CN114977757A

CN114977757A - 一种具有软启动及软关断功能的控制电路

Info

Publication number: CN114977757A
Application number: CN202210421770.8A
Authority: CN
Inventors: 李现坤; 邓文涛; 吕笑天
Original assignee: CETC 58 Research Institute
Current assignee: CETC 58 Research Institute
Priority date: 2022-04-21
Filing date: 2022-04-21
Publication date: 2022-08-30

Abstract

本发明公开一种具有软启动及软关断功能的控制电路，属于电源管理领域，包括充放电模块、电压箝位模块和缓冲器模块；所述充放电模块对软启动及软关断配置SS端口上的电容进行充电和放电，控制电容电压缓慢上升或下降；所述电压箝位模块在控制电路进入关断状态时，迅速对软启动及软关断配置SS端口上的电容和缓冲器模块输出电压进行电压箝位，将电容电压和缓冲器的输出电压箝位为固定电压值；所述缓冲器模块用于将SS端口上的电容电压缓冲输出，使软启动及软关断功能控制电路的输出信号S_CTR跟随SS端口上电容的电压变化。本发明不仅具有软启动控制功能，还具有软关断的控制功能。

Description

一种具有软启动及软关断功能的控制电路

技术领域

本发明涉及电源管理技术领域，特别涉及一种具有软启动及软关断功能的控制电路。

背景技术

在电源转换电路上电启动时，为了避免输入电源端口出现浪涌电流并且要求输出电压波形单调平滑上升，常常需要设计软启动电路以控制电路上电启动。在电源转换电路输出下电关断时，对于EEPROM等某些特殊存储器，为了保证存储电路能够正常存储，对于供电电源的下电要求具有“软关断”功能，即电源下电时需要在某一电压范围维持一段时间且满足一定时序。

为了解决电源转换电路输出上电启动、下电关断的问题，本发明提出了一种具有软启动、软关断功能的控制电路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有软启动及软关断功能的控制电路，以解决背景技术中的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有软启动及软关断功能的控制电路，包括充放电模块、电压箝位模块和缓冲器模块；

所述充放电模块对软启动及软关断配置SS端口上的电容进行充电和放电，控制电容电压缓慢上升或下降；

所述电压箝位模块在控制电路进入关断状态时，迅速对软启动及软关断配置SS端口上的电容和缓冲器模块输出电压进行电压箝位，将电容电压和缓冲器的输出电压箝位为固定电压值；

所述缓冲器模块用于将SS端口上的电容电压缓冲输出，使软启动及软关断功能控制电路的输出信号S_CTR跟随SS端口上电容的电压变化。

可选的，所述充放电模块包括电流源I₁～I₂、开关S1～S2；所述电流源I₁的第一节点连接电源，第二节点连接开关S1的第一节点；开关S1的第二节点连接电流源I₂的第一节点，电流源I₂的第二节点接地；

开关S1的第二节点、开关S2的第一节点均接外部SS端口，所述外部SS端口通过电容C_SS接地。

可选的，所述电压箝位模块包括开关S3～S6和电流源I₃，开关S3的第一节点、开关S4的第一节点和开关S5的第一节点均连接所述外部SS端口，开关S5的第二节点和开关S6的第一节点均连接电流源I₃的第二节点，电流源I₃的第一节点连接箝位参考电压VREF；开关S3的第二节点、开关S4的第二节点和开关S6的第二节点均连接所述缓冲器模块。

可选的，所述缓冲器模块包括单位增益缓冲器A1，所述单位增益缓冲器A1的输入端同时连接开关S3的第二节点和开关S4的第二节点，输出端连接开关S6的第二节点。

可选的，所述充放电模块包括电流源I₁～I₂、PMOS管MP1、NMOS管MN1～MN3；电流源I₁的第一节点连接电源，第二节点连接PMOS管MP1的源端，PMOS管MP1的漏端连接NMOS管MN1的漏端和栅端；NMOS管MN1的源端连接NMOS管MN2的漏端；NMOS管MN2的源端通过电流源I₂接地；PMOS管MP1的栅端和NMOS管MN2的栅端均连接SD1；

NMOS管MN3的漏端连接NMOS管MN2的漏端，源端接地，栅端连接复位信号RESET；

NMOS管MN2的漏端和NMOS管MN3的漏端同时连接外部SS端口，所述外部SS端口通过电容C_SS接地。

可选的，所述电压箝位模块包括电流源I₃、NMOS管MN4、单位增益缓冲器A2、传输门TG1～TG3；电流源I₃的第一节点连接电源，第二节点同时连接传输门TG2的第一输入端、NMOS管MN4的栅端和漏端；NMOS管MN4的源端连接单位增益缓冲器A2的输出端；

传输门TG1的第一输入端连接NMOS管MN1的栅端和漏端，第二输入端连接SD1，第三输入端连接NMOS管MN2的源端和NMOS管MN1的源端；

传输门TG2的第一输入端连接电流源I₃的第一节点、NMOS管MN4的漏端和栅端，第二输入端连接SD2，第三输入端连接NMOS管MN2的漏端和NMOS管MN1的源端；

传输门TG3的第一输入端连接NMOS管MN4的源端和单位增益缓冲器A2的输出端，第二输入端连接SD2。

可选的，所述缓冲器模块包括NMOS管MN5和电流源I₄；NMOS管MN5的漏端接电源，源端连接电流源I₄的第一节点，电流源I₄的第二节点接地；所述传输门TG3的第三输入端连接在NMOS管MN5的源端和电流源I₄的第一节点之间。

在本发明提供的具有软启动及软关断功能的控制电路，当电路上电启动时，先对电容进行放电复位，然后充电电流源对电容进行充电，电容上的电压从零开始缓慢上升，缓冲器模块输出跟随电容电压上升，控制电源转换电路输出跟随上升，当SS端口电压高于内部参考电压VREF时，误差放大器中S_CTR输入控制的支路关断，电源转换电路输出电压启动至正常输出值；当时电路处关断时，切换选通开关进入箝位状态，电压箝位模块将SS端口电压和缓冲器模块输出均箝位至内部参考电压VREF，然后再次切换选通开关，进入软关断状态，放电电流源对电容进行放电，电容上的电压从VREF开始缓慢下降，缓冲器模块输出跟随电容电压下降，控制电源转换电路输出跟随下降，直至缓冲器模块输出下降为零，电源转换电路输出也下降为零。

附图说明

图1为本发明提供的具有软启动及软关断功能的控制电路结构示意图；

图2为基于图1中一种具有软启动及软关断功能的控制电路的实现及改进示意图；

图3为基于图2的软启动及软关断控制功能的时序波形。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种具有软启动及软关断功能的控制电路作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

在本发明中，“连接”、“相连”、“连”、“接”等表示电性相连的词语，如无特别说明，则表示直接或间接的电性连接。

本发明提出了一种具有软启动及软关断功能的控制电路，如1所示，主要由充放电模块1、电压箝位模块2、缓冲器模块3这三部分组成。所述充放电模块1中，电流源I₁的第一节点与电源连接，第二节点与开关S1的第一节点连接，开关S1的第二节点、开关S2的第一节点同时与外部SS端口连接，开关S2的第二节点与电流源I₂的第一节点连接，电流源I₂的第二节点与地连接。所述电压箝位模块2中，开关S3的第一节点、开关S4的第一节点、开关S5的第一节点均与外部SS端口连接，开关S3的第二节点、开关S4的第二节点与所述缓冲器模块3的第一节点(即单位增益缓冲器A1的输入端)连接，电流源I₃的第一节点与箝位参考电压VREF连接，电流源I₃的第二节点同时与开关S5的第二节点、开关S6的第一节点连接，开关S6的第二节点与所述缓冲器模块3的第二节点(即单位增益缓冲器A1的输出端)SS_CTR连接；外部SS端口通过电容C_SS接地。

本发明电路具体工作原理如下：

当电路上电启动时，开关S1、S3闭合，开关S2、S4～S6断开，电流源I₁对电容C_SS充电，电容C_SS上的电压从零开始缓冲上升，单位增益缓冲器A1输出电压V_{S_CTR}跟随电容C_SS上的电压V_SS：

当外部SS端口电压高于内部参考电压VREF时，电源转换电路中S_CTR控制的支路关断，电源转换电路输出启动至正常输出值，软启动时间t_SS为：

当时电路关断时，电路首先输入箝位状态，开关S2、S4～S6闭合，开关S1、S3断开，电压箝位模块2将电容C_SS上的电压V_SS、单位增益缓冲器A1的输出V_{S_CTR}箝位至V_REF。

V_SS＝V_{S_CTR}＝V_REF

然后切换选通开关，开关S2、S4闭合，开关S1、S3、S5、S6断开，电路进入软关断状态，放电电流源I₂对电容C_SS进行放电，电容C_SS上的电压V_SS从VREF开始缓慢下降，单位增益缓冲器A1输出V_{S_CTR}跟随电容C_SS电压V_SS下降，控制电源转换电路输出跟随下降，直至单位增益缓冲器A1输出下降为零，电源转换电路输出也下降为零。软关断时间t_SS为：

图2为基于图1一种具有软启动及软关断功能的控制电路的实现及改进。在图2中PMOS管MP1、NMOS管MN2实现图2中的开关S1、S2，用传输门TG1、TG3实现实现图1中的开关S5、S6，用NMOS管MN5实现源跟随缓冲器。为了补偿NMOS管MN4源跟随缓冲器的栅-源电压(V_GS)损失，在图1所示开关S3、S5所在支路的电路实现中分别***栅-漏连接的NMOS管，在图2中用NMOS管MN1实现图1中的开关S3，用NMOS管MN3、传输门TG2实现图1中的开关S5。

图3为已验证的图2实施例的仿真时序波形。当电路上电启动时(V1时刻)，RESET信号控制NMOS管MN3导通，对电容C_SS进行放电复位，然后充电电流源I₁对电容C_SS进行充电(V2时刻)，电容C_SS上的电压V_SS从零开始缓慢上升，源跟随缓冲器输出V_{S_CTR}跟随电容C_SS的电压上升，控制电源转换电路输出电压跟随上升，当SS端口电压V_SS高于内部参考电压VREF时(V3时刻)，单位增益缓冲器A1的输出信号V_{S_CTR}控制的支路关断，电源转换电路输出启动至正常输出值；当时电路关断时(V4时刻)，切换选通开关进入箝位状态，电压箝位模块2将SS端口电压和源跟随缓冲器输出均箝位至内部参考电压VREF，然后再次切换选通开关，进入软关断状态，放电电流源I₂对电容C_SS进行放电，电容C_SS上的电压从VREF开始缓慢下降，源跟随缓冲器输出跟随电容C_SS的电压下降，控制电源转换电路输出V_OUT跟随下降，直至电容C_SS上的电压V_SS下降为零，电源转换电路输出也下降为零(V5时刻)。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims

1.一种具有软启动及软关断功能的控制电路，其特征在于，包括充放电模块、电压箝位模块和缓冲器模块；

2.如权利要求1所述的具有软启动及软关断功能的控制电路，其特征在于，所述充放电模块包括电流源I₁～I₂、开关S1～S2；所述电流源I₁的第一节点连接电源，第二节点连接开关S1的第一节点；开关S1的第二节点连接电流源I₂的第一节点，电流源I₂的第二节点接地；

3.如权利要求2所述的具有软启动及软关断功能的控制电路，其特征在于，所述电压箝位模块包括开关S3～S6和电流源I₃，开关S3的第一节点、开关S4的第一节点和开关S5的第一节点均连接所述外部SS端口，开关S5的第二节点和开关S6的第一节点均连接电流源I₃的第二节点，电流源I₃的第一节点连接箝位参考电压VREF；开关S3的第二节点、开关S4的第二节点和开关S6的第二节点均连接所述缓冲器模块。

4.如权利要求3所述的具有软启动及软关断功能的控制电路，其特征在于，所述缓冲器模块包括单位增益缓冲器A1，所述单位增益缓冲器A1的输入端同时连接开关S3的第二节点和开关S4的第二节点，输出端连接开关S6的第二节点。

5.如权利要求1所述的具有软启动及软关断功能的控制电路，其特征在于，所述充放电模块包括电流源I₁～I₂、PMOS管MP1、NMOS管MN1～MN3；电流源I₁的第一节点连接电源，第二节点连接PMOS管MP1的源端，PMOS管MP1的漏端连接NMOS管MN1的漏端和栅端；NMOS管MN1的源端连接NMOS管MN2的漏端；NMOS管MN2的源端通过电流源I₂接地；PMOS管MP1的栅端和NMOS管MN2的栅端均连接SD1；

6.如权利要求5所述的具有软启动及软关断功能的控制电路，其特征在于，所述电压箝位模块包括电流源I₃、NMOS管MN4、单位增益缓冲器A2、传输门TG1～TG3；电流源I₃的第一节点连接电源，第二节点同时连接传输门TG2的第一输入端、NMOS管MN4的栅端和漏端；NMOS管MN4的源端连接单位增益缓冲器A2的输出端；

7.如权利要求6所述的具有软启动及软关断功能的控制电路，其特征在于，所述缓冲器模块包括NMOS管MN5和电流源I₄；NMOS管MN5的漏端接电源，源端连接电流源I₄的第一节点，电流源I₄的第二节点接地；所述传输门TG3的第三输入端连接在NMOS管MN5的源端和电流源I₄的第一节点之间。