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CN101882864B - 一种上电启动电路及其上电启动方法 - Google Patents

一种上电启动电路及其上电启动方法 Download PDF

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CN101882864B CN2010102140658A CN201010214065A CN101882864B CN 101882864 B CN101882864 B CN 101882864B CN 2010102140658 A CN2010102140658 A CN 2010102140658A CN 201010214065 A CN201010214065 A CN 201010214065A CN 101882864 B CN101882864 B CN 101882864B
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Abstract

一种上电启动电路及其上电启动方法，它是将功率开关管以及控制电路集成于一芯片中，并通过一外接的RC延时电路，利用所述芯片的一个复用管脚来同时实现上电延时控制功能以及电流限流保护功能，所述控制芯片具有至少复用管脚、输入管脚和输出管脚三个管脚，所述复用管脚与所述RC延时电路连接，所述输入管脚与输入电压源连接，所述输出管脚的输出用以给下级连接设备供电，并且所述控制芯片内具有一第一基准电压源；并使得所述上电启动电路在一定的延时时间后开始工作，所述输出管脚处输出一电压信号，所述延时时间由所述第一电容和所述第一基准电压确定；由于上电延时控制和输出限流保护共用所述集成控制芯片的同一个复用管脚，因此使得芯片管脚的数目减小，减小了芯片的体积；并且所述上电启动电路的输出电压按照一定的上升斜率缓慢上升，从而避免了上电时的输出电压的过冲，造成后续电路的损坏或者影响其正常工作。

Description

一种上电启动电路及其上电启动方法
技术领域
本发明涉及的是一种电源的上电启动电路及其上电启动方法，属于一种电子电路。
背景技术
随着便携式电子产品在通信、计算机及消费类电子等领域中的不断增长，对电源管理IC的需求也呈上升趋势，例如典型的DC/DC直流-直流开关电源、AC/DC开关电源等得到了越来越广泛的应用。随着电子系统趋于复杂化，系统对电源电压的上电时序和上电的平稳度提出了更高的要求。
在一个复杂的电子系统，如笔记本电脑中具有多组供电电源。同时每一组供电电源的输出电压又可能同时给多个负载供电。这里的负载通常为电子系统中的数字芯片。每个数字芯片的供电电压都需要较大的滤波电容以保证供电电压的平稳来维持正常工作。为了降低待机损耗，通常会使用一具有启动作用的开关来启动需要的工作状态。另外，为了保证系统正常启动，不同的电源电压上电的时序也是不一样的。这样，就需要启动开关能够调节上电延时时间。
由于滤波电容上的初始电压为零，如果启动开关启动时没有限流，该电容会对供电的电源形成很大的瞬时冲击电流即浪涌电流，特别是大电流的数字芯片需要很大的滤波电容，其冲击电流可达100A以上。在电源接通瞬间如此大的冲击电流幅值，往往会导致开关损坏，而造成开关电源无法正常工作。因此，有必要对启动时的浪涌电流进行限制。
如图1所示的现有的一种实现方案中，其采用由电荷泵CP、信号开关Q、功率开关M、反相器IV以及由电阻和电容组成的RC延时电路组成的拓扑结构来实现上电时间的延迟。当使能信号处于高电平时，信号开关管Q截止，电荷泵CP电容C1持续充电，功率开关管M的栅极电压持续上升，在经过一定的延时时间后，当栅极电压上升到大于功率开关管的阈值电压时，功率开关管M导通，所述上电启动电路输出一电压信号。当使能信号处于低电平时，信号开关管Q导通，功率开关管M截止，所述上电启动电路不工作，没有输出电压。
但是，采用这种实现方法，
(1)所需要的分立的元器件数目较多；各个分立元器件所占用的面积较大；
(2)上电延时由电阻和电容组成的延时电路来控制，由于功率开关管M的栅极阈值电压的离散性，因此延时控制不精确；
(3)上电时，当开关器件瞬间导通或者使能启动信号EN突然增大较大幅值，这都会导致可能会产生较大的浪涌电流，这将给后续供电的芯片中的元器件造成损害，或者浪涌电流可能造成输入电源电压的降低，足以引起使用同一输入电源的其他动力设备瞬间掉电。
可见，采用图1所示的实现方案时，上电延时控制不够准确，并且由于没有限流保护功能，给后级电路的正常工作带来了隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种集成的上电启动电路，其将功率开关管以及控制电路集成于一芯片中，并通过一外接的RC延时电路，利用所述芯片的一个复用管脚来同时实现上电延时控制功能以及电流限流保护功能，并使得所述上电启动电路的输出电压按照一定的上升斜率缓慢上升。
本发明的另一目的在于提供一种上电启动方法，其通过一延时电路和一箝位的基准电压来设定上电启动的延时时间，以及通过将输出电流和复用管脚的输入电流进行比较控制，来限制输出电流，并且使得上电启动的输出电压根据输入电流确定的斜率缓慢上升。
依据本发明一实施例的一种上电启动电路，它包括一延时电路和一控制芯片，所述延时电路包括第一电阻和第一电容，所述控制芯片至少具有复用管脚、输入管脚和输出管脚三个管脚；
所述复用管脚通过所述第一电阻与外加使能信号连接，所述输入管脚与输入电压源连接，所述输出管脚的输出用以给下级连接设备供电，并且所述控制芯片内具有第一基准电压；
所述第一电容连接至第一电阻和复用管脚的连线上与地之间；
所述上电启动电路根据所述复用管脚处的电压与所述第一基准电压的关系在一定的延时时间后，以在所述输出管脚处输出一电信号，所述延时时间由所述第一电容和所述第一基准电压的数值确定；
并且，启动阶段的所述输出管脚处的输出电压按照一定的上升斜率持续增加，所述上升斜率由经过所述复用管脚的输入电流确定。
进一步的，所述控制芯片进一步包括有：
比较器，其一输入端与所述复用管脚连接，另一输入端连接所述第一基准电压；
箝位模块，与所述复用管脚连接，用以将复用管脚处的电压箝位至第二基准电压；
逻辑控制模块，与其所述比较器的输出端连接，接收所述比较器的输出信号；
驱动模块，与所述逻辑控制模块和箝位模块连接，用以接收逻辑控制模块的输出和箝位模块的电流；
功率开关管，其第一端接收所述驱动模块的输出，其第二端与输入管脚连接，用以接收所述输入电压源，其第三端与所述输出管脚连接以根据所述驱动模块的输出以在所述延时时间后在输出管脚处输出一电压信号，所述输出管脚上的电压信号在启动时的上升斜率由流入所述复用管脚的输入电流决定。
优选的，所述上电启动电路进一步包括一输出电容，其与所述功率开关管的输出端连接，用以接收所述功率开关管的输出电流，所述输出电容两端的电压作为所述复用管脚处输出的电压信号，所述电压信号按照一定的上升斜率上升，所述上升斜率由流入复用管脚的输入电流和所述输出电容确定。
优选的，所述箝位模块进一步包括，
第一运算放大器，其同相输入端连接至所述复用管脚，反相输入端连接所述第二基准电压；
箝位开关，其第一端连接至所述放大器的输出，第二端连接至所述复用管脚，其第三端连接至地；
当使能信号为高使能逻辑时，如果复用管脚上的电压大于所述第二基准电压时，所述箝位模块将复用管脚上的电压箝位至所述第二基准电压，所述第二基准电压等于或者略高于所述第一基准电压。
优选的，所述箝位模块可以进一步包括，
第二运算放大器，其反相输入端连接至所述复用管脚，同相输入端连接至所述第二基准电压；
箝位开关，其第一端连接至所述放大器的输出，第二端连接至所述复用管脚，其第三端连接至地；
当使能信号为低使能逻辑时，如果复用管脚上的电压小于所述第二基准电压时，所述箝位模块将复用管脚上的电压箝位至所述第二基准电压，所述第二基准电压等于或者略低于所述第一基准电压。
较佳的，所述控制芯片还可以进一步包括：电流控制模块，其分别与所述功率开关管的输出和所述复用管脚连接，用以接收所述功率开关管的输出电流和流入所述复用管脚的输入电流并将两者进行比较放大运算，进而控制启动阶段的流过所述功率开关管的输出电流。
进一步的，所述电流控制模块进一步包括：输入电流检测电路、第三放大器和输出电流检测电路，其中，
所述输入电流检测电路与所述复用管脚连接，用以检测流过所述复用管脚的输入电流；
所述输出电流检测电路与所述功率开关管的输出连接，用以检测所述功率开关管的输出电流；
所述第三放大器的一输入端与所述输入电流检测电路连接，所述第三放大器的另一输入端与所述输出电流检测电路连接，用以将流过所述复用管脚的输入电流和所述功率开关管的输出电流进行比较，所述第三放大器的输出连接至所述驱动模块，进而驱动模块控制所述功率开关管的工作状态；
当检测到的功率开关管的输出电流大于所述复用管脚的输入电流时，所述驱动模块根据所述电流控制模块的输出，来改变所述功率开关管的栅源电压进而来限制所述功率开关管的输出电流。
优选的，所述电流控制模块进一步包括衰减电路，所述衰减电路分别与所述第三放大器和输出电流检测电路连接，用以将检测到的所述功率开关管的输出电流进行衰减后，再输入到所述第三放大器。
依据本发明一实施例的一种上电启动方法，包括以下步骤：
(1)外部使能信号通过第一电阻施加到一控制芯片的复用管脚，所述控制芯片具有至少所述复用管脚、输入管脚和输出管脚三个管脚，并且内部具有第一基准电压；
(2)将所述复用管脚处的电压和所述第一基准电压相比，以在一定的延时时间之后使得复用管脚处的电压高于所述第一基准电压时，开始启动以输出一电信号，所述电信号在启动阶段持续上升；
所述延时时间由第一基准电压和第一电容确定，所述第一电容连接至第一电阻和复用管脚的连线上与地之间；
(3)将所述复用管脚处的电压和第二基准电压相比，当复用管脚处的电压高于第二基准电压时，将复用管脚处的电压箝位至所述第二基准电压，所述第一基准电压等于或者略低于第二基准电压；
(4)由流入所述复用管脚的输入电流和一接收输出管脚处的输出电流的输出电容决定输出管脚上的电压的上升斜率。
依据本发明另一实施例的一种上电启动方法，包括以下步骤：
(1)外部使能信号通过第一电阻施加到一控制芯片的复用管脚，所述控制芯片具有至少所述复用管脚、输入管脚和输出管脚三个管脚，并且内部具有第一基准电压；
(2)将所述复用管脚处的电压和所述第一基准电压相比，以在一定的延时时间之后使得复用管脚处的电压低于所述第一基准电压时，开始启动以输出一电信号，所述电信号在启动阶段持续上升；
所述延时时间由第一基准电压和第一电容确定，所述第一电容连接至第一电阻和复用管脚的连线上与地之间；
(3)将所述复用管脚处的电压和第二基准电压相比，当复用管脚处的电压低于第二基准电压时，将复用管脚处的电压箝位至所述第二基准电压，所述第一基准电压等于或者略高于第二基准电压；
(4)由流入所述复用管脚的输入电流和一接收输出管脚处的输出电流的输出电容决定输出管脚上的电压的上升斜率。
较佳的，在所述步骤(3)后进一步包括电流控制步骤，用以控制所述上电启动阶段的输出电流，所述电流控制步骤进一步包括以下步骤：
(I)检测流入所述复用管脚的输入电流；
(II)检测流出所述输出管脚的输出电流；
(III)将检测到的表征输出电流的电流信息与检测到的表征输入电流的电流信息进行比较；
(IV)根据步骤(III)的运算结果，输出一经过限流处理的与第一电流限值阈值一致的输出电流，所述第一电流限值阈值由流入所述复用管脚的输入电流确定。
较佳的，在所述(III)对检测到的输出电流进行衰减后，再与检测到的表征输入电流的电流信息进行比较。
采用本发明的实现方案，不仅可以实现对电源上电延时的精确控制，同时也提供了对电源的限流保护功能。由于上电延时控制和输出限流保护共用所述集成控制芯片的同一个复用管脚，因此使得芯片管脚的数目减小，减小了芯片的体积。并且，所述上电启动电路的输出电压按照一定的上升斜率缓慢上升，从而避免了上电时的输出电压的过冲，造成后续电路的损坏或者影响其正常工作。
附图说明
图1所示为采用现有技术的上电启动电路的原理框图；
图2所示为依据本发明的上电启动电路的第一实施例的原理框图；
图3所示为依据本发明的上电启动电路的第二实施例的原理框图；
图4所示为依据本发明的上电启动电路的第三实施例的原理框图；
图5所示为依据本发明的上电启动电路的第四实施例的原理框图；
图6所示为依据本发明的上电启动方法的第一实施例的流程图；
图7所示为依据本发明的上电启动方法的第二实施例的流程图。
图8所示为依据本发明的上电启动方法中的电流控制步骤的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行了详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
参考图2，所示为依据本发明的上电启动电路的第一实施例的原理框图。其由延时电路201和控制芯片202组成，所述控制芯片202至少具有复用管脚ON、输入管脚IN和输出管脚OUT三个管脚。其中，所述控制芯片202进一步包括箝位模块203、比较器204、逻辑控制模块205、驱动模块206和功率开关管207。其中，比较器204将复用管脚上的电压和第一基准电压VREF1相比来决定上电延时。箝位模块203具有第二基准电压VREF2，用以将复用管脚上的电压箝位至该第二基准电压VREF2。所述延时电路201包括第一电阻R1和第一电容C1，第一电阻R1的一端连接外部使能信号EN，另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端接地，复用管脚ON连接至第一电阻R1和第一电容C1的连线上。
以下以功率开关管207为N型金属氧化物半导体晶体管MOSFET以及高使能逻辑为例详细说明依据本发明的上电启动电路的第一实施例的工作原理。
在控制芯片202内，复用管脚ON分别与箝位模块203和比较器204的同相输入端连接，箝位模块203具有第二基准电压VREF2，用以当复用管脚ON上的电压大于所述第一基准电压VREF1时，将复用管脚ON上的电压箝位至该第二基准电压源VREF2。比较器204的反相输入端连接第一基准电压VREF1，并且第二基准电压VREF2数值略大于第一基准电压VREF1的数值。比较器204的输出连接至逻辑控制模块205，逻辑控制模块205的输出连接至驱动模块206。驱动模块206的输出连接至功率开关管207的栅极，功率开关管207的漏极连接至输入管脚IN，源极连接至输出管脚OUT。箝位模块203同时检测经过复用管脚ON上的输入电流，并将该输入电流输入至驱动模块206，以控制输出管脚ON处的启动阶段的输出电压的上升斜率。
当使能信号EN变为高电平时，以3.3V为例，通过第一电阻R1，第一电容C1持续充电，第一电容C1两端的电压持续上升，即复用管脚ON上的电压持续上升。假设箝位模块203的第二基准电压VREF2为1.2V，比较器204的第一基准电压VREF1为1.199V。当复用管脚ON处的电压小于1.199V时，箝位模块203不工作，比较器204的输出使功率开关管207处于截止状态。当经过一定的延时时间t后，第一电容C1两端的电压上升至1.199V，即复用管脚ON上的电压上升至1.199V时，比较器204的输出使功率开关管207开始导通。当复用管脚ON上的电压继续上升，箝位模块203开始工作，将复用管脚ON上的电压箝位至所述第二基准电压VREF2即1.2V。可以推知所述延时时间t由第一电容C1以及第一基准电压VREF1的数值确定。
同时，流入复用管脚ON的电流大小如下式(1)计算：
I IN = EN - V REF 2 R 1 - - - ( 1 )
该输入电流IIN经由箝位模块203传送至驱动模块206，从而驱动模块206根据该输入电流控制功率开关管207的栅源极电压可控地上升。另外，可以通过输出管脚外接一输出电容，来利用功率开关管207输出电流对输出电容充电时，从而使得输出电容两端的输出电压将按照一定的上升斜率持续上升，避免了对输入电源产生瞬间电流过冲而给造成损坏或者影响其正常工作，所述上升斜率由复用管脚的输入电流和输出电容的数值确定。
可见，采用图2所示的实施例，可以通过设定第一电容C1以及第一基准电压VREF1的数值即可以精确控制所需要的延时时间，可以很方便的实现对延时时间的精确控制。并且通过在输出管脚处连接一输出电容即可以实现输出电压的缓慢上升。所述输出电压的上升斜率通过调整第一电阻R1的数值或者输出电容的数值来进行调整。
参考图3，所示为图2所示的箝位模块203的具体实现电路的电路原理图。同样以功率开关管207为N型金属氧化物半导体晶体管MOSFET以及高使能逻辑为例详细说明依据本发明的箝位模块203的工作原理。
所述箝位模块203由第一运算放大器301和箝位开关302组成。这里以箝位开关302为N型金属氧化物半导体晶体管MOSFET为例。所述第一运算放大器301的同相输入端连接至复用管脚ON，反相输入端连接第二基准电压源VREF2，第一运算放大器301的输出连接至箝位开关302的栅极，用以驱动所述箝位开关302，其漏极连接至所述复用管脚ON，箝位开关302的源极接地。
使能信号EN变为高电平时，通过第一电阻R1，第一电容C1持续充电，第一电容C1两端的电压持续上升，即复用管脚ON上的电压持续上升。当复用管脚ON处的电压小于第二基准电压时，箝位模块203不工作，当经过一定的延时时间t后，第一电容C1两端的电压上升至第二基准电压VREF2，即复用管脚ON上的电压上升至略第二基准电压VREF2时，箝位模块203开始工作，其中的第一运算放大器301的同相输入端接收复用管脚ON处的电压，由于运算放大器本身的“虚短”原理，同相输入端处的电压被箝位至反相输入端的电压，即复用管脚ON上的电压被箝位至第二基准电压VREF2。同时流过箝位开关302的电流和流入复用管脚的输入电流IIN一致，流过箝位模块302的电流传递至驱动模块206，进而驱动模块206根据该电流信息来控制功率开关管，使得外接输出电容输出的输出电压的根据该电流信息按照一定的上升斜率持续缓慢上升。
当外部使能信号为负逻辑信号，即低使能信号时，图2中的箝位模块203将复用管脚ON上的电压箝位至不低于第二基准电压VREF2，比较器204只在复用管脚ON上的电压低于第一基准电压VREF1时开始工作，以在输出管脚OUT上有输出一定的电信号，与高使能逻辑同样的原理，所述上电启动电路通过检测复用管脚的输入电流来调整输出电压的上升斜率。
参考图4，所示为依据本发明的上电启动电路的第二实施例的原理框图。其在图2所示的依据本发明的第一实施例的基础上增加了电流控制模块401。所述电流控制模块401分别与复用管脚ON和所述功率开关管207的输出连接，用以接收流入复用管脚ON的输入电流IIN和功率开关管207的输出电流IOUT，电流控制模块401的输出连接至驱动模块206，以来根据所述输入电流IIN来调制所述上电启动电路的启动阶段的功率开关管207的输出电流IOUT，从而来控制输出电流IOUT，以避免启动阶段可能会出现的浪涌电流。
参考图5，所示为图4所示的依据本发明的上电启动电路的第二实施例中电流控制模块401的具体实现电路原理框图。同样以功率开关管207为N型金属氧化物半导体晶体管MOSFET以及高使能逻辑的工作模式为例，详细说明依据本发明优选实施例的电流控制模块401的工作原理。
所述电流控制模块401包括输入电流检测模块501、第二运算放大器502和输出电流检测模块503组成，输入电流检测模块501与所述复用管脚ON连接，用以接收流入复用管脚ON的输入电流IIN；输出电流检测模块503与所述功率开关管207连接，用以检测功率开关管207的输出电流IOUT；第二运算放大器502的反相输入端接收反映输入电流IIN的电信号，同相输入端接收反映输出电流IOUT的电信号，并对两者进行比较，比较结果输入至驱动模块206，进而驱动模块206根据输入电流IIN和输出电流IOUT的关系来控制功率开关管207，从而开控制功率开关管207的输出电流。
所述电流控制模块401也可以进一步包括衰减模块504，其分别与所述输出电流检测模块503和第二运算放大器502连接，用以将检测到的输出电流进行衰减后再输入到所述第二运算放大器502，再进行后续的控制操作。
根据功率开关管207的工作状态，所述上电启动电路的工作过程包括三个工作阶段。以下假设第一基准电压的数值为1.199V，第二基准电压的数值为1.2V，使能信号EN的峰值电压数值为3.3V来详细描述所述上电启动电路的延时和限流工作过程。
第一工作阶段：输出电压为零；
当所述上电启动电路一开始上电时，由于延时电路201中第一电容C1的作用，使能信号EN通过第一电阻R1向第一电容C1充电，与复用管脚ON连接的第一电容C1的A端电压逐渐上升，即复用管脚ON上的电压逐渐上升。
在延时时间t内，即电容C1的A端的电压小于第一基准电压VREF11.199V时，比较器204输出使功率开关管207处于截止状态，输出管脚OUT处没有输出电流，即在延时时间t内，整个上电启动电流没有输出，处于不工作状态。
第二工作阶段：输出电压上升；
当经过一定的延时时间t后，第一电容C1两端的电压即复用管脚ON上的电压上升至第一基准电压VREF1，如约1.199V时，比较器204输出使功率开关管207开始导通，输出管脚上开始有输出电信号。当第一电容C1两端的电压继续上升到第二基准电压1.2V，箝位模块203开始工作。其中的第一运算放大器301的同相输入端接收复用管脚ON处的电压，由于运算放大器本身的“虚短”原理，同相输入端处的电压被箝位至反相输入端的电压，即复用管脚ON上的电压被箝位开关302箝位至第二基准电压1.2V。
功率开关管207导通后，输出电流检测模块503检测所述功率开关管207的输出电流IOUT，输入电流检测模块501检测箝位开关302上的电流，即流入复用管脚ON的输入电流IIN，第二运算放大器502的反相输入端接收反映流入复用管脚ON的输入电流IIN，同相输入端接收反映功率开关管207的输出电流IOUT，并对两者进行比较，比较结果输出至所述驱动模块206，进而来控制功率开关管207的栅源电压VGS。
在该优选实施例中，功率开关管207为N型MOSFET晶体管，由N型MOSFET晶体管本身的输出特性可知，当功率开关管207处于非饱和状态时，即栅源电压VGS小于功率开关管207自身的饱和限值电压时，漏极电流ID随着栅源电压VGS的增加而上升。
因此，当功率开关管207的栅源电压VGS在由零逐渐上升至饱和限值电压过程中，如果检测到的输出电流IOUT超过由输入电流IIN决定的第一电流限制阈值时，驱动模块206控制功率开关管207的栅源电压VGS，使得栅源电压VGS减小，从而使得漏极电流ID即输出电流IOUT减小；如果检测到的输出电流IOUT小于由输入电流IIN决定的第一电流限制阈值时，驱动模块206控制功率开关管207的栅源电压VGS，使得栅源电压VGS增加，从而使得漏极电流ID即输出电流IOUT增加，保证上电启动阶段的输出电流IOUT跟由输入电流IIN决定的第一电流限制阈值一致。
第三工作阶段：输出电压达到稳态工作点。
当功率开关管207的栅源电压VGS上升至该N型MOSFET晶体管的饱和限值电压后，功率开关管207进入饱和工作状态即处于全通状态，输出管脚上的输出电压跟输入管脚上的电压基本一致。
如果此时输出电流IOUT过大，电流控制模块401也可以限制输出电流不超过由输入电流IIN决定的第二电流限制阈值。通常，第二电流限制阈值可以跟第一电流限制阈值成比例或相同。
另外，当所述上电启动电路开始使能后，功率开关管207的栅极开始充电，为了保持正常工作，使用的N型MOSFET晶体管即功率开关管207的栅极电压必须高于源极，为了在整个电源电压范围内实现这个条件，可以在所述上电启动电路中提供一与所述驱动模块206连接的电荷泵。所述电荷泵可以设置在控制芯片202的外部，或者集成于控制芯片202的内部。
同样的原理，如果外部使能信号是负逻辑信号，即低使能信号，图4中的箝位模块203应将复用管脚ON上的电压箝位至不低于第二基准电压VREF2，比较器204只在复用管脚ON上的电压低于第一基准电压VREF1允许输出管脚OUT上输出一定的电信号，通过检测流入复用管脚的输入电流来调整输出管脚处的输出电压的上升斜率。
根据以上对本发明优选实施例的描述，本领域普通技术人员可以推知，其他晶体管类型的功率开关管207以及箝位开关302也可以实现同样的功能。
以下结合附图对依据本发明的上电启动方法的优选实施例进行详细描述。
参考图6，600所示为依据本发明的上电启动方法的第一实施例的流程图。其包括以下步骤：
S601：外部使能信号通过第一电阻施加到一控制芯片的复用管脚，所述控制芯片具有至少所述复用管脚、输入管脚和输出管脚三个管脚，并且内部具有第一基准电压；
S602：将所述复用管脚处的电压和所述第一基准电压相比，以在一定的延时时间之后使得复用管脚处的电压高于所述第一基准电压时，开始启动以输出一电信号，所述电信号在启动阶段持续上升；
所述延时时间由第一基准电压和第一电容确定，所述第一电容连接至第一电阻和复用管脚的连线上与地之间；
S603：将所述复用管脚处的电压和第二基准电压相比，当复用管脚处的电压高于第二基准电压时，将复用管脚处的电压箝位至所述第二基准电压，所述第一基准电压等于或者略低于第二基准电压；
S604：由流入所述复用管脚的输入电流和一接收输出管脚处的输出电流的输出电容决定输出管脚上的电压的上升斜率。
参考图7，700所示为依据本发明的上电启动方法的第二实施例的流程图。其包括以下步骤：
S701：外部使能信号通过第一电阻施加到一控制芯片的复用管脚，所述控制芯片具有至少所述复用管脚、输入管脚和输出管脚三个管脚，并且内部具有第一基准电压；
S702：将所述复用管脚处的电压和所述第一基准电压相比，以在一定的延时时间之后使得复用管脚处的电压低于所述第一基准电压时，开始启动以输出一电信号，所述电信号在启动阶段持续上升；
所述延时时间由第一基准电压和第一电容确定，所述第一电容连接至第一电阻和复用管脚的连线上与地之间；
S703：将所述复用管脚处的电压和第二基准电压相比，当复用管脚处的电压低于第二基准电压时，将复用管脚处的电压箝位至所述第二基准电压，所述第一基准电压等于或者略高于第二基准电压；
S704：由流入所述复用管脚的输入电流和一接收输出管脚处的输出电流的输出电容决定输出管脚上的电压的上升斜率。
其中，采用图6或者图7所示的上电启动方法，可以在复用管脚外加第一电容，通过对第一电容和第一基准电压数值的选择来精确实现对从使能信号来临到输出电压开始出现的延时时间的控制。
为了实现对输出电流的限流控制，可以在图6所示的上电启动方法步骤S603进一步设置电流控制步骤；同样的原理，可以在图7所示的上电启动方法步骤S703进一步设置电流控制步骤。
参考图8，800所示为依据本发明优选实施例的电流控制步骤的流程图，其包括以下步骤：
S801：检测流入所述复用管脚的输入电流；
S802：检测流出所述输出管脚的输出电流；
S803：对检测到的输出电流进行衰减；
S804：将检测到的表征输出电流的电流信息与检测到的表征输入电流的电流信息进行比较；
S805：根据比较运算结果，输出一经过限流处理的与第一电流限制阈值保持一致的输出电流，所述第一电流限制阈值由流入复用管脚的输入电流确定。
以上特定实施例通过图示和文字描述对本发明的具有上电启动电路及其上电启动方法进行了详细描述。这些实施例并不是完全详尽的，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据上述教导，可以做很多的修改和变化。
本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了最好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能最好地利用这个发明。修改的实施例同样也适用于预期的特定应用。本发明的范围为权利要求书全部范围以及其等效物。

Claims (11)

1.一种上电启动电路，其特征在于它包括有：一延时电路和一控制芯片，所述延时电路包括第一电阻和第一电容，所述控制芯片至少具有复用管脚、输入管脚和输出管脚三个管脚；
所述复用管脚通过所述第一电阻与外加使能信号连接，所述输入管脚与输入电压源连接，所述输出管脚的输出用以给下级连接设备供电，并且所述控制芯片内具有一第一基准电压；
所述第一电容连接至第一电阻和复用管脚的连线上与地之间；
所述上电启动电路根据所述复用管脚处的电压与所述第一基准电压的关系在一定的延时时间后，以在所述输出管脚处输出一电信号，所述延时时间由所述第一电容和所述第一基准电压的数值确定；
并且，启动阶段的所述输出管脚处的输出电压按照一定的上升斜率持续增加，所述上升斜率由经过所述复用管脚的输入电流确定；
所述控制芯片进一步包括有：
比较器，其一输入端与所述复用管脚连接，另一输入端连接所述第一基准电压；
箝位模块，与所述复用管脚连接，用以将复用管脚处的电压箝位至第二基准电压；
逻辑控制模块，与其所述比较器的输出端连接，接收所述比较器的输出信号；
驱动模块，与所述逻辑控制模块和箝位模块连接，用以接收逻辑控制模块的输出和箝位模块的电流；
功率开关管，其第一端接收所述驱动模块的输出，其第二端与输入管脚连接，用以接收所述输入电压源，其第三端与所述输出管脚连接以根据所述驱动模块的输出以在所述延时时间后在输出管脚处输出一电压信号，所述输出管脚上的电压信号在启动时的上升斜率由流入所述复用管脚的输入电流决定。
2.根据权利要求1所述的上电启动电路，其特征在于所述的功率开关管的输出端与一输出电容连接，该输出电容用以接收所述功率开关管的输出电流，所述输出电容两端的电压作为所述复用管脚处输出的电压信号，所述电压信号按照一定的上升斜率上升，所述上升斜率由流入复用管脚的输入电流和所述输出电容确定。
3.根据权利要求1所述的上电启动电路，其特征在于：当使能信号为高使能逻辑时，如果复用管脚上的电压大于所述第二基准电压时，所述箝位模块将复用管脚上的电压箝位至所述第二基准电压，所述第二基准电压等于或高于所述第一基准电压。
4.根据权利要求1所述上电启动电路，其特征在于：当使能信号为低使能逻辑时，如果复用管脚上的电压小于所述第二基准电压时，所述箝位模块将复用管脚上的电压箝位至所述第二基准电压，所述第二基准电压等于或低于所述第一基准电压。
5.根据权利要求1或2所述的上电启动电路，其特征在于所述功率开关管的输出和所述复用管脚分别与同一控制芯片的电流控制模块连接，该电流控制模块用以接收表征所述功率开关管的输出电流的信息和经过所述复用管脚的输入电流的信息，并将两者进行比较放大运算，进而控制启动阶段的流过所述功率开关管的输出电流。
6.根据权利要求5所述的上电启动电路，其特征在于所述电流控制模块进一步包括有：输入电流检测电路、第三放大器和输出电流检测电路，其中，
所述输入电流检测电路与所述复用管脚连接，用以检测流过所述复用管脚的电流；
所述输出电流检测电路与所述功率开关管的输出连接，用以检测所述功率开关管的输出电流；
所述第三放大器的一输入端与所述输入电流检测电路连接，所述第三放大器的另一输入端与所述输出电流检测电路连接，用以将流过所述复用管脚的电流和所述功率开关管的输出电流进行比较，所述第三放大器的输出连接至所述驱动模块，进而驱动模块控制所述功率开关管的工作状态；
当检测到的功率开关管的输出电流大于由所述复用管脚的输入电流所决定的第一电流限制阈值时，所述驱动模块根据所述电流控制模块的输出，来改变所述功率开关管的栅源电压进而来限制所述功率开关管的输出电流。
7.根据权利要求6所述的上电启动电路，其特征在于所述电流控制模块进一步包括衰减电路，所述衰减电路分别与所述第三放大器和输出电流检测电路连接，用以将检测到的所述功率开关管的输出电流进行衰减后，再输入到所述第三放大器。
8.一种上电启动方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)外部使能信号通过一个第一电阻施加到一控制芯片的复用管脚，所述控制芯片至少具有所述复用管脚以及输入管脚和输出管脚三个管脚，并且内部具有第一基准电压；
(2)将所述复用管脚处的电压和所述第一基准电压相比，以在一定的延时时间之后使得复用管脚处的电压高于所述第一基准电压时，开始启动以输出一电信号，所述电信号在启动阶段持续上升；
所述延时时间由第一基准电压和第一电容确定，所述第一电容连接至第一电阻和复用管脚的连线上与地之间；
(3)将所述复用管脚处的电压和第二基准电压相比，当复用管脚处的电压高于第二基准电压时，将复用管脚处的电压箝位至所述第二基准电压，所述第一基准电压略低于第二基准电压；
(4)由流入所述复用管脚的输入电流和一接收输出管脚处的输出电流的输出电容决定输出管脚上的电压的上升斜率。
9.一种上电启动方法，其特征在于它包括以下步骤，
(1)外部使能信号通过一个第一电阻施加到一控制芯片的复用管脚，所述控制芯片至少具有所述复用管脚、输入管脚和输出管脚三个管脚，并且内部具有第一基准电压；
(2)将所述复用管脚处的电压和所述第一基准电压相比，以在一定的延时时间之后使得复用管脚处的电压低于所述第一基准电压时，开始启动以输出一电信号，所述电信号在启动阶段持续上升；
所述延时时间由第一基准电压和第一电容确定，所述第一电容连接至第一电阻和复用管脚的连线上与地之间；
(3)将所述复用管脚处的电压和第二基准电压相比，当复用管脚处的电压低于第二基准电压时，将复用管脚处的电压箝位至所述第二基准电压，所述第一基准电压略高于第二基准电压；
(4)由流入所述复用管脚的输入电流和一接收输出管脚处的输出电流的输出电容决定输出管脚上的电压的上升斜率。
10.根据权利要求8或9所述的上电启动方法，其特征在于所述步骤(3)后还包括有一电流控制步骤，用以控制所述上电启动阶段的输出电流，所述电流控制步骤进一步包括以下步骤：
(I)检测流入所述复用管脚的输入电流；
(II)检测流出所述输出管脚的输出电流；
(III)将检测到的表征输出电流的电流信息与检测到的表征输入电流的电流信息进行比较；
(IV)根据步骤(III)的运算结果，输出一经过限流处理的与第一电流限值阈值一致的输出电流，所述第一电流限值阈值由流入所述复用管脚的输入电流确定。
11.根据权利要求10所述的上电启动方法，其特征在于在所述步骤(III)对检测到的输出电流进行衰减后，再与检测到的表征输入电流的电流信息进行比较。
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