[发明专利]一种线性补偿的RC充电结构

说明书

技术领域

本发明涉及电子系统设计、半导体集成电路，具体涉及各种斜坡补偿、电压斜坡信号产生以及大功率电源控制器的产品应用。

背景技术

在传统的设计中，RC串联所实现的电容C上的电压信号为斜率变化的信号，对于需要线性上升的斜坡电压信号，一般需要用到恒定的电流源，提高了电路复杂度，增加了成本。而且，如果需要斜坡电压信号与电阻R上的电压相关，则此时的电流源复杂度又会提高。比如，在自适应导通时间的DC-DC控制器中，需要产生一个与电源电压成正比的电流信号，来确定不同输入电压下的功率管导通时间。如果采用恒定的电流源方式实现，则此电流源不仅要恒定，而且需要与电源电压保持一致，致使该电流源需要进行精密的设计。本发明正是针对这类应用提出对普通的RC充电进行补偿实现恒流源充电。自适应导通时间的DC-DC控制器只是其中的一个简单的应用，本文所提出的发明并不仅仅适用于这一领域，其它需要用到斜坡电压信号或恒流源充电的场合均可采用该方案。

发明内容

针对当前各种电子系统对斜坡电压信号或恒流源充电的特殊要求，本发明提出了一种线性补偿的RC充电结构。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

如附图1所示，一种线性补偿的RC充电结构，电阻R的一端70接电源电压或基准电压信号，电容C的一端接地，电阻R与电容C的另外一端作为公共端接在一起。当串联的电阻R与电容C上加入恒定的电压信号后，电容C上的电压开始上升，初始时刻充到电容C的电流为电压信号与电阻R的比值。随着电容C上的电压开始上升，充到电容C上的电流开始下降，致使电容C上的电压上升斜率变小。通过分析，可以发现此处电容C上比初始时刻减小的电流正是与电容C上升的电压信号有关，所以可以将电容C上升的电压检测出来，然后转换成电流叠加到电容C上，使电容C上的充电电流始终保持一致，则电容C上的电压上升斜率也保持不变，实现线性上升。通过此项技术，在简化电路设计和提高集成度的同时，更加有效地线性控制了RC充电结构，可以广泛地应用于各种需要线性斜坡电压的产品中。

上述方案中，所述电容电压检测电路的作用主要是用来检测电容C上的电压上升。初始时刻，即电容C两端的电压为零时，即将充电的电流值为电压信号与电阻R的比值。所述电容C上的充电电流开始下降主要是因为当电容C上的电压开始上升时，电阻R两端的电压开始变小，使流过电阻的电流开始随之减小，即充电到电容C上的电流开始减小，且减小的量值正是电容C上的电压与电阻R的比值，此处的电压检测电路也正是用来检测电容C上的电压。

所述电压-电流转换电路是将电容C上减小的电流补偿回来，因为随着电容C上的电压上升，充到电容C上的电流也在减小。通过上述电压检测电路检测到电容C上的电压后，此处再将该电压转换为电流，加到电容C上，使其减小的电流又重新补偿回来，实现了线性控制。

本发明通过实时检测电容C上的上升电压，然后将其转换为电流信号叠加到电容上，使电容C上减小的电流又精确地补偿回来，实现了电阻电容的线性充电结构，且电路实现简单，精确度容易保证，可靠性较高。

附图说明

图1为本文发明的线性补偿的RC充电结构。

图2为本文发明的一种具体实现实例。

图3为电容上的电压随时间变化示意图。

图4为电容上的电流随时间变化示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明的线性补偿的RC充电结构，图2为一种具体的实现实例。

如图2所示，电阻10与电容20串联形成RC充电回路，电阻的一端接输入电压信号VIN，电容的一端接地。PMOS管30与40以及NMOS管60与70构成电压检测电路；电阻80用来实现电压-电流转换，且电阻80的值与电阻10的值相等。

PMOS管30与40的源极与栅极分别接在一起，且源极均接到电源电压上，栅极同接到PMOS管30的漏极。NMOS管70的漏极接到PMOS管30的漏极，源极接到电阻10与电容20的公共端90，栅极与NMOS管60的栅极接到一起。NMOS管60的漏极与栅极同接到PMOS管40的漏极，NMOS管60的源极接到电阻80的一端。电阻80的另一端接到地上。

微电流源50接到NMOS管60与70的栅极，用于启动电容电压检测电路，之后为了确保精确性，微电流源50被关断。

当输入电压V_IN上电后，经过电阻10对电容20进行充电，初始时刻经过信号线100的充电电流为：