一種超低壓啟動電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種超低壓啟動電路，包括外部電源、第一電流源、第一P型半導體器件、第一電阻、電壓感應模塊和電源轉換模塊；其中，第一P型半導體器件包括：第一端口、第二端口及第三端口，且第一端口及第一電流源的正極均與外部電源相連，第二端口與第一電流源的負極相連，第三端口分別與電壓感應模塊和電源轉換模塊相連，且第一電阻的一端與第一電流源的負極相連，第一電阻的另一端接地。本發(fā)明的方案在LED芯片內部電源未產生時，外部電源可快速給基準等關鍵模塊提供合適的電源電壓，并可在內部電路正常后關閉該啟動電路，簡化了基準和內部電源等模塊的設計難度。
【專利說明】
一種超低壓啟動電路
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及電子電路技術領域，尤其涉及一種超低壓啟動電路。
【背景技術】
[0002]針對高壓發(fā)光二極管(HV LED)的線性LED驅動技術，需要低壓啟動的電路以提高整體電路的效率，在無需電解電容的條件下，交流信號直接輸入，LED芯片并聯于HV LED的兩端，通過并聯三個LED芯片來工作，在此情況下，芯片的啟動電壓越小越好。
[0003]—般的做法是芯片內有獨立一路低精度基準源由充電源供電并用于判斷充電源的插入，另有獨立一路高精度基準源在芯片退出待機模式后開始工作。這種方法的缺點是電路規(guī)模大，控制復雜，且兩路基準源間的精度誤差不能過大，尤其是充電源為高壓時，上述方案還需要增加高壓低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)以提供合適的電源給內部電路和高精度基準，由此導致基準電路的啟動難以設計。
[0004]其他的做法還包括使用穩(wěn)壓二極管等器件搭建鉗位電路，用于產生低壓電源給內部電路等電路供電，這種方法的缺點是需要有特殊器件的工藝支撐，并且此類電路的電源抑制比特性很差，直接給基準和內部電路供電會惡化芯片的性能。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種超低壓啟動電路，能夠給基準電路供電，并在內部產生電源后自動關閉。
[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0007]依據本發(fā)明的一個方面，提供了一種超低壓啟動電路，包括:
[0008]外部電源、第一電流源、第一 P型半導體器件、第一電阻、電壓感應模塊和電源轉換豐吳塊；
[0009]其中，所述第一 P型半導體器件包括:第一端口、第二端口及第三端口，且所述第一端口及所述第一電流源的正極均與所述外部電源相連，所述第二端口與所述第一電流源的負極相連，所述第三端口分別與所述電壓感應模塊和所述電源轉換模塊相連，且所述第一電阻的一端與所述第一電流源的負極相連，所述第一電阻的另一端接地；
[0010]所述第一P型半導體器件導通時，所述第一P型半導體器件的第三端口輸出的電壓為所述電源轉換模塊供電，且當所述電壓感應模塊感應到所述第一 P型半導體器件的第三端口的電壓大于預設電壓值時，所述電壓感應模塊控制所述第一電流源中的電流增大，使得所述第一 P型半導體器件的第一端口的電壓與所述第二端口的電壓之差小于所述第一 P型半導體器件的開啟電壓，所述第一 P型半導體器件截止。
[0011 ] 其中，所述第一 P型半導體器件為P型場效應管，所述P型場效應管的源極與所述外部電源連接，所述P型場效應管的柵極與所述第一電流源的負極相連，所述P型場效應管的漏極與所述電壓感應模塊相連。
[0012]其中，所述第一電流源包括:第二 P型場效應管和第三P型場效應管，且所述第二P型場效應管的源極和所述第三P型場效應管的源極均與所述外部電源相連，所述第二 P型場效應管的柵極與所述第三P型場效應管的柵極相連，所述第二 P型場效應管的漏極與所述第一 P型半導體器件的第三端口相連，所述第三P型場效應管的漏極與所述電壓感應模塊相連，且所述第三P型場效應管的柵極與所述第三P型場效應管的漏極相連。
[0013]其中，所述電壓感應模塊包括:第二電阻、第三電阻及第一 N型場效應管；
[0014]其中，所述第二電阻的一端與所述第一 P型半導體器件的第三端口相連，所述第二電阻的另一端分別與所述第一 N型場效應管的柵極和所述第三電阻的一端相連，所述第三電阻的另一端及所述第一 N型場效應管的源極均接地，所述第一 N型場效應管的漏極與所述第一電流源的負極相連；
[0015]當所述第一 P型半導體器件的第三端口的電壓大于預設電壓值時，所述第一 N型場效應管的柵極電壓增大，所述第一電流源的電流增大，使得所述第一 P型半導體器件的第一端口的電壓與所述第二端口的電壓之差小于所述第一 P型半導體器件的開啟電壓，所述第一P型半導體器件截止。
[0016]其中，所述電壓感應模塊還包括:第二 N型場效應管及第二電流源，且所述第二電流源的正極與所述第一電流源的負極相連，所述第二電流源的負極與所述第二 N型場效應管的漏極相連，所述第二 N型場效應管的源極接地，所述第二 N型場效應管的柵極接入一用于控制第二 N型場效應管開啟與關閉的控制信號；
[0017]其中，所述控制信號的電壓與所述第二 N型場效應管的源極電壓之差大于或等于所述第二 N型場效應管的開啟電壓時，所述第二 N型場效應管導通，所述第一電流源的電流值增大，且所述第一 P型半導體器件的第一端口電壓與所述第二端口的電壓之差小于所述第一 P型半導體器件的開啟電壓，所述第一 P型半導體器件截止；
[0018]所述控制信號的電壓與所述第二 N型場效應管的源極電壓之差小于所述第二 N型場效應管的開啟電壓時，所述第二 N型場效應管截止。
[0019]其中，所述電源轉換模塊包括:
[0020]第一輸入端口、第二輸入端口及輸出端口，其中所述第一輸入端口與所述第一 P型半導體器件的第三端口相連，所述第二輸入端口與一供電電源相連，所述輸出端口根據算法選擇所述第一輸入端口或所述第二輸入端口的信號并輸出。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:
[0022]本發(fā)明實施例的超低壓啟動電路，在上電啟動時，外部電源使得第一 P型半導體器件導通直接給LED芯片內部供電，當第一 P型半導體器件的第三端口的電壓上升到一定程度時，電壓感應模塊控制關閉第一 P型半導體器件，轉換為通過電源轉換模塊內部產生的電源為LED芯片內部供電，實現了快速給基準等關鍵模塊提供合適的電源電壓，并可在內部電路正常后關閉該啟動電路，簡化了基準和內部電源等模塊的設計難度。
【附圖說明】
[0023]圖1表不本發(fā)明實施例的超低壓啟動電路的原理圖之一；
[0024]圖2表示本發(fā)明實施例的超低壓啟動電路的原理圖之二 ；
[0025]圖3表示本發(fā)明實施例的超低壓啟動電路的原理圖之三。
[0026]其中圖中:Vdd_ext、外部電源；pml、第一 P型半導體器件；R1、第一電阻；VS、電壓感應模塊；PM、電源轉換模塊；pmlOl、第一端口 ；pml02、第二端口 ；pml03、第三端口 ；11、第一電流源；pm2、第二 P型場效應管；pm3、第三P型場效應管；R2、第二電阻；R3、第三電阻；nml、第一 N型場效應管；nm2、第二 N型場效應管；12、第二電流源；ctrl、控制信號；LD0、低壓差線性穩(wěn)壓器；BP、帶隙基準模塊；int1、第一輸入端口 ；int2、第二輸入端口 ；out、輸出端口。
【具體實施方式】
[0027]下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠將本公開的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。
[0028]依據本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種超低壓啟動電路，如圖1所示，該電路包括:
[0029]外部電源Vdd_ext、第一電流源11、第一 P型半導體器件pml、第一電阻Rl、電壓感應模塊VS和電源轉換模塊PM ;
[0030]其中，所述第一 P型半導體器件pml包括:第一端口 pmlOl、第二端口 pml02及第三端口 pml03，且所述第一端口 pmlOl及所述第一電流源Il的正極均與所述外部電源Vdd_ext相連，所述第二端口 pml02與所述第一電流源Il的負極相連，所述第三端口 pml03分別與所述電壓感應模塊VS和所述電源轉換模塊PM相連，且所述第一電阻Rl的一端與所述第一電流源Il的負極相連，所述第一電阻Rl的另一端接地。
[0031 ] 本發(fā)明實施例的超低壓啟動電路，屬于LED芯片的一部分，用于給LED芯片內部的基準電路供電，并在內部產生電源后自動關閉。
[0032]本發(fā)明實施例的超低壓啟動電路，在上電啟動時，所述第一P型半導體器件pml導通，所述第一 P型半導體器件pml的第三端口 pml03輸出的電壓為所述電源轉換模塊PM供電，且當所述電壓感應模塊VS感應到所述第一 P型半導體器件pml的第三端口 Pml03的電壓大于預設電壓值時，所述電壓感應模塊VS控制所述第一電流源Il中的電流增大，使得所述第一 P型半導體器件pml的第一端口 pmlOl的電壓與所述第二端口 pml02的電壓之差小于所述第一 P型半導體器件pml的開啟電壓，所述第一 P型半導體器件pml截止。
[0033]如圖1所示，當電壓感應模塊VS檢測到第三端口 pml03輸出的電壓Vdd_temp超過一定閾值后，會通過調整第一電流源Il的電流，將第一電阻Rl上的電壓抬升，從而關閉第一 P型半導體器件pml，防止VdcLtemp繼續(xù)上升燒毀內部電路。
[0034]如圖1所示，其中的電源轉換模塊PM用于選擇Vdd_temp或其他電源Vdd_int作為最終的輸出電壓Vdd_f inal來為芯片內部電路供電，其中電源Vdd_int可以是外部的電源供電，或者是芯片內其他模塊的輸出。即，當第一 P型半導體器件pml導通時，電源轉換模塊PM選擇Vdd_temp來為芯片內部電路供電；當第一半導體器件pml截止時，電源轉換模塊PM選擇Vdd_int或外部的電源來供電。
[0035]可選地，所述第一 P型半導體器件pml為P型場效應管，所述P型場效應管的源極與所述外部電源VdcLext連接，所述P型場效應管的柵極與所述第一電流源Il的負極相連，所述P型場效應管的漏極與所述電壓感應模塊VS相連。
[0036]當然，可以理解的是，本發(fā)明實施例的超低壓啟動電路中，第一 P型半導體器件pml還可為PNP型三極管。若第一 P型半導體器件pml為PNP型三極管，則PNP三極管的發(fā)射極與外部電源Vdd_ext連接，PNP型三極管的基極與第一電流源Il的負極相連，PNP型三極管的集電極與電壓感應模塊VS相連，則從PNP型三極管的集電極輸出電壓VdcLtemp。
[0037]可選地，如圖2所示，所述第一電流源Il包括:第二 P型場效應管pm2和第三P型場效應管pm3，且所述第二 P型場效應管pm2的源極和所述第三P型場效應管pm3的源極均與所述外部電源VdcLext相連，所述第二 P型場效應管pm2的柵極與所述第三P型場效應管pm3的柵極相連，所述第二 P型場效應管pm2的漏極與所述第一 P型半導體器件pml的第三端口 pml03相連，所述第三P型場效應管pm3的漏極與所述電壓感應模塊VS相連，且所述第三P型場效應管pm3的柵極與所述第三P型場效應管pm3的漏極相連。
[0038]當然，可以理解的是，本發(fā)明實施例的超低壓啟動電路中，并不具體限定第一電流源Il的電路形式。
[0039]可選地，如圖2和圖3所示，所述電壓感應模塊VS包括:第二電阻R2、第三電阻R3及第一 N型場效應管nml。其中，所述第二電阻R2的一端與所述第一 P型半導體器件pml的第三端口 pml03相連，所述第二電阻R2的另一端分別與所述第一 N型場效應管nml的柵極和所述第三電阻R3的一端相連，所述第三電阻R3的另一端及所述第一N型場效應管nml的源極均接地，所述第一 N型場效應管nml的漏極與所述第一電流源Il的負極相連。
[0040]其中，第二電阻R2和第三電阻R3組成分壓網絡，所以當第一 P型半導體器件pml的第三端口 pml03的電壓，即Vdd_temp，大于預設電壓值時，所述第一 N型場效應管nml的柵極電壓增大，所述第一電流源Il的電流增大，使得所述第一 P型半導體器件pml的第一端口 pmlOl的電壓與所述第二端口 pml02的電壓之差小于所述第一 P型半導體器件pml的開啟電壓，所述第一 P型半導體器件pml截止。
[0041]可選地，如圖2所示，所述電壓感應模塊VS還包括:第二 N型場效應管nm2及第二電流源12，且所述第二電流源12的正極與所述第一電流源Il的負極相連，所述第二電流源12的負極與所述第二 N型場效應管nm2的漏極相連，所述第二 N型場效應管nm2的源極接地，所述第二 N型場效應管nm2的柵極接入一用于控制第二 N型場效應管nm2開啟與關閉的控制信號ctrl。
[0042]當電壓感應模塊VS增加第二 N型場效應管nm2和第二電流源12，且在第二 N型場效應管nm2的柵極增加一控制信號ctrl時，若該控制信號ctrl的電壓與第二 N型場效應管nm2的源極電壓之差大于或等于所述第二 N型場效應管nm2的開啟電壓時，所述第二 N型場效應管nm2導通，所述第一電流源Il的電流值增大，且所述第一 P型半導體器件pml的第一端口 pmlOl電壓與所述第二端口 pml02的電壓之差小于所述第一 P型半導體器件pml的開啟電壓，所述第一 P型半導體器件pml截止，即通過外接的控制信號ctrl可以強制關閉本發(fā)明實施例的超低壓啟動電路。當控制信號ctrl的電壓與所述第二 N型場效應管nm2的源極電壓之差小于所述第二 N型場效應管nm2的開啟電壓時，所述第二 N型場效應管nm2截止，即此時并不影響本發(fā)明實施例的超低壓啟動電路的正常工作。
[0043]可選地，如圖2所示，所述電源轉換模塊PM包括:
[0044]第一輸入端口 int1、第二輸入端口 int2及輸出端口 out，其中所述第一輸入端口inti與所述第一 P型半導體器件pml的第三端口 pml03相連，所述第二輸入端口 int2與一供電電源相連，所述輸出端口 out根據算法選擇所述第一輸入端口 inti或所述第二輸入端口 int2的信號并輸出。
[0045]在本發(fā)明實施例的超低壓啟動電路中，對于電源轉換模塊PM選擇相應信號進行輸出所依據的算法，可以是選擇第一輸入端口 int和第二輸入端口 int2中的最高者后輸出。其中，第一輸入端口 inti與第二輸入端口 int2也可短接后，從輸出端口 out中輸出第一輸入端口 int和第二輸入端口 int2中的信號最高者。
[0046]其中，VdcLtemp可與其他內部電源短接，具體地，如圖3所示，低壓差線性穩(wěn)壓器LDO與所述外部電源VdcLext相連，且所述低壓差線性穩(wěn)壓器LDO的輸出端與所述第一 P型半導體器件pml的第三端口 pml03短接后，與所述帶隙基準模塊BP相連，所述帶隙基準模塊BP的輸出端與所述低壓差線性穩(wěn)壓器LDO相連。
[0047]如圖3所示的電路，在啟動時，LDO的輸出電壓不足以為帶隙基準模塊BP供電，則外部電源Vdd_ext通過第一 P型半導體器件pml的導通產生Vdd_temp為帶隙基準模塊BP供電，當VdcLtemp上升到設定的閾值后，電壓感應模塊VS控制第一電流源Il的電流增大，貝1J第一電阻Rl的壓降增大，第一 P型半導體器件pml的第一端口 pmlOl電壓與第二端口 pml02的電壓之差小于第一 P型半導體器件pml的開啟電壓，則第一 P型半導體器件pml截止，該啟動電路關閉，此后由低壓差線性穩(wěn)壓器LDO輸出的電壓為帶隙基準模塊BP供電。即，當VdcLtemp為帶隙基準模塊BP供電并使基準電壓正常后，低壓差線性穩(wěn)壓器LDO會開始作其輸出，并穩(wěn)定到更高閾值強制所述電壓感應模塊VS關閉該超低壓啟動電路。
[0048]以上所述的是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出對于本技術領域的普通人員來說，在不脫離本發(fā)明所述的原理前提下還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也在本發(fā)明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種超低壓啟動電路，其特征在于，包括: 外部電源、第一電流源、第一 P型半導體器件、第一電阻、電壓感應模塊和電源轉換模塊； 其中，所述第一 P型半導體器件包括:第一端口、第二端口及第三端口，且所述第一端口及所述第一電流源的正極均與所述外部電源相連，所述第二端口與所述第一電流源的負極相連，所述第三端口分別與所述電壓感應模塊和所述電源轉換模塊相連，且所述第一電阻的一端與所述第一電流源的負極相連，所述第一電阻的另一端接地； 所述第一 P型半導體器件導通時，所述第一 P型半導體器件的第三端口輸出的電壓為所述電源轉換模塊供電，且當所述電壓感應模塊感應到所述第一 P型半導體器件的第三端口的電壓大于預設電壓值時，所述電壓感應模塊控制所述第一電流源中的電流增大，使得所述第一 P型半導體器件的第一端口的電壓與所述第二端口的電壓之差小于所述第一 P型半導體器件的開啟電壓，所述第一 P型半導體器件截止。2.如權利要求1所述的超低壓啟動電路，其特征在于，所述第一P型半導體器件為P型場效應管，所述P型場效應管的源極與所述外部電源連接，所述P型場效應管的柵極與所述第一電流源的負極相連，所述P型場效應管的漏極與所述電壓感應模塊相連。3.如權利要求1所述的超低壓啟動電路，其特征在于，所述第一電流源包括:第二P型場效應管和第三P型場效應管，且所述第二 P型場效應管的源極和所述第三P型場效應管的源極均與所述外部電源相連，所述第二 P型場效應管的柵極與所述第三P型場效應管的柵極相連，所述第二 P型場效應管的漏極與所述第一 P型半導體器件的第三端口相連，所述第三P型場效應管的漏極與所述電壓感應模塊相連，且所述第三P型場效應管的柵極與所述第三P型場效應管的漏極相連。4.如權利要求1所述的超低壓啟動電路，其特征在于，所述電壓感應模塊包括:第二電阻、第三電阻及第一 N型場效應管； 其中，所述第二電阻的一端與所述第一 P型半導體器件的第三端口相連，所述第二電阻的另一端分別與所述第一 N型場效應管的柵極和所述第三電阻的一端相連，所述第三電阻的另一端及所述第一 N型場效應管的源極均接地，所述第一 N型場效應管的漏極與所述第一電流源的負極相連； 當所述第一 P型半導體器件的第三端口的電壓大于預設電壓值時，所述第一 N型場效應管的柵極電壓增大，所述第一電流源的電流增大，使得所述第一 P型半導體器件的第一端口的電壓與所述第二端口的電壓之差小于所述第一 P型半導體器件的開啟電壓，所述第一 P型半導體器件截止。5.如權利要求4所述的超低壓啟動電路，其特征在于，所述電壓感應模塊還包括:第二N型場效應管及第二電流源，且所述第二電流源的正極與所述第一電流源的負極相連，所述第二電流源的負極與所述第二 N型場效應管的漏極相連，所述第二 N型場效應管的源極接地，所述第二 N型場效應管的柵極接入一用于控制第二 N型場效應管開啟與關閉的控制信號; 其中，所述控制信號的電壓與所述第二N型場效應管的源極電壓之差大于或等于所述第二 N型場效應管的開啟電壓時，所述第二 N型場效應管導通，所述第一電流源的電流值增大，且所述第一 P型半導體器件的第一端口電壓與所述第二端口的電壓之差小于所述第一P型半導體器件的開啟電壓，所述第一 P型半導體器件截止； 所述控制信號的電壓與所述第二 N型場效應管的源極電壓之差小于所述第二 N型場效應管的開啟電壓時，所述第二 N型場效應管截止。6.如權利要求1所述的超低壓啟動電路，其特征在于，所述電源轉換模塊包括: 第一輸入端口、第二輸入端口及輸出端口，其中，所述第一輸入端口與所述第一 P型半導體器件的第三端口相連，所述第二輸入端口與一供電電源相連，所述輸出端口根據算法選擇所述第一輸入端口或所述第二輸入端口的信號并輸出。
【文檔編號】H03K17/687GK105846802SQ201510014238
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年1月12日
【發(fā)明人】過偉, 朱樟明, 趙萌
【申請人】昆山啟達微電子有限公司, 西安電子科技大學昆山創(chuàng)新研究院