專利名稱：一種快速啟動(dòng)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種快速啟動(dòng)電源，尤其涉及一種用于交流-直流節(jié)能燈功率芯 片的快速啟動(dòng)電源。
背景技術(shù)：
在AC-DC節(jié)能燈功率芯片中，220V的交流輸入是唯一的電源。經(jīng)過整流和濾波電路后，一個(gè)高直流電壓(VHV)被用來驅(qū)動(dòng)芯片和節(jié)能燈。在芯片內(nèi)部，所有的邏輯和控制電 路都由低壓的CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)構(gòu)成。所以芯片中會(huì)有一個(gè)內(nèi)部電源(Linear Regulator)將外部輸入的直流高電壓(VHV)轉(zhuǎn)換成直流低電壓(VREG)，以便用來給邏輯和 控制電路供電。為了使內(nèi)部電源的回路穩(wěn)定和減小瞬態(tài)電壓波動(dòng)，一個(gè)大的外部電容會(huì)連 接在內(nèi)部電源的輸出端。由于有這個(gè)大電容的存在，內(nèi)部電容的反饋回路得到了很好的補(bǔ) 償，并且瞬態(tài)電壓的波動(dòng)也可以被過濾掉。所以說，內(nèi)部電源的穩(wěn)定和負(fù)載調(diào)控是由外接大 電容來保證的。另一方面，外部大電容的存在會(huì)延長(zhǎng)芯片在上電時(shí)的啟動(dòng)時(shí)間。在上電啟動(dòng)時(shí)，內(nèi) 部電源需要很長(zhǎng)的一段時(shí)間來對(duì)外部大電容進(jìn)行充電直至到達(dá)所設(shè)定的電壓值。一般情況 下，整個(gè)啟動(dòng)需要花費(fèi)幾百個(gè)微秒。可是有些內(nèi)部邏輯和控制電路需要在上電時(shí)立刻被供 電以便對(duì)芯片進(jìn)行初始化。但是，由于內(nèi)部電源的慢速啟動(dòng)特性，不能一上電就立刻進(jìn)行供 電。因此，就需要一個(gè)可以快速啟動(dòng)的電源電路在內(nèi)部電源完全啟動(dòng)之前對(duì)芯片進(jìn)行正確 的初始化。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種快速啟動(dòng)電源，可以在內(nèi)部電源完全啟動(dòng)之前對(duì)芯片進(jìn)行正 確的初始化，使芯片內(nèi)部的邏輯可以得到正確的實(shí)現(xiàn)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種快速啟動(dòng)電源，包含電路連接的偏置電 流電路、初始電壓電路、電壓調(diào)制電路、電流鏡電路和邏輯控制電路；所述的偏置電流電路通過電路連接所述的初始電壓電路、電壓調(diào)制電路和電流鏡 電路，為初始電壓電路、電壓調(diào)制電路和電流鏡電路提供電流，該偏置電流電路是由基準(zhǔn)電 壓電路生成的PTAT (proportional to absolutetemperature正溫度系數(shù)電流)電流來提 供偏置電流；所述的初始電壓電路包含若干串聯(lián)的柵漏端短接的P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體管， 該初始電壓電路由偏置電流電路提供電流，并生成初始電壓輸入到電壓調(diào)制電路，初始電 壓的數(shù)值等于內(nèi)部電路的輸出電壓；所述的電壓調(diào)制電路包含電路連接的升壓器件和降壓器件，升壓器件和降壓器件 對(duì)初始電壓先進(jìn)行升壓，再進(jìn)行降壓，得到快速啟動(dòng)電壓，將此快速啟動(dòng)電壓輸出到邏輯控 制電路；所述的電流鏡電路將偏置電流電路產(chǎn)生的電流提供給邏輯控制電路；[0010]所述的邏輯控制電路分別輸入快速啟動(dòng)電壓和內(nèi)部電路的輸出電壓，該邏輯控制電路輸出最終的復(fù)合電源；上電復(fù)位電路產(chǎn)生的上電復(fù)位信號(hào)是一個(gè)內(nèi)置信號(hào)，用來指明功率芯片的工作區(qū) 間，該復(fù)位信號(hào)輸入邏輯控制電路，在上電啟動(dòng)時(shí)，上電復(fù)位信號(hào)為低電平，在正常工作時(shí)， 上電復(fù)位信號(hào)為高電平；當(dāng)輸入的上電復(fù)位信號(hào)為低電平時(shí)，復(fù)合電源被短接至快速啟動(dòng) 電壓，當(dāng)上電復(fù)位信號(hào)為高電平時(shí)，復(fù)合電源被短接至內(nèi)部電路的輸出電壓。在上電復(fù)位信號(hào)變高之前，只有少數(shù)邏輯和控制電路處于工作狀態(tài)以使芯片正確 初始化，因此快速啟動(dòng)電壓并不需要提供很大的負(fù)載電流。當(dāng)上電復(fù)位信號(hào)變高后，所有的 邏輯和控制電路都將進(jìn)入工作狀態(tài)，負(fù)載需求就會(huì)變大。本實(shí)用新型由于在功率芯片中引入了快速啟動(dòng)電壓，在上電時(shí)，功率芯片內(nèi)部的 邏輯可以得到正確的實(shí)現(xiàn)。復(fù)合電源在啟動(dòng)和正常工作狀態(tài)下可以自動(dòng)的在快速啟動(dòng)電壓 和內(nèi)部電路的輸出電壓之間切換。有了在上電時(shí)可以快速啟動(dòng)的能力，復(fù)合電源可以在上 電復(fù)位信號(hào)變高之前正確的初始化功率芯片，在上電復(fù)位信號(hào)變高之后，復(fù)合電源又可以 給功率芯片內(nèi)的邏輯電路和控制電路進(jìn)行穩(wěn)定的供電。

圖1是本實(shí)用新型提供的一種一種快速啟動(dòng)電源的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下根據(jù)圖1，具體說明本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例如圖1所示，為一種快速啟動(dòng)電源的電路圖；柵端偏置管MP7和PMOS (P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體)管MP8、MP9、MP10組成偏置電 流電路，該柵端偏置管MP7和PMOS管MP8、MP9、MPlO都是由基準(zhǔn)電壓電路(Bandgap)生成 的PTAT電流來提供偏置電流，所述的基準(zhǔn)電壓電路由直流高電壓VHV直接供電，可以快速 啟動(dòng)，以便在上電過程中提供PTAT電流；若干串聯(lián)的柵漏端短接的PMOS管MPl MPX組成初始電壓電路，該初始電壓電路 由偏置電流電路中的MP8提供電流，并生成初始電壓Vl輸入到電壓調(diào)制電路，Vl的數(shù)值為 3. 3V或5V，接近內(nèi)部電路的輸出電壓VREG ；NMOS (N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體)管麗1和麗2組成電壓調(diào)制電路，升壓器件麗1 將初始電壓Vl提升一個(gè)柵源電壓VGS_MN1，得到電壓V2，降壓器件麗2又將V2降低一個(gè)柵 源電壓VGS_MN2，得到快速啟動(dòng)電壓VPRE，將此快速啟動(dòng)電壓VPRE輸出到邏輯控制電路；由于麗2的源端是一個(gè)低阻抗的點(diǎn)，所以快速啟動(dòng)電壓VPRE就可以被用來在上電 啟動(dòng)時(shí)對(duì)功率芯片進(jìn)行初始化；快速啟動(dòng)電壓VPRE的電壓值定義如下VPRE = V1+VGS_MN1-VGS_MN2 ；跟據(jù)快速啟動(dòng)電壓VPRE的負(fù)載電流，工藝偏差，溫度漂移等具體情況，通過調(diào)整 麗1，麗2的尺寸和麗1的偏置電流12，快速啟動(dòng)電壓VPRE可以幾乎等于初始電壓VI，并且 接近內(nèi)部電路的輸出電壓VREG ；MN4,麗5和MP6組成電流鏡電路將偏置電流電路產(chǎn)生的PTAT電流提供給邏輯控制電路； 匪OS管MN3，PMOS管MP3，反向器INVl和INV2，開關(guān)PMOS管MP4和MP5組成邏輯 控制電路，麗3的柵極端輸入上電復(fù)位電路提供的上電復(fù)位信號(hào)POR，MP4的漏極端輸入快 速啟動(dòng)電壓VPRE，MP5的漏極端輸入內(nèi)部電路的輸出電壓VREG，MP4和MP5的源級(jí)端輸出 最終的復(fù)合電源VDD ；當(dāng)上電復(fù)位信號(hào)POR為0時(shí)，麗3的漏級(jí)端電壓V3被抬高到1，反向 器INV2的輸出信號(hào)PWR_NRDY為1，反向器INVl的輸出信號(hào)PWR_RDY為0，MP4導(dǎo)通而MP5 截止，因此復(fù)合電源VDD被短接至快速啟動(dòng)電壓VPRE，當(dāng)POR為1時(shí)，V3被拉低到0，信號(hào) PWR_NRDY為0，信號(hào)PWR_RDY為1，MP5導(dǎo)通，而MP4截止，VDD被短接至VREG。上電復(fù)位信號(hào)POR是一個(gè)內(nèi)置信號(hào)，用來指明功率芯片的工作區(qū)間。在上電啟動(dòng) 時(shí)，POR為低電平，在正常工作時(shí)，POR為高電平。在POR變高之前，只有少數(shù)邏輯和控制電 路處于工作狀態(tài)以使芯片正確初始化，因此快速啟動(dòng)電壓VPRE并不需要提供很大的負(fù)載 電流。當(dāng)POR變高后，所有的邏輯和控制電路都將進(jìn)入工作狀態(tài)，負(fù)載需求就會(huì)變大。所述的邏輯控制電路由快速啟動(dòng)電壓VPRE來供電，功率芯片內(nèi)的其他邏輯電路 和控制電路都由復(fù)合電源VDD來供電；由于在功率芯片中引入了快速啟動(dòng)電壓VPRE，在上電時(shí)，功率芯片內(nèi)部的邏輯可 以得到正確的實(shí)現(xiàn)。復(fù)合電源VDD在啟動(dòng)和正常工作狀態(tài)下可以自動(dòng)的在快速啟動(dòng)電壓 VPRE和內(nèi)部電路的輸出電壓VREG之間切換。有了在上電時(shí)可以快速啟動(dòng)的能力，復(fù)合電 源VDD可以在上電復(fù)位信號(hào)POR變高之前正確的初始化功率芯片，在上電復(fù)位信號(hào)POR變 高之后，復(fù)合電源VDD又可以給功率芯片內(nèi)的邏輯電路和控制電路進(jìn)行穩(wěn)定的供電。盡管本實(shí)用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上 述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于 本實(shí)用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附 的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求一種快速啟動(dòng)電源，其特征在于，包含電路連接的偏置電流電路、初始電壓電路、電壓調(diào)制電路、電流鏡電路和邏輯控制電路；所述的偏置電流電路通過電路連接所述的初始電壓電路、電壓調(diào)制電路和電流鏡電路，為初始電壓電路、電壓調(diào)制電路和電流鏡電路提供電流；所述的初始電壓電路由偏置電流電路提供電流，并生成初始電壓V1輸入到電壓調(diào)制電路；所述的電壓調(diào)制電路包含電路連接的升壓器件和降壓器件，升壓器件和降壓器件對(duì)初始電壓V1先進(jìn)行升壓，再進(jìn)行降壓，得到快速啟動(dòng)電壓VPRE，將此快速啟動(dòng)電壓VPRE輸出到邏輯控制電路；所述的升壓器件采用N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體管MN1，所述的降壓器件采用N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體管MN2；所述的電流鏡電路將偏置電流電路產(chǎn)生的電流提供給邏輯控制電路；所述的邏輯控制電路分別輸入快速啟動(dòng)電壓VPRE和內(nèi)部電路的輸出電壓VREG，該邏輯控制電路輸出最終的復(fù)合電源VDD；上電復(fù)位電路產(chǎn)生的上電復(fù)位信號(hào)POR是一個(gè)內(nèi)置信號(hào)，用來指明功率芯片的工作區(qū)間，該復(fù)位信號(hào)POR輸入邏輯控制電路，在上電啟動(dòng)時(shí)，上電復(fù)位信號(hào)POR為低電平，在正常工作時(shí)，上電復(fù)位信號(hào)POR為高電平；當(dāng)輸入的上電復(fù)位信號(hào)POR為低電平時(shí)，復(fù)合電源VDD被短接至快速啟動(dòng)電壓VPRE，當(dāng)上電復(fù)位信號(hào)POR為高電平時(shí)，復(fù)合電源VDD被短接至內(nèi)部電路的輸出電壓VREG。
2.如權(quán)利要求1所述的一種快速啟動(dòng)電源，其特征在于，所述的偏置電流電路是由基 準(zhǔn)電壓電路生成的正溫度系數(shù)電流來提供偏置電流。
3.如權(quán)利要求2所述的一種快速啟動(dòng)電源，其特征在于，所述的基準(zhǔn)電壓電路由直流 高電壓VHV直接供電，可以快速啟動(dòng)，以便在上電過程中提供PTAT電流。
4.如權(quán)利要求1所述的一種快速啟動(dòng)電源，其特征在于，所述的初始電壓電路包含若 干串聯(lián)的柵漏端短接的P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體管MPl MPX。
5.如權(quán)利要求4所述的一種快速啟動(dòng)電源，其特征在于，所述的初始電壓Vl的數(shù)值等 于內(nèi)部電路的輸出電壓VREG。
6.如權(quán)利要求1所述的一種快速啟動(dòng)電源，其特征在于，所述的升壓器件MNl將初始 電壓Vl提升一個(gè)柵源電壓VGS_MN1，得到電壓V2，降壓器件麗2又將V2降低一個(gè)柵源電壓 VGS_MN2，得到快速啟動(dòng)電壓VPRE，將此快速啟動(dòng)電壓VPRE輸出到邏輯控制電路。
7.如權(quán)利要求6所述的一種快速啟動(dòng)電源，其特征在于，所述的快速啟動(dòng)電壓VPRE的 電壓值定義如下VPRE = V1+VGS_MN1-VGS_MN2。
8.如權(quán)利要求7所述的一種快速啟動(dòng)電源，其特征在于，所述的快速啟動(dòng)電壓VPRE等 于初始電壓VI。
9.如權(quán)利要求1所述的一種快速啟動(dòng)電源，其特征在于，所述的邏輯控制電路包含電 路連接的N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體管MN3，P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體管MP3，反向器INVl和 INV2,開關(guān)P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體管MP4和MP5 ；MN3的柵極端輸入上電復(fù)位電路提供的上電復(fù)位信號(hào)P0R，MP4的漏極端輸入快速啟動(dòng) 電壓VPRE，MP5的漏極端輸入內(nèi)部電路的輸出電壓VREG，MP4和MP5的源級(jí)端輸出最終的復(fù)合電源VDD ；當(dāng)上電復(fù)位信號(hào)POR為0時(shí)，麗3的漏級(jí)端電壓V3被抬高到1，反向器INV2的輸出信號(hào)PWR_NRDY為1，反向器INVl的輸出信號(hào)PWR_RDY為0，MP4導(dǎo)通而MP5截止，因 此復(fù)合電源VDD被短接至快速啟動(dòng)電壓VPRE，當(dāng)POR為1時(shí)，V3被拉低到0，信號(hào)PWR_NRDY 為0，信號(hào)PWR_RDY為1，MP5導(dǎo)通，而MP4截止，復(fù)合電源VDD被短接至VREG。
專利摘要一種快速啟動(dòng)電源，包含電路連接的偏置電流電路、初始電壓電路、電壓調(diào)制電路、電流鏡電路和邏輯控制電路。本實(shí)用新型由于在功率芯片中引入了快速啟動(dòng)電壓，在上電時(shí)，功率芯片內(nèi)部的邏輯可以得到正確的實(shí)現(xiàn)。復(fù)合電源在啟動(dòng)和正常工作狀態(tài)下可以自動(dòng)的在快速啟動(dòng)電壓和內(nèi)部電路的輸出電壓之間切換。有了在上電時(shí)可以快速啟動(dòng)的能力，復(fù)合電源可以在上電復(fù)位信號(hào)變高之前正確的初始化功率芯片，在上電復(fù)位信號(hào)變高之后，復(fù)合電源又可以給功率芯片內(nèi)的邏輯電路和控制電路進(jìn)行穩(wěn)定的供電。
文檔編號(hào)H05B41/282GK201590935SQ20092028672
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者徐滔, 惠國瑜, 李應(yīng)天, 職春星, 胡永華 申請(qǐng)人:燦芯半導(dǎo)體(上海)有限公司