CN109274362A - 控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供的控制电路，包括：负载开关、栅极驱动电路和反馈电路；所述负载开关的第一端与电源输入端相连，第二端与电源输出端相连，控制端通过所述栅极驱动电路与所述反馈电路的输出端相连；所述反馈电路输入端与所述电源输出端相连；所述栅极驱动电路依据接收到的使能信号向所述负载开关的控制端输出控制电压；所述负载开关依据所述控制电压输出与所述控制电压对应的电源电压；所述反馈电路检测所述电源电压的上升斜率，并当所述上升斜率超过预设的阈值时，调整所述栅极驱动电路输出的控制电压。应用本发明提供的控制电路，能够为电子元件提供上升速度平缓的电源电压，避免电子元件因电源电压上电速度过快而损坏。

Description

控制电路

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种控制电路。

背景技术

随着信息科技的发展，电子设备的需求量越来越大。其中，电子元件作为电子电路中的基本元素，是实现电子设备所需功能必不可少的组成部分。电子元件可以是单独的封装，例如，电容器、电感器、晶体管等，也可以是不同复杂度的群组，例如，集成电路。

现有技术中，外部电源为电子元件供电时，由于提供的电源电压上电速度过快，从而导致电子元件的损坏。例如，如图1所示，如果电源电压从0V开始迅速上升，电压就会发生过冲和振荡，虽然最终稳定为正常电压，但初始时电压过冲，从而导致电子元件损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种控制电路，所述控制电路能够为电子元件提供上升速度平缓的电源电压，避免电子元件因电源电压上电速度过快而损坏。

一种控制电路，包括：负载开关、栅极驱动电路以及反馈电路；

其中：

所述负载开关的第一端与电源输入端相连，第二端与电源输出端相连，控制端通过所述栅极驱动电路与所述反馈电路的输出端相连；

所述反馈电路输入端与所述电源输出端相连；

所述栅极驱动电路用于，依据接收到的使能信号向所述负载开关的控制端输出控制电压；

所述负载开关用于，依据所述控制电压输出与所述控制电压对应的电源电压；

所述反馈电路用于，检测所述电源电压的上升斜率，并当所述上升斜率超过预设的阈值时，调整所述栅极驱动电路输出的控制电压。

上述的电路，可选的，所述栅极驱动电路包括：缓冲器Buffer、开关管P1、开关管N1、开关管P2以及开关管N2；

所述缓冲器Buffer的输入端为使能信号输入端，第一输出端分别与所述开关管P1的控制端和所述开关管N1的控制端相连，第二输出端与所述电源输入端相连，第三输出端接地；

所述开关管P1的第一端与所述电源输入端相连，第二端分别与所述开关管N1的第二端、开关管P2的控制端、开关管N2的控制端以及所述反馈电路的输出端相连；

所述开关管N1的第一端接地；

所述开关管P2的第一端与电源输入端相连；第二端分别与所述开关管N2的第二端和所述负载开关的控制端相连；

所述开关管N2的第一端接地。

上述的电路，可选的，所述反馈电路电路包括：所述反馈电路电路包括：开关管N3、开关管N4以及电容C；

所述开关管N4的第二端通过所述电容C与所述电源输出端相连，控制端分别与其第二端和所述开关管N3的控制端相连，第一端接地；

所述开关管N3的第二端与所述开关管P1的第二端相连，第一端接地。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

本发明实施例提供的控制电路，包括：负载开关、栅极驱动电路和反馈电路；其中：所述负载开关的第一端与电源输入端相连，第二端与电源输出端相连，控制端通过所述栅极驱动电路与所述反馈电路的输出端相连；所述反馈电路输入端与所述电源输出端相连；所述栅极驱动电路用于，依据接收到的使能信号向所述负载开关的控制端输出控制电压；所述负载开关用于，依据所述控制电压输出与所述控制电压对应的电源电压；所述反馈电路用于，检测所述电源电压的上升斜率，并当所述上升斜率超过预设的阈值时，调整所述栅极驱动电路输出的控制电压。应用本发明提供的控制电路，能够为电子元件提供上升速度平缓的电源电压，避免电子元件因电源电压上电速度过快而损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中电压过冲示意图；

图2为本发明提供的一种控制电路的结构示意图；

图3为本发明提供的一种控制电路的又一结构示意图；

图4为本发明提供的一种控制电路仿真效果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明为一种控制电路，所述控制电路，够控制电源输出端电压的上升斜率，为电源后级的电子元件提供上升速度平缓的电源电压。

下面针对控制电路结构示意图来描述本发明的具体实现。

参考图2，示出了本发明实施例控制电路的示意图，包括：

负载开关101、栅极驱动电路102以及反馈电路103；

所述负载开关101的第一端与电源输入端VIN相连，第二端与电源输出端VOUT相连，控制端通过栅极驱动电路102与所述反馈电路的一端相连；

所述反馈电路103另一端与所述电源输出端VOUT相连；

所述栅极驱动电路102用于，依据接收到的使能信号向所述负载开关的控制端输出控制电压；

所述负载开关101用于，依据所述控制电压输出与所述控制电压对应的电源电压；

所述反馈电路用于，检测所述电源电压的上升斜率，并当所述上升斜率超过预设的阈值时，调整所述栅极驱动电路输出的控制电压。

本发明实施例提供的控制电路，需要说明的是，所述负载开关101为PMOS开关管，所述负载开关101的第一端为源极，第二端为漏极，控制端为栅极。

本发明实施例提供的控制电路，当所述负载开关101控制端电压为高电压时，所述负载开关属于断开状态，电源输出端没有电压输出，反馈电路无法检测到电源电压上升斜率，此时反馈电路在控制电路中没有反馈作用，属于不工作状态。

本发明实施例提供的控制电路，当所述负载开关101控制端为低电压或中间电压时，所述负载开关101属于导通状态，则所述负载开关101根据其控制端电压的高低，产生与所述控制端电压对应的电源电压。所述反馈电路103能够检测到所述电源电压的上升斜率，当所述上升斜率超过预设的阈值时，调整所述栅极驱动电路102输出的控制电压，即调整所述负载开关101的控制端电压。当所述负载开关101控制端电压得到调整时，相应的，其栅极与源极的电压差的绝对值(以下简称为VGS值)也发生变化。所述VGS值与所述负载开关101导通阻抗相关，VGS值越小，负载开关101导通阻抗越大，阻抗越大，输出的电源电压的上升斜率也就越小。故本发明实施例提供的控制电路，通过反馈电路的反馈作用，实现了控制输出的电源电压上升斜率的目的。

本发明实施例提供的控制电路，包括：负载开关101、栅极驱动电路102和反馈电路103。其中：所述负载开关的第一端与电源输入端相连，第二端与电源输出端相连，控制端通过所述栅极驱动电路与所述反馈电路的输出端相连；所述反馈电路输入端与所述电源输出端相连；所述栅极驱动电路用于，依据接收到的使能信号向所述负载开关的控制端输出控制电压；所述负载开关用于，依据所述控制电压输出与所述控制电压对应的电源电压；所述反馈电路用于，检测所述电源电压的上升斜率，并当所述上升斜率超过预设的阈值时，调整所述栅极驱动电路输出的控制电压。应用本发明提供的控制电路，能够为电子元件提供上升速度平缓的电源电压，避免电子元件因电源电压上电速度过快而损坏。

本发明实施例提供的控制电路，参考图3，示出了本发明实施例提供的控制电路中栅极驱动电路的具体电路图，其中，所述栅极驱动电路包括：缓冲器Buffer、开关管P1、开关管N1、开关管P2以及开关管N2；

所述缓冲器Buffer的输入端为使能信号输入端，第一输出端分别与所述开关管P1的控制端和所述开关管N1的控制端相连，第二输出端与所述电源输入端相连，第三输出端接地；

所述开关管P1的第一端与所述电源输入端相连，第二端分别与所述开关管N1的第二端、开关管P2的控制端、开关管N2的控制端以及所述反馈电路的输出端相连；

所述开关管N1的第一端接地；

所述开关管P2的第一端与电源输入端相连；第二端分别与所述开关管N2的第二端和所述负载开关的控制端相连；

所述开关管N2的第一端接地。

本发明实施例提供的控制电路，需要说明的是，各个实施例的各开关管中，所述第一端为源极，所述第二端为漏极，所述控制端为栅极。

本发明提供的控制电路，所述开关管P1和所述开关管N1组成第一极反相器，所述开关管P2和所述开关管N2组成第二极反相器。所述反相器用于，识别输入电压，并反相输出。所述第一极反相器和所述第二极反相器之间连接所述反馈电路的输出端。

本发明实施例提供的控制电路，所述开关管P1和所述开关管P2为PMOS管，所述开关管N1和所述开关管N2为NMOS管。

本发明提供的控制电路，当所述缓冲器Buffer接收到使能信号时，识别所述使能信号，并反相输出第一反相电压，所述开关管P1和所述开关管N1组成的第一极反相器接收并识别所述第一反相电压，并反相输出第二反相电压。

当所述反馈电路属于不工作状态，即在控制电路中不起反馈作用时，所述开关管P2和所述开关管N2组成的第二极反相器直接接收并识别所述第二反相电压，并输出第三反相电压，所述第三反电压为控制电压。

当所述反馈电路检测到电源输出端电压上升斜率超过预设的阈值时，所述反馈电路通过其输出端调节所述第二反相电压的电压值，所述开关管P2和所述开关管N2组成的第二极反相器接收并识别经过调节电压值后的第二反相电压，并输出第三反相电压，所述第三反电压为控制电压。

本发明实施例提供的控制电路，参考图3，示出了本发明实施例控制电路中反馈电路的具体电路图，其中，所述反馈电路包括：开关管N3、开关管N4以及电容C；

所述开关管N4的第二端通过所述电容C与所述电源输出端相连，控制端分别与其第二端和所述开关管N3的控制端相连，第一端接地；

所述开关管N3的第二端与所述开关管P1的第二端相连，第一端接地。

本发明实施的控制电路，需要说明的是，所述开关管N3、所述开关管N4均为NMOS管。

本发明实施的控制电路，当所述反馈电路检测到电源输出端电压上升斜率超过预设的阈值时，所述反馈电路的电容C通过耦合所述开关管N4控制端电压，使所述开关管N4控制端电压被耦合为高电压，当所述开关管N4控制端电压为高电压时，所述开关管N3的控制电压也是高电压，从而使所述开关管N3被导通，所述开关管N3的第二端作为所述反馈电路的输出端，开关管N3导通后，所述开关管N3通过其第二端调节所述栅极驱动电路中第一极反相器输出的第二反相电压的电压值，使负载开关控制端的电压得到调整，所述负载开关依据所述控制电压，输出与所述控制电压对应的电源电压，从而起到了反馈的作用。

本发明实施例提供的控制电路，需要说明的是，所述反馈电路属于所述控制电路的内部电路，所述反馈电路中电容C的电容值较小，故所述控制电路可单片集成。

本发明实施的控制电路，为了对本发明提供的控制电路进行详细的描述，对本发明的实际应用进行说明：

本发明实施例提供的控制电路，参考图3，示出了本发明实施例控制电路的具体电路图。

负载开关为PMOS管，其第一端为源极，连接电源输入端VIN，第二端为漏极，连接电源输出端VOUT。

栅极驱动电路中，缓冲器Buffer用于识别使能信号EN为“0”还是“1”，并反相输出，其中，所述“0”代表低电压，所述“1”代表高电压。开关管P1和开关管N1组成第一极反相器，开关管P2和开关管N2组成第二极反相器，所述第一极反相器和所述第二极反相器用于识别输入的电压，并反相输出。其中所述开关管P1和所述开关管P2为PMOS管，所述开关管N1和所述开关管N2为NMOS管。

反馈电路中，开关管N3和开关管N4均为NMOS管。

本发明实施的控制电路，当缓冲器Buffer接收的使能信号为低电压“0”时，所述缓冲器Buffer反相输出高电压“1”；开关管P1和开关管N1组成的第一极反相器接收所述缓冲器Buffer输出的高电压“1”，并反相输出低电压“0”；开关管P2和开关管N2组成第二极反相器接收所述第一极反相器输出的低电压“0”，并反相输出高电压“1”。当所述第二极反相器输出高电压时，所述负载开关的控制端也是高电压，所述负载开关无法导通，即电源输出端没有电压输出，反馈电路无法检测到电源输出端电压上升斜率，此时反馈电压属于不工作状态。

本发明实施的控制电路，当缓冲器Buffer接收的使能信号为高电压“1”时，所述缓冲器Buffer反相输出低电压“0”；开关管P1和开关管N1组成的第一极反相器接收所述缓冲器Buffer输出的低电压“0”，并反相输出高电压“1”；开关管P2和开关管N2组成的第二极反相器接收所述第一极反相器输出的高电压“1”，并反相输出控制电压为“0”的低电压。当所述第二极反相器输出低电压时，所述负载开关的控制端也是低电压，所述负载开关被导通，此时负载开关的VGS很大，输出的电源电压上升斜率很高，当所述反馈电路检测到电源电压的上升斜率超过预设的阈值时，所述反馈电路中的电容C通过耦合所述开关管N4控制端电压，使所述开关管N4控制端电压被耦合为高电压，当所述开关管N4控制端电压为高电压时，所述开关管N3的控制电压也为高电压，从而使所述开关管N3被导通。

所述反馈电路的开关管N3的第二端作为反馈电路的输出端，与第一极反相器的输出端和第二极反相器的输入端相连，所述开关管N3导通后，对所述第一极反相器的输出端有电压下拉的作用，使所述第一极反相器输出的高电压“1”变为中间电压，从而导致第二极反相器输出的控制电压由低电压“0”变为中间电压。当第二极反相器输出的控制电压为中间电压时，负载开关M0的控制端也为中间电压，当所述负载开关M0的控制端也为中间电压时，相对于负载开关的控制端为低电压的情况，所述负载开关的VGS处于一个较小的值，负载开关的VGS越小，导通阻抗越大，输出的电源电压上升斜率越小，即电压上升速度越平缓，实现了控制电源输出端电压上升斜率的目的。

当输出的电源电压VOUT上升到等于输入电源电压VIN的电压值后，保持稳定，电源输出端电压上升斜率为零，电容C没有交流信号的耦合，此时开关管N4将其控制端电压泄放完毕，开关管N3无法导通，反馈电路的反馈作用到此结束，开关管N3对第一极反相器的输出端没有电压下拉的作用，所述第一极反相器输出从中间电压上升高电压“1”，对应的第而极反相器输出低电压“0”，负载开关的VGS达到最大，导通阻抗越小，此后，为后级电子元件提供电压为电源电压的稳定电压。

本发明实施例提供的控制电路，反馈电路中，当电容C越大时，其对开关管N4的耦合能力越强，当电容C对开关管N4的耦合能力越强，开关管N3的对第一极反相器输出电压下拉作用就越强，从而使负载开关的VGS越小，VGS越小，负载开关的导通阻抗就越大，输出的电源电压上升斜率也就越小。所以本发明实施例提供的控制电路，通过反馈电路实现了控制电源电压的上升斜率。

本发明实施例提供的控制电路，参考图4，示出了本发明实施例的效果图，其中，图中的tr表示电源电压VOUT上升到VIN所需要的时间，应用本发明提供的控制电路，可将电压急速上升的输入电源电压VIN，输出为电压上升平缓的电源电压VOUT。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种控制电路，其特征在于，包括：

负载开关、栅极驱动电路和反馈电路；

其中：

所述负载开关的第一端与电源输入端相连，第二端与电源输出端相连，控制端通过所述栅极驱动电路与所述反馈电路的输出端相连；

所述反馈电路输入端与所述电源输出端相连；

所述栅极驱动电路用于，依据接收到的使能信号向所述负载开关的控制端输出控制电压；

所述负载开关用于，依据所述控制电压输出与所述控制电压对应的电源电压；

所述反馈电路用于，检测所述电源电压的上升斜率，并当所述上升斜率超过预设的阈值时，调整所述栅极驱动电路输出的控制电压。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述栅极驱动电路包括：缓冲器Buffer、开关管P1、开关管N1、开关管P2以及开关管N2；

所述缓冲器Buffer的输入端为使能信号输入端，第一输出端分别与所述开关管P1的控制端和所述开关管N1的控制端相连，第二输出端与所述电源输入端相连，第三输出端接地；

所述开关管P1的第一端与所述电源输入端相连，第二端分别与所述开关管N1的第二端、开关管P2的控制端、开关管N2的控制端以及所述反馈电路的输出端相连；

所述开关管N1的第一端接地；

所述开关管P2的第一端与电源输入端相连；第二端分别与所述开关管N2的第二端和所述负载开关的控制端相连；

所述开关管N2的第一端接地。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述反馈电路电路包括：开关管N3、开关管N4以及电容C；

所述开关管N4的第二端通过所述电容C与所述电源输出端相连，控制端分别与其第二端和所述开关管N3的控制端相连，第一端接地；

所述开关管N3的第二端与所述开关管P1的第二端相连，第一端接地。