一種用于高壓dc-dc電路中的使能啟動電路的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種用于高壓DC-DC電路中的使能啟動電路，本發明利用第一NMOS管的閾值電壓作為第一閾值，當使能比較器的EN腳的電壓低于第一NMOS管的閾值電壓時，關閉整個系統，這樣系統的關斷電流就為零，當EN腳的電壓高于的閾值第一NMOS管電壓時，啟動一個環路，該環路可以提供一個啟動電源供給帶隙基準電路，帶隙基準電路啟動之后就可以提供一個精準的參考電壓給使能比較器，這樣使能比較器就可以監測EN腳的電壓，當EN腳的電壓大于該使能閾值電壓時，就啟動后續的整個DC-DC系統，實現精準使能閾值的功能；同時上述環路可以控制施加到第一NMOS管柵極的電壓，因而可以控制其偏置電流，進而控制使能啟動電路的工作電流，使之恒定，且不隨輸入電壓EN腳電壓的變化而變化。
【專利說明】—種用于高壓DC-DC電路中的使能啟動電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于高壓DC-DC電路中的使能啟動電路，用于高壓DC-DC轉換器類集成電路中，實現零關斷電流和精準的使能閾值以及恒定的工作電流，并且工作電流不隨輸入電壓(VIN)以及使能端(EN)電壓變化。
【背景技術】
[0002]現有的高壓DC-DC轉換器類集成電路中，高壓MOSFET的最大柵源之間電壓Vgs通常只能耐受5V電壓而最大漏源之間電壓Vds可以耐受5V至40V(或者更高)的高壓。由于沒有外部輸入的5V電壓，為了實現精準使能閾值所采用的使能和啟動電路，通常在關斷狀態都需要消耗一定的靜態電流，如ADP2301，在EN = 0時，基準電壓和使能比較器是工作的.或者為了實現零關斷電流而無法實現精準使能閾值，如LM2734，僅僅利用MOSFET的閾值電壓(無法做到精準)實現關斷。另外一種做法足使用高壓JFET(如MP1484)在芯片內部產生5V電壓，這樣既可以實現零關斷電流也可以實現精準使能，但是需要使用高壓JFET，這會增加生產的工藝步驟，增加生產成本。
【發明內容】
[0003]由于現有技術存在的上述問題，本發明的目的是提出一種高壓DC-DC電路中的使能啟動電路，其可解決以上問題。
[0004]為實現上述目的，本發明可通過以下技術方案予以實現:
[0005]一比較器的正向輸入端通過第一電阻Rl施加到第一 NMOS管的柵極，該NMOS管的漏極依次通過源極相連接的第一 PMOS管和第二 PMOS管后連接到帶隙基準電路的輸入端，該帶隙基準電路輸出一參考電壓到所述比較器的反向輸入端；
[0006]所述第一電阻連接第二 NMOS管的漏極，該第二 NMOS管的源極通過第二電阻連接到帶隙基準電路的第三端，該第一 NMOS管的源極通過第三電阻連接所述帶隙基準電路的第三端，所述第二 PMOS管的漏極依次連接第三PMOS管的源極、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管后，該第五NMOS管的源極連接所述該帶隙基準電路的第三端，其中第三PMOS管的漏極與第三NMOS管的漏極相連接，該第三NMOS管的源極與該第四NMOS管的漏極相連接，該第四NMOS管的源極與該第五PMOS管的漏極相連接；
[0007]所述第二 PMOS管的漏極連接第四PMOS管的源極，該第四PMOS管的漏極連接到所述第二 NMOS管的柵極，且該第四PMOS管的漏極通過一恒流源連接到所述帶隙基準電路的第三端，該第四PMOS管的柵極與所述第三PMOS管的柵極相連接；
[0008]以上所述第一 PMOS管、第三PMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管的柵極和漏極相連接。
[0009]作為本發明的進一步特征，所述第一PMOS管的源極和其柵極間，以及所述PMOS管的源極和其柵極間分別設有第四電阻，且該第一 PMOS管的柵極和第二 PMOS管的柵極相連接。[0010]作為本發明的進一步特征，所述比較器的正向輸入端依次通過源極和漏極相連接的第六NMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管和第九NMOS管后，通過該第九NMOS管的源極連接到所述帶隙基準電路的第三端，且該第六、第七、第八、第九的NMOS管的漏極和柵極相連接
[0011]由于采用以上技術方案，本發明的用于高壓DC-DC電路中的使能啟動電路，利用第一 NMOS管的閾值電壓作為第一閾值，當使能比較器的EN腳的電壓低于第一 NMOS管的閾值電壓時，關閉整個系統，這樣系統的關斷電流就為零，當EN腳的電壓高于的閾值第一NMOS管電壓時，啟動一個環路，該環路可以提供一個啟動電源供給帶隙基準電路，帶隙基準電路啟動之后就可以提供一個精準的參考電壓Vbg給使能比較器，這樣使能比較器就可以監測EN腳的電壓，當EN腳的電壓大于該使能閾值電壓時，就啟動后續的整個DC-DC系統，實現精準使能閾值的功能；同時上述環路可以控制施加到第一 NMOS管柵極的電壓，因而可以控制其偏置電流，進而控制使能啟動電路的工作電流，使之恒定，且不隨輸入電壓EN腳電壓的變化而變化。本發明既可以實現零關斷電流，也可以實現精準的使能閾值，同時能夠控制工作電流使之恒定，不隨輸入電壓以及使能端電壓變化，與此同時，不需要使用高壓JFET，使用標準工藝流程和器件即可實現，降低了生產成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]下面根據附圖和具體實施例對本發明作進一步說明:
[0013]圖1為本發明的電路圖
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示，本發明的用于高壓DC-DC電路中的使能啟動電路，一比較器的正向輸入端EN通過第一電阻Rl施加到第一 NMOS管NI的柵極，該NMOS管NI的漏極依次通過源極相連接的第一 PMOS管Pl和第二 PMOS管P2后連接到帶隙基準電路BG的輸入端，該帶隙基準電路BG輸出一參考電壓vbg到比較器的反向輸入端；第一電阻Rl連接第二 NMOS管N2的漏極，該第二 NMOS管N2的源極通過第二電阻R2連接到帶隙基準電路BG的第三端，該第一 NMOS管NI的源極通過第三電阻R3連接帶隙基準電路BG的第三端，第二 PMOS管P2的漏極依次連接第三PMOS管P3的源極、第三NMOS管N3、第四NMOS管N4、第五NMOS管N5后，該第五NMOS管N5的源極連接該帶隙基準電路BG的第三端，其中第三PMOS管P3的漏極與第三NMOS管N3的漏極相連接，該第三NMOS管N3的源極與該第四NMOS管N4的漏極相連接，該第四NMOS管N4的源極與該第五PMOS管P5的漏極相連接；第二 PMOS管P2的漏極連接第四PMOS管P4的源極，該第四PMOS管P4的漏極連接到第二 NMOS管N2的柵極，且該第四PMOS管P4的漏極通過一恒流源連接到帶隙基準電路BG的第三端，該第四PMOS管P4的柵極與第三PMOS管P3的柵極相連接；以上所述第一 PMOS管P1、第三PMOS管P3、第三NMOS管N3、第四NMOS管N4、第五NMOS管N5的柵極和漏極相連接。
[0015]本實施例中，第一 PMOS管Pl的源極和其柵極間，以及所述第二 PMOS管P2的源極和其柵極間分別設有第四電阻R4，且該第一 PMOS管Pl的柵極和第二 PMOS管P2的柵極相連接；比較器的正向輸入端EN依次通過源極和漏極相連接的第六NMOS管N6、第七NMOS管N7、第八NMOS管N8和第九NMOS管N9后，通過該第九NMOS管N9的源極連接到帶隙基準電路BG的第三端，且該第六、第七、第八、第九的NMOS管的漏極和柵極相連接。
[0016]本發明在實施時，EN腳電壓通過電阻Rl施加到NI的柵極，當EN腳電壓低于NI的閾值電壓時，NI中沒有電流通過，因而Pl和P2都處于關斷狀態，BG_VDD為0，帶隙基準電路(BG)處于無電源狀態，因而沒有靜態電流，后續的整個系統也處于關斷狀態，因而沒有靜態電流，實現零關斷電流。
[0017]當EN腳電壓逐漸升高，大于NI的閾值電壓時，NI導通，電流通過NI，電流的大小為(Vg(NI)-Vth(NI))/R3，此電流將Pl導通。P2的電流是Pl的鏡像，該電流先是通過P3/N7/N8/N9，BG_VDD上獲得一定的電壓，因而帶隙基準電路BG開始啟動。帶隙基準電路BG啟動后會分流掉一部分流進P3的電流。P3的電流會鏡像到P4，當EN腳的電壓不太高的時候，P4的電流小于其漏端的電流源，因而N2的柵極電壓較低，N2處于關閉狀態。當EN腳的電壓再繼續上升時，P4的電流也會跟隨上升，直至和其漏端的電流源相等，此時N2開始導通，并將NI的柵極電壓向下拉，以維持環路的平衡。
[0018]在這之后，再繼續升高EN腳的電壓，則不會使得NI?P4中的電流升高，NI的柵極電壓保持恒定，因此實現了恒定的工作電流。
[0019]帶隙基準電路BG啟動之后，Vbg輸出一個精準的參考電壓，供給后面的EN比較器，EN比較器監測EN腳的電壓，當EN腳的電壓高于閾值時，則啟動后續的整個系統，因而實現了精準的使能閾值功能。
[0020]Pl和P2的柵極所接的電阻的作用是使得在NI關斷時，Pl和P2也處于可靠關斷狀態。
[0021]N3，N4，N5，N6的作用是當EN電壓升的過高時，鉗位EN腳的電壓，這樣在實際的應用中，客戶可以通過一個電阻直接將EN腳接到第一 PMOS管和第二 PMOS管的源極VIN(高壓)腳，幫助客戶簡化系統設計。
[0022]P3，N7，N8, N9的作用是鉗位BG_VDD的電壓，使得其電壓大致處于4*Vgs (Vgs指的是N3/N4/N5/P3的柵源電壓。MOS管的柵源電壓可由其電流和閾值電壓大致確定，約為
0.7-1V)的電壓，確保帶隙基準有足夠的電源電壓可以啟動，同時也防止BG_VDD的電壓過聞。
[0023]但是，上述的【具體實施方式】只是示例性的，是為了更好的使本領域技術人員能夠理解本專利，不能理解為是對本專利包括范圍的限制；只要是根據本專利所揭示精神的所作的任何等同變更或修飾，均落入本專利包括的范圍。
【權利要求】
1.一種用于高壓DC-DC電路中的使能啟動電路,其特征在于:一比較器的正向輸入端通過第一電阻Rl施加到第一 NMOS管的柵極，該NMOS管的漏極依次通過源極相連接的第一PMOS管和第二 PMOS管后連接到帶隙基準電路的輸入端，該帶隙基準電路輸出一參考電壓到所述比較器的反向輸入端； 所述第一電阻連接第二 NMOS管的漏極，該第二 NMOS管的源極通過第二電阻連接到帶隙基準電路的第三端，該第一 NMOS管的源極通過第三電阻連接所述帶隙基準電路的第三端，所述第二 PMOS管的漏極依次連接第三PMOS管的源極、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管后，該第五NMOS管的源極連接所述該帶隙基準電路的第三端，其中第三PMOS管的漏極與第三NMOS管的漏極相連接，該第三NMOS管的源極與該第四NMOS管的漏極相連接，該第四NMOS管的源極與該第五PMOS管的漏極相連接； 所述第二 PMOS管的漏極連接第四PMOS管的源極，該第四PMOS管的漏極連接到所述第二 NMOS管的柵極，且該第四PMOS管的漏極通過一恒流源連接到所述帶隙基準電路的第三端，該第四PMOS管的柵極與所述第三PMOS管的柵極相連接； 以上所述第一 PMOS管、第三PMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管的柵極和漏極相連接。
2.根據權利要求1所述的使能啟動電路，其特征在于:所述第一PMOS管的源極和其柵極間，以及所述PMOS管的源極和其柵極間分別設有第四電阻，且該第一 PMOS管的柵極和第二 PMOS管的柵極相連接。
3.根據權利要求1或2所述的使能啟動電路，其特征在于:所述比較器的正向輸入端依次通過源極和漏極相連接的第六NMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管和第九NMOS管后，通過該第九NMOS管的源極連接到所述帶隙基準電路的第三端，且該第六、第七、第八、第九的NMOS管的漏極和柵極相連接。
【文檔編號】H02M1/36GK103762838SQ201410014358
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月13日 優先權日:2014年1月13日
【發明者】秦松 申請人:帝奧微電子有限公司