所述电源电路，另一端连接于所述第一镜像支路。

根据本实用新型的一个实施例，所述斜坡电压电路还包括缓冲电路，所述缓冲电路的一端用于接收基准信号，另一端连接于所述第二镜像支路。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案是：提供一种软启动电路，包括：所述的斜坡电压电路和与所述斜坡电压电路连接的稳压电路。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的又一个技术方案是：提供一种芯片，包括：所述的软启动电路。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的又一个技术方案是：提供一种移动终端，包括：所述的芯片。

本实用新型的有益效果是：通过第一镜像支路产生第一电流，利用第二镜像支路根据第一电流产生第一镜像电流，并对第二充放电电路进行充电，以使第二镜像支路和第二充放电电路的连接节点输出斜坡电压，将斜坡电压作为软启动电路的基准电压，能够使软启动电路的输出端的输出电压跟随斜坡电压缓慢上升，从而有效控制输出电路以减弱或避免过冲现象。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例的斜坡电压电路的结构示意图；

图2是本实用新型又一实施例的斜坡电压电路的结构示意图；

图3是本实用新型又一实施例的斜坡电压电路的结构示意图；

图4是本实用新型又一实施例的斜坡电压电路的结构示意图；

图5是本实用新型又一实施例的斜坡电压电路的结构示意图；

图6是本实用新型又一实施例的斜坡电压电路的结构示意图；

图7是本实用新型又一实施例的斜坡电压电路的结构示意图；

图8是本实用新型又一实施例的斜坡电压电路的结构示意图；

图9是本实用新型又一实施例的斜坡电压电路的结构示意图；

图10是本实用新型一实施例的软启动电路的结构示意图；

图11是本实用新型又一实施例的软启动电路的结构示意图；

图12是本实用新型又一实施例的软启动电路的结构示意图；

图13是本实用新型一实施例的芯片的结构示意图；

图14是本实用新型一实施例的移动终端的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

图1是本实用新型一实施例的斜坡电压电路的结构示意图。如图1所示，该斜坡电压电路100包括第一充放电电路10、第二充放电电路20、第一镜像支路30以及第二镜像支路40，其中，第一镜像支路30与第一充放电电路10连接，用于产生第一电流，并对第一充放电电路10进行充电；第二镜像支路40分别与第一镜像支路30和第二充放电电路20连接，用于根据第一电流产生第一镜像电流，并对第二充放电电路20进行充电，第二镜像支路40和第二充放电电路20的连接节点输出斜坡电压V。

在一种可实现的实施例中，请参见图2，第一镜像支路30包括电流产生电路31，电流产生电路31的第一端用于接收输入信号in，电流产生电路31的第二端连接于第一充放电电路10；第二镜像支路40包括开关电路41；开关电路41的第一端用于接收偏置电压Vbg，开关电路41的第二端连接于第二充放电电路20，开关电路41还连接于电流产生电路31。在一些实施方式中，偏置电压Vbg可以为带隙基准电压。

在一种可实现的实施例中，请参见图3，电流产生电路31包括第一MOS管M1，第一MOS管M1的漏极用于接收输入信号in，第一MOS管M1的源极与第一充放电电路10连接，第一MOS管M1的栅极还与第一MOS管M1的漏极连接；开关电路41包括第二MOS管M2，第二MOS管M2的漏极用于接收偏置电压Vbg，第二MOS管M2的源极与第二充放电电路20连接，第二MOS管M2的栅极与第一MOS管M1的栅极连接，第二MOS管M2的源极输出斜坡电压V。

第一MOS管M1的漏极接收输入信号in并产生第一电流，对第一充放电电路10进行充电，第二MOS管M2根据第一电流产生第一镜像电流，并对第二充放电电路20进行充电，同时导通第二MOS管M2的源极和漏极，以利用偏置电压Vbg对第二充放电电路20进行充电，直到第二MOS管M2的源极输出斜坡电压V等于偏置电压Vbg，停止充电。

在一种可实现的实施例中，请参见图4，第一充放电电路10包括第一充电电路11和第一放电电路12，第一充电电路11的第一端连接于第一镜像支路30，第一充电电路11的第二端接地；第一放电电路12连接于第一充电电路11两端；第二充放电电路20包括第二充电电路21和第二放电电路22，第二充电电路21的第一端连接于第二镜像支路40，第二充电电路21的第二端接地；第二放电电路22连接于第二充电电路21两端。该实施例的第一放电电路12在第一充电电路11工作完成后对地放电，清除第一充电电路11中残余的电荷；第二放电电路22在第二充电电路21工作完成后对地放电，清除第二充电电路21中残余的电荷。

在一种可实现的实施例中，请参见图5，第一充电电路11包括第一电容C1，第一电容C1的一端连接于第一镜像支路30，另一端接地；第二充电电路21包括第二电容C2，第二电容C2的一端连接于第二镜像支路40，另一端接地。

在一种可实现的实施例中，请参见图6，第一放电电路11包括第三MOS管M3，第三MOS管M3连接于第一电容C1两端；第二放电电路21包括第四MOS管M4，第四MOS管M4连接于第二电容C2两端。

作为一种示例，第三MOS管M3的漏极连接第一电容C1的一端，第三MOS管M3的源极连接第一电容C1的另一端，第三MOS管M3的栅极为控制端，用于接收控制信号并控制第三MOS管M3的通断。第四MOS管M4的漏极连接第二电容C2的一端，第四MOS管M4的源极连接第二电容C2的另一端，第四MOS管M4的栅极为控制端，用于接收控制信号并控制第四MOS管M4的通断。

在上述实施例的基础上，在另一种可实现的实施例中，请参见图7，斜坡电压电路100还包括电源电路50，电源电路50与第一镜像支路30连接。

在上述实施例的基础上，在另一种可实现的实施例中，请参见图8，斜坡电压电路100还包括开关管60，开关管60的一端连接于电源电路50，另一端连接于第一镜像支路30。

作为一种示例，电源电路50包括电流源，用于产生输入信号in。开关管60为第五MOS管M5，第五MOS管的源极连接电源电路50，第五MOS管M5的漏极连接第一镜像支路30，第五MOS管M5的栅极为控制端，用于接收控制信号并控制第五MOS管M5的通断。

在上述实施例的基础上，在另一种可实现的实施例中，请参见图9，斜坡电压电路100还包括缓冲电路70，缓冲电路70的一端用于接收基准信号，另一端连接于第二镜像支路40。

作为一种示例，缓冲电路70为Vbg-buffer，Vbg-buffer一端用于接收基准信号，另一端产生偏置电压Vbg，并将偏置电压Vbg输入第二镜像支路40，以通过第二镜像支路40对第二充放电电路20进行充电，使得第二镜像支路40和第二充放电电路20的连接节点输出斜坡电压V，直到输出斜坡电压V等于偏置电压Vbg，停止充电。本实施例的Vbg-buffer为第二充放电电路20充电的同时也为没有带载能力的Vbg提供带载能力。

作为一种示例，第五MOS管M5控制端接收控制信号并控制第五MOS管M5导通，同时，第三MOS管M3控制端接收控制信号并控制第三MOS管M3关断，第四MOS管M4控制端接收控制信号并控制第四MOS管M4关断，电源电路50产生输入信号in通过第五MOS管M5和第一MOS管M1给第一电容C1充电，使得第一电容C1上极板的电压缓慢升高，导致第一MOS管M1的源极电压也缓慢升高，由于第一MOS管M1的源极、漏极的电压差固定不变，进而使第一MOS管M1的漏极的电压也缓慢升高，进而使得第二MOS管M2栅极的电压也缓慢升高，导通第二MOS管M2的源极和漏极，Vbg-buffer通过第二MOS管M2输出Vbg给第二电容C2充电，使第二电容C2上极板的电压缓慢升高，导致第二MOS管M2源极的输出的斜坡电压V也缓慢升高，直到V等于Vbg，停止充电。当充电终止时，第二电容C2上极板电压为电源电压，该支路无电流流过，第二MOS管M2工作在深线性区，其栅极电压为电源电压，源漏两极电压均为Vbg，从而达到对终止电压控制的目的。

斜坡电压电路100能够为电路提供斜坡电压，以减弱或避免过冲现象。

图10是本实用新型一实施例的软启动电路的结构示意图，请参见图10，软启动电路200包括上述的斜坡电压电路100和与斜坡电压电路100连接的稳压电路201。

在一种可实现的实施例中，稳压电路201可以为LDO或Buffer。

作为一种示例，请参见图11，稳压电路201为LDO时，稳压电路201包括差分放大器2011、驱动控制单元2012、反馈单元2013以及电压输出端2014。

作为一种示例，请参见图12，差分放大器2011包括基准电压输入端a、反馈电压输入端b以及信号输出端c，其中，差分放大器2011的基准电压输入端a与斜坡电压电路100的输出端连接，将斜坡电压电100路输出的斜坡电压V作为基准电压，差分放大器2011的反馈电压输入端b与反馈单元2013连接，差分放大器2011的信号输出端c与驱动控制单元2012连接，驱动控制单元2012的输出端与反馈单元2013、电压输出端2014共接。

作为一种示例，请参见图12，反馈单元2013包括第一分压电阻R1以及第二分压电阻R2，第一分压电阻R1的第一端与电压输出端2014、驱动控制单元2012共接，第一分压电阻R1的第二端与第二分压电阻R2的第一端连接，第二分压电阻R2的第二端接地，第一分压电阻R1的第二端、第二分压电阻R2的第一端以及差分放大器2011的反馈电压输入端b共接。该实施例的第一分压电阻R1以及第二分压电阻R2用于对电压输出端2014的输出电压进行采样，获得用于表征输出电压的反馈电压。

作为一种示例，请参见图12，驱动控制单元2012包括PMOS管或NMOS管中的一种。优选地，驱动控制单元2012为PMOS管，PMOS管的栅极与差分放大器2011的信号输出端c连接，PMOS管的源极与稳压电源连接，PMOS管的漏极与电压输出端2014、第一分压电阻R1的第一端共接。本实施例的驱动控制单元2012优选为PMOS管，能够保证较低的共模输入范围，不会出现在低电压时差分放大器21失效。

本实施例将斜坡电压作为差分放大器2011的基准电压输入端a的基准电压，反馈单元2013用于对电压输出端2014的输出电压进行采样并输出采样结果，将采样结果作为差分放大器2011的反馈电压输入端b的反馈电压，差分放大器2011接收基准电压和反馈电压并比较基准电压和反馈电压的大小，根据比较结果输出控制信号，驱动控制单元2012根据控制信号调整电压输出端2014的输出电压以使电压输出端2014的输出电压跟随斜坡电压电路100的输出进行同步变化。

本实施例中，若电压输出端2014的输出电流变大，导致输出电压变小，则反馈单元2013对输出电压进行采样，获得用于表征输出电压的反馈电压也变小，差分放大器2011比较反馈电压和基准电压的大小并根据比较结果输出控制信号给驱动控制单元2012，若反馈电压偏小则驱动控制单元2012根据控制信号控制其输出电压变大，从而拉高电压输出端2014的输出电压。若电压输出端2014的输出电流变小，导致输出电压变大，则反馈单元2013对输出电压进行采样，获得用于表征输出电压的反馈电压变大，差分放大器2011比较反馈电压和基准电压的大小并根据比较结果输出控制信号给驱动控制单元2012，若反馈电压偏大则驱动控制单元2012根据控制信号控制其输出电压变小，从而拉低电压输出端2014的输出电压。

该实施例通过将斜坡电压V作为差分放大器2011的基准电压输入端a的基准电压，能够使基准电压从0开始建立，并使得电压输出端2014的输出电压跟随基准电压从0开始建立，从而有效控制输出电路并使输出电压平缓上升以减弱或避免过冲现象。

图13是本实用新型一实施例的芯片的结构示意图，请参见图13，该芯片300包括所述的软启动电路200。该芯片300可以为EC芯片，MCU芯片或SoC芯片。

图14是本实用新型一实施例的移动终端的结构示意图，请参见图14，该移动终端400包括所述的芯片300。该移动终端400可以为手机、平板、笔记本等电子设备。

以上所述仅为本实用新型的部分实施例，并非因此限制本实用新型的保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种斜坡电压电路，其特征在于，包括：

第一充放电电路；

第二充放电电路；

第一镜像支路，与所述第一充放电电路连接，用于产生第一电流，并对所述第一充放电电路进行充电；

第二镜像支路，分别与所述第一镜像支路和所述第二充放电电路连接，用于根据所述第一电流产生第一镜像电流，并对所述第二充放电电路进行充电，所述第二镜像支路和所述第二充放电电路的连接节点输出斜坡电压。

2.根据权利要求1所述的斜坡电压电路，其特征在于，所述第一镜像支路包括电流产生电路，所述电流产生电路的第一端用于接收输入信号，所述电流产生电路的第二端连接于所述第一充放电电路；

所述第二镜像支路包括开关电路；所述开关电路的第一端用于接收偏置电压，所述开关电路的第二端连接于所述第二充放电电路，所述开关电路连接于所述电流产生电路。

3.根据权利要求2所述的斜坡电压电路，其特征在于，所述电流产生电路包括第一MOS管，所述第一MOS管的漏极用于接收所述输入信号，所述第一MOS管的源极与所述第一充放电电路连接，所述第一MOS管的栅极还与所述第一MOS管的漏极连接；

所述开关电路包括第二MOS管，所述第二MOS管的漏极用于接收所述偏置电压，所述第二MOS管的源极与所述第二充放电电路连接，所述第二MOS管的栅极与所述第一MOS管的栅极连接，所述第二MOS管的源极输出所述斜坡电压。

4.根据权利要求1所述的斜坡电压电路，其特征在于，所述第一充放电电路包括第一充电电路和第一放电电路，所述第一充电电路的第一端连接于所述第一镜像支路，所述第一充电电路的第二端接地；所述第一放电电路连接于所述第一充电电路两端；

所述第二充放电电路包括第二充电电路和第二放电电路，所述第二充电电路的第一端连接于所述第二镜像支路，所述第二充电电路的第二端接地；所述第二放电电路连接于所述第二充电电路两端。

5.根据权利要求4所述的斜坡电压电路，其特征在于，所述第一充电电路包括第一电容，所述第一电容的一端连接于所述第一镜像支路，另一端接地；

所述第二充电电路包括第二电容，所述第二电容的一端连接于所述第二镜像支路，另一端接地。

6.根据权利要求5所述的斜坡电压电路，其特征在于，所述第一放电电路包括第三MOS管，所述第三MOS管连接于所述第一电容两端；所述第二放电电路包括第四MOS管，所述第四MOS管连接于所述第二电容两端。

7.根据权利要求1～6任一项所述的斜坡电压电路，其特征在于，所述斜坡电压电路还包括电源电路，所述电源电路与所述第一镜像支路连接。

8.根据权利要求7所述的斜坡电压电路，其特征在于，所述斜坡电压电路还包括开关管，所述开关管的一端连接于所述电源电路，另一端连接于所述第一镜像支路。

9.根据权利要求2～6任一项所述的斜坡电压电路，其特征在于，所述斜坡电压电路还包括缓冲电路，所述缓冲电路的一端用于接收基准信号，另一端连接于所述第二镜像支路。

10.一种软启动电路，其特征在于，包括：如权利要求1至9任一项所述的斜坡电压电路和与所述斜坡电压电路连接的稳压电路。

11.一种芯片，其特征在于，包括：如权利要求10所述的软启动电路。

12.一种移动终端，其特征在于，包括：如权利要求11所述的芯片。

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