[发明专利]一种高压启动电路

说明书

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种开关控制器的高压启动电路。

背景技术

交直流转换开关控制器在系统起机时需要加入启动电路，目的是给控制器的电源提供起始电压，直至控制器电源电压能够正常工作。启动电路的结构示意图如图1所示，在上电时，电容器完全放电，因此必须提供一个启动电路对电容器充电，直至电容上电压Vout达到预设参考值。

图2为一现有高压启动电路结构示意图，包含了一个启动晶体管M0，一个电阻R0，一个电阻R1和一个开关晶体管M1。M0的栅源负偏压可以表示为                                                ，其中Io为电容C的充电电流，Ro为电阻R0的阻值，从而保证启动阶段随着Vout电压上升，电容C充电电流能够维持恒定。当Vout电压上升至预设参考值时，产生控制信号201使M1导通，关闭充电电流。然而，图2所示的高压启动电路技术中，充电电流Io恒定是利用电阻R0控制M0的栅源电压实现的。在实际应用中，起机后M1处于导通状态，Vout、R1和M1形成环路。考虑到起机后启动电路部分损耗必须足够小，则R1阻值必须很大，这样就会造成电阻R1在芯片内所占面积太大而不经济。因此，此种设计虽然简单，但并不理想。

图3为另一现有高压启动电路结构示意图，包含了一个启动晶体管M0，一个电荷泵电路和一个开关晶体管M1。当电路启动时，Vout电压为零，电荷泵输出为零，故M0导通。当Vout电压逐渐升高，M0的体效应开始劣化，利用电荷泵电路，使输出较输入电压为高，且输入与输出间具有函数关系，以此消除体效应的影响。当电容器电压到达预设参考值后，控制节点301，使M1导通，以将M0的栅极电压拉低。图3所示的启动电路技术需要实现电荷泵电路，而电荷泵电路的原理是利用电容的充电、放电实现电荷转移，通过开关阵列和振荡器、逻辑电路、比较控制器实现电压提升的。图3所述的现有技术，虽然电路产生的热能损耗比图2电路有所改善，但其电路实现涉及到电荷泵，明显复杂，同时要保证启动结束零电流消耗，电荷泵电路也应关闭，进一步复杂了电路实现，并不能令人满意。

因此，本发明针对现有技术的不足，提出一种高效率的高压启动电路，其可降低功率损耗，并且电路易于实现。

发明内容

本发明的主要目的在于，提出了一种高压启动电路，其可降低功率损耗，电路结构简单。 

本发明的高压启动电路，其包含有一第一晶体管，一第二晶体管，一第三晶体管和一转换电路。第一晶体管具有负阈值电压，而第二晶体管和第三晶体管具有正阈值电压。第一晶体管的漏极连接一输入电源，源极连接一输出端，或第一晶体管的源极与输入电源相连，漏极与输出端相连；第二晶体管的漏极连接第一晶体管的栅极，源极连接地，或第二晶体管的源极与第一晶体管的栅极相连，漏极接地；第二晶体管的栅极接收一控制信号，并根据该控制信号进行切换；第三晶体管的源极或漏极与第一晶体管的栅极相连；转换电路的一输入连接输出端，另一输入连接控制信号，转换电路的一输出连接第三晶体管的漏极或源极，转换电路的另一输出连接第三晶体管的栅极。

当输出端电压未达到预设参考值时，第二晶体截止第三晶体管导通，第一晶体管输出一稳定电流至输出端；当输出端电压达到预设参考值后，第二晶体管导通第三晶体管截止，第一晶体管停止输出该电流。其中，第三晶体管的栅极、漏极或源极电压藉由转换电路通过输出端电容上电压转换得到。所述转换电路的特征在于，其输出信号随着输入信号的增大而增大，并且输出信号电压值小于或等于输入信号电压值。如此，提供第一晶体管栅-源极固定负偏压，使第一晶体管输出固定电流直至输出端电压到达预设参考值。

本发明的高压启动电路的优点：①输出充电电流恒定，防止输出端发生异常时造成充电电流异常而致使电路组件损坏；②电路结构简单，易于实现，减小芯片面积降低了成本；③启动结束后完全关闭启动电路，降低了功率消耗。

与现有技术相比，本发明同时具有如下优点及有益效果：

（1） 本发明输出充电电流恒定，防止输出端发生异常时造成充电电流异常而致使电路组件损坏；

（2） 本发明电路结构简单，易于实现，减小芯片面积降低了成本；

（3） 本发明电路启动结束后完全关闭启动电路，降低了功率消耗。

附图说明

图1高压启动电路的结构示意图。

图2现有技术高压启动电路的一例。

图3现有技术高压启动电路的另一例。