[發明專利]一種快速啟動電路與方法

有效

• 申請號: 202010050026.2
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111158424B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 肖哲飛
• 申請（專利權）人: 上海南芯半導體科技有限公司
• 主分類號: G05F3/08
• 分類號: G05F3/08
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 王育信

1.一種快速啟動電路，其特征在于，包括P型晶體管MP0～MP5，N型晶體管MN0～MN4，電阻R，以及負載電容Cload和電容C；所述晶體管MP0的源極接VCC，漏極與所述晶體管MN0的漏極相接，所述晶體管MP0的柵極與晶體管MN0柵極相接并接入啟動電路的使能信號EN，晶體管MN0的源極接地；所述晶體管MP1的源極接VCC，漏極接所述晶體管MP4的柵極和晶體管MN1的漏極，柵極接晶體管MP0和MN0的漏極；所述晶體管MN1的源極接地，柵極接晶體管MP1、MP2、MN2的柵極；所述晶體管MP2的源極接VCC，漏極接晶體管MP5的源極；所述晶體管MP3的源極接VCC，漏極接晶體管MP4的源極、MP5的柵極，柵極接負載電容Cload的下端板；所述晶體管MP4的漏極接地；所述晶體管MP5的漏極接電阻R，電阻R的另一端接晶體管MN3的漏極、柵極及晶體管MN2的漏極，晶體管MN3的柵極接晶體管MN2的漏極、晶體管MN4的柵極及電容C，晶體管MN2、MN3、MN4的源極及電容C的另一端接地；所述晶體管MN4的漏極接負載電容Cload的下端板；所述負載電容Cload的上端板接VCC。

2.如權利要求1所述的一種快速啟動電路的啟動方法，其特征在于，包括如下步驟：

(S1)電路使能后，不同晶體管的柵極端電壓發生變化，電容C開始充電；

(S2)隨著電容C的電容儲能上升，柵極端與電容C相連的晶體管的電壓逐漸升高，流過該晶體管的電流也逐漸增加；

(S3)負載電容開始放電，電路工作點建立；

(S4)負載電容的下極板電壓下降到集成電路工作電壓時，啟動電路關閉，電路啟動完成。

3.根據權利要求2所述的一種快速啟動電路的啟動方法，其特征在于，在所述步驟(S1)中，電容C的具體充電過程為：當電路使能EN從0變成1時，晶體管MP4的柵極電壓從0變成1，晶體管MP5的柵極電壓為0V，晶體管MP2開啟，晶體管MN2關斷，晶體管MP5通過電阻R對電容C進行充電。

4.根據權利要求2所述的一種快速啟動電路的啟動方法，其特征在于，在所述步驟(S2)中，流過晶體管MN3和MN4的電流：

IMN3＝IMN4＝0.5*Kn(VGS-VTH)²*(1+λ*VDS)＝(VCC-VGS)/R；

其中，IMN3為通過晶體管M3的電流，IMN4為通過晶體管MN4的電流，Kn為常數，VGS為晶體管MN4柵極G與晶體管MN4源極S之間的電壓降，VDS為晶體管MN4漏極D與晶體管MN4源極S之間的電壓降，λ為晶體管的溝道長度，VTH為晶體管的閾值電壓。

5.根據權利要求2所述的一種快速啟動電路的啟動方法，其特征在于，在所述步驟(S4)中，當負載電容Cload的下極板電壓達到集成電路工作電壓時，晶體管MP3導通，將晶體管MP5的柵極電壓上拉到VCC從而關斷，流過MN3和MN4的電流為零，電路啟動完成；若集成電路的啟動電壓為V0，由于負載電容Cload上極板電壓為VCC，工作點建立之后，IMN4＝Cload*dv/dt，所以啟動時間：

Tstartup＝(VCC-V0)*Cload/I＝(VCC-V0)*Cload*R/(VCC-VGS)。

6.根據權利要求5所述的一種快速啟動電路的啟動方法，其特征在于，所述電路的啟動時間可通過設置電阻R的大小調節電路的啟動時間。