[发明专利]一种应用于电源管理芯片的功率管软启动电路

说明书

本发明公开一种应用于电源管理芯片的功率管软启动电路，包括待启动的第一功率管，还包括电流源I、电容C、启动控制功率管、电阻R；所述电流源I与电容C连接，启动控制功率管与电流源I和电容C的公共连接端连接；所述启动控制功率管还与电阻R连接，第一功率管连接于启动控制功率管与电阻R的公共连接端；所述电流源I用于对电容C充电，以使启动控制功率管的栅极电压缓慢上升，进而使流经电阻R的电流增加，进而降低第一功率管的栅极电压以对其进行软启动。本发明原理简单、使用方便，可解决电源管理芯片启动时，启动电流过大而导致芯片烧毁或软启动失败等问题，保证芯片启动的稳定性。

技术领域

本发明涉及功率管软启动技术领域，尤其涉及一种应用于电源管理芯片的功率管软启动电路。

背景技术

一般电源管理芯片为了能推动大电流，芯片内部都会有大功率管，以保证提供足够大的输出电流。但是芯片在启动期间，由于输出电容的电位尚未到达设定电压，如果不做任何处理，则芯片内的功率管会全开，以最大电流对输出电容充电，直至设定的电压。但当充电电流过大时，芯片本身可能因功率过大而烧毁，此外，充电电流过大，表示会对输入电源抽取大电流，也可能使输入电源烧毁或导致电压异常，进而造成启动失败。因此，电源管理芯片在启动时通常会加入软启动电路，以降低启动时的充电电流。

如图1所示，是一个两倍压charge pump(电荷泵)的电路图，其输出电压VOUT可由电阻R1和R2设定，VOUT＝VREF/R1*(R1+R2)。该电路工作时，分为两个阶段，在第一阶段时，P2、P3关闭，P1、N1打开，将VC1的电压充电至VDD电压；在第二阶段时，P1、N1关闭，P2、P3打开，将VC2电压下降至VDD电压，VC1电压下降至VOUT电压，此时，因VC1、VC2的跨压是VDD，且VC2被下降至VDD，所以VC1的电压为2倍VDD电压，并且将多余的电荷倒至COUT，使VOUT电压抬升。另外，P1 CTRL模块(控制模块)在第一阶段时，会根据FB和VREF电压，决定P1_ON的电压为高或是低，当FB电压比VREF电压高，表示VOUT电压比设定电压高，P1_ON电压为低，因此CK_P1电压为高，P1不会开启；当FB电压比VREF电压低时，表示VOUT电压比设定电压低，P1_ON电压为高，CK_P1电压拉低，进而可开启P1，对电容CFLY充电，而在第二阶段时，会将电容CFLY上的电荷倒至COUT，为VOUT补充电荷。简单说，当FB电压大于VREF电压时，P1不会开启，因此不会对VOUT补充电荷，若VOUT被抽载下降时，FB会跟着下降；当FB电压低于VREF电压时，P1在第一阶段时开启，并且在第二阶段对VOUT补电荷，直至FB电压上升至比VREF电压高。

由上述说明可看出，若电路刚启动时，VOUT电压为0V，FB电压较VREF电压低，因此P1在第一阶段时会开启，并且全力输出，此时就可能造成VDD电流过大，使芯片有烧毁的风险，因此，需要加入软启动电路，避免芯片的启动电流过大。

目前，常见的软启动方式的原理都是在启动时让VREF电压慢慢上升，以分散对VOUT充电的电流，有以下两种实现方式：

1)如图2所示，用数字方式实现，让VREF电压一阶一阶往上升，每升一阶，因FB电压比VREF电压低，P1会开动，直至FB电压上升至VREF电压，等VREF电压又爬升一阶时，P1再次开启，因此，可以看到IVDD电流(流经VDD的电流)都集中在VREF电压爬升时，其它时间没有电流；

2)如图3所示，用模拟方式实现，VREF电压以等速向上爬升，当FB电压比VREF电压低时，就开启P1以对VOUT充电，直至FB电压追上VREF电压，相较于数字方式，该模拟方式虽然也有分散电流效果，但IVDD电流大小较不一致，且FB电压每次爬升高度也会有高有低，较不规律。

上述两种方式虽然都可以分散启动时的充电电流，但是在对VOUT充电时，P1为全开状态，因此，还是会有一根一根的瞬间大电流，若该瞬间大电流过大，依然可能会导致芯片烧毁或是软启动失效。

发明内容