[发明专利]一种用于开关电源的软启动电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟的集成电路设计，特别的是涉及一种开关电源中启动电路的设计。

背景技术

由于VLSI的不断发展，电源芯片的集成得到了迅猛的发展，并广泛应用于各种设备中，尤其是便携式电子产品，诸如手机、MP3、PDA、PMP、DSC等。

开关电源(DC-DC)是电源IC中的一个重要分支，和低压差线性稳压器相比，它具有效率高的优点，是便携式产品的首选供电系统之一。

对于供电系统而言，由于各种不当的使用，都会造成电源系统的受损，尤其是对于片上系统更是严重，电源的损毁直接导致整个芯片的崩溃。因此，在电源的保护功能中，一般都需要软启动电路，以防止在电源上电时电感电流过大而损坏电源以及负载。

DC-DC开关电源在上电过程中，输出电压从零上升到最大值，由于负反馈的作用，功率管的PWM(脉宽调制)控制信号的占空比从最大值开始变化，逐渐减小，直到电路稳定。由于电路中输出滤波电容的存在，对电容充电容易产生浪涌电流，此时通过功率管的电流可以达到很大，容易损毁电路系统。为了在启动过程中防止大的浪涌电流，对电路系统的损坏，在电路启动过程中需要对电流进行限制，即需要在开关电源芯片中加入软启动电路。

软启动电路是用来控制电源输入电压上升过程中PWM脉冲波形的占空比从最小值逐渐变化到正常工作时所需要的值，从而控制输出电压逐步变化。由于占空比是从最小值开始逐渐变化，不会使功率管在较长一段时间一直导通，从而避免了浪涌电流的产生，保证了电路系统的可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于开关电源中的软启动电路，该电路采用简单的结构，不需要接入大电容即可实现一种既可以用于电压控制模式又可用于电流控制模式的软启动电路。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于开关电源中的软启动电路，该电路包括振荡器、分频计数模块、电阻网络、电流采样模块、电流源1₂、电阻R100、脉宽调制比较器、反相器、RS触发器和功率PMOS管P1，其中，复位信号与振荡器的输出时钟一起输入至分频计数模块和RS触发器的S端，该分频计数模块的输出信号控制电阻网络得到输出电压接脉宽调制比较器的一负输入端，脉宽调制比较器另一负输入端接误差电压，正输入端接电流采样模块的输出电流与电流源I₂叠加后经电阻R100得到的电压，脉宽调制比较器的输出端经反相器反相后输入至RS触发器的R端，该RS触发器的反相输出端接功率PMOS管P1的栅极和电流采样模块的输入端。

所述电流源I₂为作斜坡补偿的三角波电流源。

所述脉宽调制比较器包括五个PMOS管M600、M601、M602、M603、M606，以及三个NMOS管M604、M605、M607，其中PMOS管M601、M602和M603为一组差分对管，PMOS管M601与NMOS管M604串联至地，PMOS管M602和M603的漏极相连后与NMOS管M605串联至地，NMOS管M604和NMOS管605镜像连接，且NMOS管M604栅漏极相连，三个PMOS管M601、M602和M603的源极相连后与PMOS管M600的漏极相连，PMOS管M600与M606镜像连接，PMOS管M606和NMOS管M607串联至地，NMOS管M607的栅极与NMOS管的漏极相连，该脉宽调制比较器的输出信号V_PWM自NMOS管M607的漏极输出。

所述分频计数模块包括两个两输入或非门G1和G2、n个T触发器、一反相器和一RS触发器，其中输入清零端clear经反相器后的输出端分别接至n个T触发器的清零端，该n个T触发器依次串联，后一个T触发器的时钟输入端接前一个T触发器的Q输出端，其中第n-1个T触发器的端输出信号D0，第n个T触发器的端输出信号D1，且输出信号D0和D1输入至一或非门G1的两输入端，该或非门G1的输出端和清零端clear作为RS触发器的两输入端，该RS触发器的输出端和所述时钟信号clk作为另一或非门G2的两输入端，该或非门G2的输出端接第一个T触发器时钟输入端，其中n为自然数。