[发明专利]上电保护电路和电子设备

说明书

技术领域

本申请涉及微电子技术领域，尤其涉及一种电源管理模块的上电保护电路和电子设备。

背景技术

在微电子电路设计中，电源管理模块是系统中必不可少的一部分。由于外部电源给内部电路供电时，电压的上升时间非常短，可能会造成内部电路某些节点的电压突然升高，导致某些器件，例如二极管、三极管以及MOS管等，被击穿甚至烧坏。因此通常在电源管理模块中，需要一个上电保护电路，给内部电路提供一个缓慢上升的电压，达到保护的效果，也称为软启动，但是现有技术中的输出电压的动态范围往往比较窄。

本申请的上电保护电路具有易于实现、占用芯片面积小、可靠性高、动态范围宽等特点。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本申请所要解决的技术问题为，提供一种宽动态范围的上电保护电路，它将外部上升较快的电源电压信号转换为缓慢上升阶梯式电压信号，供给内部电路，以此起到保护内部电路器件在快速上电过程中不被击穿的效果。

为了解决以上技术问题，根据本申请实施例的一个方面，提供一种具有上电缓冲电压的上电保护电路，该上电保护电路包括第一级保护电路，该第一级保护电路包括电压输入端，电压输出端，以及接地端，在所述电压输入端和接地端之间依次连接有第一电容C1和第一电阻R1；由第一PMOS晶体管M1、第二电阻R2、第一二极管串组成的并联电路连接在所述电压输入端和电压输出端之间，其中所述第一PMOS晶体管M1的源极与所述电压输入端连接，漏极与所述电压输出端连接，栅极连接于所述第一电容C1和第一电阻R1之间，在所述接地端和电压输出端之间连接有一负载。

根据本申请实施例的另一个方面，其中上电保护电路为多级保护电路，其中第二级保护电路包括依次连接于所述电压输入端和接地端之间的第二电容C2和第三电阻R3，串联连接的第二二极管串和第二PMOS晶体管M2连接在所述电压输入端和电压输出端之间，所述第二PMOS晶体管M2的源极与第二二极管串连接，漏极与所述电压输出端连接，栅极连接于所述第二电容C2和第三电阻R3之间。

根据本申请实施例的另一个方面，其中所述第一二极管串和由首尾相连的n个二极管组成，所述第二二极管串由首尾相连的m个二极管组成，其中n>m。

本申请还提供一种采用上述一级电保护电路的上电启动方法，包括以下步骤：

(1)向上电保护电路的输入端施加电源信号，T1时刻，该输入端的输入电压VIN由零快速上升到VMAX，此时，第一PMOS管的栅极电压VG1接近VMAX，第一PMOS管关断，第一二极管串导通；

(2)T1时刻到T2时刻，电源通过第二电阻给所述负载充电，所述输出电压缓慢升高，第一二极管串关断，同时，所述第一PMOS管的栅极电压缓慢降低；

(3)T2时刻，第一PMOS管的栅极电压继续降低，PMOS管导通，所述输出电压的值被抬高至VMAX。

其中，T1时刻，所述输出电压的值上升到VIN-nVon，其中Von为所述第一二极管串中单个二极管的导通电压，n为二极管的数量；

T2时刻，第一PMOS管的栅极电压降至VIN-Vthp，其中Vthp为第一PMOS管的阈值电压。

以及根据本申请实施例的另一个方面，采用上述多级上电启动电路的上电启动方法包括以下步骤：

(1)向上电保护电路的输入端施加电源信号，T1时刻，该输入端的输入电压VIN由零快速上升到VMAX，此时，第一PMOS管的栅极电压VG1和第二PMOS管的栅极电压VG2都接近VMAX，第一、第二PMOS管均关断，第一二极管串导通；

(2)T1时刻到T2时刻，电源通过第二电阻给所述负载充电，所述输出电压缓慢升高，第一二极管串关断，同时，所述第一、第二PMOS管的栅极电压缓慢降低；

(3)T2时刻，第二PMOS管导通，所述输出电压继续被抬高；

(4)T2时刻到T3时刻，电源电压通过第二二极管串以及第二电阻继续给负载充电，所述输出电压缓慢升高，同时第一PMOS管的栅极电压继续降低；

(5)T3时刻，第一PMOS管的栅极电压继续降低，PMOS管导通，第二级保护电路被关断，所述输出电压的值被抬高至VMAX。