软启动电路的制作方法

1.本公开的实施例涉及集成电路技术领域，具体地涉及一种软启动电路。


背景技术：

2.在开关电源芯片工作过程中，为了防止芯片中的功率管在开启初期出现较大的电流尖峰，一般都会在芯片中加入软起动电路，以确保电流能够平滑缓慢地逐渐增大到目标值。
3.但是软起动电路一般需要较大的充电电容和极小的充电电流，若是片上集成大电容就会显著增大芯片面积，提高了芯片成本。


技术实现要素：

4.本公开的实施例的目的是提供一种软启动电路，通过跨导采样放大技术，从而实现了在软启动电路中较小的充电电容，减小了芯片面积，降低成本。
5.为了实现上述目的，本公开实施例的第一方面提供一种软启动电路，包括：软启动模块和跨导采样模块。其中，所述软启动模块被配置为产生第一电流信号并经由第一节点向所述跨导采样模块提供所述第一电流信号；所述跨导采样模块被配置为产生所述第一电流信号的电流分流信号，并经第二节点向所述软启动模块中的充电电容提供所述电流分流信号。
6.在本公开的一些实施例中，所述软启动模块包括：恒流源、晶体管、电压比较器、反相器和充电电容。其中，所述恒流源的第一端耦接第一电压端，所述恒流源的第二端耦接所述第一节点；所述晶体管的控制极耦接所述反相器的输出端，所述晶体管的第一极耦接所述第一电压端，所述晶体管的第二极耦接所述第一节点；所述电压比较器的正向输入端耦接所述第二节点，所述电压比较器的负向输入端耦接第三电压端，所述电压比较器的输出端耦接所述软启动电路的输出端；所述反相器的输入端耦接所述电压比较器的输出端；所述充电电容的第一端耦接所述第二节点，所述充电电容的第二端耦接第二电压端。
7.在本公开的一些实施例中，所述跨导采样模块包括：电阻器和跨导放大器。其中，所述电阻器的第一端耦接所述第一节点，所述电阻器的第二端耦接所述第二节点；所述跨导放大器的正向输入端耦接所述第二节点，所述跨导放大器的反向输入端耦接所述第一节点，所述跨导放大器的输出端耦接所述跨导放大器的反向输入端。
8.在本公开的一些实施例中，所述晶体管为pmos晶体管。
9.在本公开的一些实施例中，通过所述电阻器和所述跨导放大器对所述第一电流信号进行采样，并通过所述跨导放大器对所述第一电流信号进行分流，得到所述电流分流信号。
10.在本公开的一些实施例中，所述跨导放大器的供电电源分别耦接第一电压端与第二电压端。
11.在本公开的一些实施例中，所述电流分流信号通过下述方式获得：根据
得到所述电流分流信号is，其中，r为所述电阻器的阻值，gm为所述跨导放大器的跨导，i1为所述第一电流信号。
12.在本公开的一些实施例中，所述充电电容的容值通过下述方式获得：根据得到所述充电电容的容值c
ss
，其中，v3为所述第三电压端的输入电压，t为所述软启动电路的启动时间。
13.在本公开的一些实施例中，所述跨导放大器的跨导与所述电阻器的阻值的乘积大于或等于10。
14.本公开实施例的第二方面提供一种软启动电路，包括：恒流源、晶体管、电压比较器、反相器、充电电容、电阻器和跨导放大器。其中，所述恒流源的第一端耦接第一电压端，所述恒流源的第二端耦接所述第一节点；所述晶体管的控制极耦接所述反相器的输出端，所述晶体管的第一极耦接所述第一电压端，所述晶体管的第二极耦接所述第一节点；所述电压比较器的正向输入端耦接所述第二节点，所述电压比较器的负向输入端耦接第三电压端，所述电压比较器的输出端耦接所述软启动电路的输出端；所述反相器的输入端耦接所述电压比较器的输出端；所述充电电容的第一端耦接所述第二节点，所述充电电容的第二端耦接第二电压端；所述电阻器的第一端耦接所述第一节点，所述电阻器的第二端耦接所述第二节点；所述跨导放大器的正向输入端耦接所述第二节点，所述跨导放大器的反向输入端耦接所述第一节点，所述跨导放大器的输出端耦接所述跨导放大器的反向输入端，所述跨导放大器的供电电源分别耦接所述第一电压端与所述第二电压端。
15.通过上述技术方案，采用跨导采样放大技术，从而实现了在软启动电路中较小的充电电容，减小了芯片面积，降低成本。
16.本公开的实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
17.附图是用来提供对本公开的实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开的实施例，但并不构成对本公开的实施例的限制。在附图中：
18.图1是一种软启动电路的示例性电路图；
19.图2是根据本公开的实施例的软启动电路的示意性框图；
20.图3是根据本公开的实施例的软启动电路的示例性电路图。
具体实施方式
21.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。
22.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。
23.在本公开的所有实施例中，由于场效应管的源极和漏极是对称的，并且n型场效应管和p型场效应管的源极和漏极之间的导通电流方向相反，因此在本公开的实施例中，将场效应管的受控中间端称为控制极，将场效应管的其余两端分别称为第一极和第二极。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。
24.图1示出了一种软启动电路100的示例性电路图。在图1的示例中，恒流源iss产生恒定电流ic，向充电电容css充电，当充电电容css的电压ss_ref(即电压比较器comp的正向输入端的电压)升高到电压比较器comp的负向输入端的参考电压v
bg
时，电压比较器comp翻转输出高电平，从而ss_done变高，软启动结束，实现软启动的启动时间t
ss
与充电电容css之间的关系式如下公式(1)所示：
[0025][0026]
通过公式(1)可知，软启动电路中的充电电容的容值大小与充电电流成正比，充电电流越小则充电电容的容值越小，从而充电电容的面积越小。因此，在本公开实施例中采用跨导采样放大技术，从而实现了在软启动电路中较小的充电电容，减小了芯片面积，降低成本。
[0027]
图2示出了根据本公开的实施例的软启动电路200的示意性框图。如图2所示，软启动电路200可包括：软启动模块210和跨导采样模块220。
[0028]
所述软启动模块210可耦接跨导采样模块220、第一电压端v1、第二电压端v2、第三电压端v3和软启动电路的输出端out。软启动模块210被配置为产生第一电流信号i1并经由第一节点n1向所述跨导采样模块220提供所述第一电流信号i1。
[0029]
跨导采样模块220可耦接软启动模块210、第一电压端v1和第二电压端v2。跨导采样模块220被配置为产生所述第一电流信号i1的电流分流信号is，并经第二节点n2向所述软启动模块210中的充电电容提供所述电流分流信号is。
[0030]
根据本公开的实施例的软启动电路通过跨导采样模块有效的将充电电流进行分流，从而实现了较小的充电电容，节省了电路面积。
[0031]
图3示出了根据本公开的实施例的软启动电路200的示例性电路图。如图3所示，软启动模块210可包括：恒流源iss、晶体管m、电压比较器comp、反相器d和充电电容css。其中，所述恒流源iss的第一端耦接第一电压端v1，所述恒流源iss的第二端耦接所述第一节点n1。在本公开实施例中，对于恒流源iss的具体电路不做限定，只要能输出恒定电流均可。所述晶体管m的控制极耦接所述反相器d的输出端，所述晶体管m的第一极耦接所述第一电压端v1，所述晶体管m的第二极耦接所述第一节点n1。其中，所述晶体管m为pmos晶体管。所述电压比较器comp的正向输入端耦接所述第二节点n2，所述电压比较器comp的负向输入端耦接第三电压端v3，所述电压比较器comp的输出端耦接所述软启动电路的输出端out。所述反相器d的输入端耦接所述电压比较器comp的输出端。所述充电电容css的第一端耦接所述第
二节点n2，所述充电电容css的第二端耦接第二电压端v2。
[0032]
所述跨导采样模块220可包括：电阻器r和跨导放大器gm。其中，所述电阻器r的第一端耦接所述第一节点n1，所述电阻器r的第二端耦接所述第二节点n2。所述跨导放大器gm的正向输入端耦接所述第二节点n2，所述跨导放大器gm的反向输入端耦接所述第一节点n1，所述跨导放大器gm的输出端耦接所述跨导放大器gm的反向输入端。所述跨导放大器gm的供电电源分别耦接第一电压端v1与第二电压端v2。
[0033]
在图3的示例中，从第一电压端v1输入开关电源芯片的内部电源vdd，第二电压端v2接地，第三电压端输入固定电源，例如，该固定电源的电压为1.2v。输出端out的输出可为后续电路提供信号。本领域技术人员应理解，基于上述发明构思对图3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3所示的示例不同的设置。
[0034]
下面结合图3的示例来说明根据本公开的实施例的过温保护电路200的工作过程。
[0035]
恒流源iss可产生恒定的第一电流信号i1，并向跨导采样模块220提供第一电流信号i1。这样，通过电阻器r和跨导放大器gm对所述第一电流信号i1进行采样，之后通过跨导放大器gm对所述第一电流信号i1进行精确分流，从而得到对所述充电电容进行充电的电流分流信号is。
[0036]
在图3的示例中，所述电流分流信号is可通过下述公式(2)获得：
[0037][0038]
其中，r为所述电阻器的阻值，gm为所述跨导放大器的跨导。
[0039]
从而在本公开图3的示例中，所述充电电容c
ss
的容值通过下述公式(3)获得：
[0040][0041]
其中，v3为所述第三电压端的输入电压，t为所述软启动电路的启动时间。
[0042]
通过对比相关技术软启动电路中的充电电容的容值公式(1)与本公开实施例的软启动电路中的充电电容的容值公式(3)可知，在相同的启动时间、第一电流信号以及第三电压端的输入电压的情况下，本公开实施例中的充电电容的容值相比于原有的容值缩小了(1+gm
·
r)倍，大幅减小了充电电容的面积，从而节省了电路面积和成本。在本公开实施例中，，所述跨导放大器的跨导与所述电阻器的阻值的乘积大于或等于10。例如，当gm
·
r为19时，若是原有的充电电容的容值为1nf，则在本公开实施例中的充电电容的容值被降低了20倍，为50pf。
[0043]
当恒流源产生恒定的第一电流信号i1后，经过跨导采样模块的电流采样和分流，通过电流分流信号is向充电电容css充电，当充电电容css的电压ss_ref(即电压比较器comp的正向输入端的电压)升高到电压比较器comp的负向输入端输入的第三电压端的固定电压时，电压比较器comp翻转输出高电平，从而out变高，软启动结束，进而通过反相器d翻转后的低电平控制晶体管m导通，从而电压比较器comp继续输出高电平，为后续电路提供高电平信号。
[0044]
综上所述，根据本公开的实施例的软启动电路中的充电电容面积较小且能够节省电路面积。
[0045]
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的装置和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0046]
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。
[0047]
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，本技术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技术的范围。
[0048]
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。