[發明專利]一種低壓啟動電路

有效

• 申請號: 202110369896.0
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN112953194B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 陳曉飛;汪洋;鄒雪城
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36;H02M1/32
• 代理公司: 無錫盛陽專利商標事務所(普通合伙) 32227
• 代理人: 張寧;楊辰

本發明提供了一種低壓啟動電路，其能夠消除啟動階段的浪涌電流，降低器件需要的耐壓值，同時減少芯片的面積，其包括電壓檢測模塊、低壓振蕩器、電荷泵、啟動功率管MN0、主功率管MN1、功率管MP、電感、邏輯和驅動電路模塊，其特征在于：所述電路還包括過流保護模塊。

技術領域

本發明屬于集成電路技術領域，尤其涉及一種低壓啟動電路。

背景技術

近年來，便攜式電子設備和物聯網(IoT)的興起使得電源管理芯片的需求量大大提升，其中應用最多的就是DC-DC芯片。上述設備的小型化趨勢也促使DC-DC芯片朝著小型化發展。并且減小設備尺寸的有效方法之一是使用單電池供電，而單電池的電壓最低至0.8V，為了保證設備的使用壽命，需要低壓啟動電路來降低DC-DC芯片的最小工作電壓。同時，在DC-DC芯片的啟動過程中，電感上容易產生較大浪涌電流，需要合適的啟動電路來消除浪涌電流。

傳統的啟動技術是讓恒定電流對片外電容充電以限制開關的占空比，但是這需要額外片外電容，增大了BOM成本。為了提高集成度，現有技術使用微小電源對片內電容進行充電。同時通過DAC電路控制V_REF緩慢上升，從而減小輸出電壓的過沖。但是以上的現有技術無法消除初始啟動階段的浪涌電流，當輸入電壓較高時，其浪涌電流依然較大。

發明內容

為了解決現有的DC-DC芯片中低壓啟動電路存在無法消除初始啟動階段的浪涌電流的問題，本發明提供了一種低壓啟動電路，其能夠消除啟動階段的浪涌電流，降低器件需要的耐壓值，同時減少芯片的面積。

其具體技術方案如下：

一種低壓啟動電路，其包括電壓檢測模塊、低壓振蕩器、電荷泵、啟動功率管MN0、主功率管MN1、功率管MP、電感、邏輯和驅動電路模塊，其特征在于：所述電路還包括過流保護模塊；

所述電壓檢測模塊的的輸入端連接輸入電壓VIN和輸出電壓VOUT，其輸出端分別與低壓振蕩器、邏輯和驅動電路模塊連接；所述低壓振蕩器的輸出端連接過流保護模塊；所述過流保護模塊的輸出端分別連接電荷泵、邏輯和驅動電路模塊；所述電荷泵的輸出端連接啟動功率管MN0的柵極；所述啟動功率管MN0的漏極連接電感的輸出端，其源極接地；所述邏輯和驅動電路模塊的第一輸出端連接功率管MP的柵極，其第二輸出端連接主功率管MN1的柵極；所述主功率管MN1的漏極連接電感的輸出端，其源極接地；所述電感的輸入端連接輸入電壓VIN，其輸出端連接功率管MP的源極；所述功率管MP的漏極連接輸出電壓VOUT，并且其漏極通過電容COUT接地。

所述過流保護模塊具體包括放大器AMP，所述放大器AMP的正輸入端連接MOS管MN1的漏極和電感的輸出端，其負輸入端連接MOS管MN0的漏極，其輸出端連接MOS管MP1和MP2的柵極；所述MOS管MN1的源極接地，其柵極連接ND0；所述MOS管MN0的源極接地，其柵極連接ND0；所述MOS管MP1的源極連接輸入電壓VIN，其漏極連接放大器AMP的負輸入端；所述MOS管MP2的源極連接輸入電壓VIN，其漏極連接比較器CMP的負輸入端；所述比較器CMP的負輸入端通過電阻R1接地，其正輸入端通過電阻R2接地，同時通過恒流源I_B連接輸入電壓VIN，其輸出端輸出信號VLIM。

所述電壓檢測模塊包括輸入電壓檢測模塊和輸出電壓檢測模塊，所述輸入電壓檢測模塊用于檢測輸入電壓值，并根據輸入電壓值來控制電荷泵是否倍壓。

所述輸入電壓檢測模塊具體包括MOS管MP4，所述MOS管MP4的源極連接輸入電壓VIN，其漏極連接MOS管MP5的源極，其柵極與其漏極連接；所述MOS管MP5的源極連接MOS管MP6的源極，其漏極連接反相器的輸入端和MOS管MN3的漏極，其柵極與其漏極連接；所述MOS管MP6的柵極連接反相器的輸出端；所述MOS管MN3的源極接地，其柵極連接偏置電路，流過MN3的電流為I_B。

所述啟動功率管MN0、主功率管MN1均采用P型MOS管，所述功率管MP采用N型MOS管。