專利名稱：線性穩(wěn)壓電源裝置及其軟啟動方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電源技術領域，特別涉及線性穩(wěn)壓電源裝置的軟啟動技術。
背景技術：
穩(wěn)壓電源通常分為線性穩(wěn)壓電源和開關穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓電源的特點是起電壓 調整功能的器件始終工作在線性放大區(qū)，從而具有優(yōu)良的紋波及動態(tài)響應特性。圖1為傳 統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源的基本框圖。它由電源輸入端01，穩(wěn)壓電路02，電源輸出端03和使能控 制電路04四個部分組成。圖2為一具體電路圖實例。使能控制電路04通過使能信號Enable來控制該穩(wěn)壓 電路的開啟與關閉，Enable為高電平時有效。整個電路工作過程如下當Enable由低變高 時，線性穩(wěn)壓電源開始工作，電源輸入端通過穩(wěn)壓電路給電源輸出電路中的電容C2充電以 及給輸出電路中的負載RL供電，導致電源輸入端出現(xiàn)如圖3虛線所示的瞬間沖擊電流。如此大的瞬間沖擊電流可能燒壞電路和走線，也會將電源輸入端的電壓拉低，如 圖3中VI N電壓信號所示，導致由電源輸入端供電的其它電路出現(xiàn)不穩(wěn)定甚至無法繼續(xù)工 作。因此在線性穩(wěn)壓電源中需要設置防止沖擊電流的軟啟動電路，以保證線性穩(wěn)壓電源的 輸入端可正?？煽康倪\行。軟啟動(Soft start)是指，當需要通過電源給外部設備供電時， 電源必須控制其輸出電源上電(power up)的速度，使輸出電源在最初一段時間緩慢增加， 以減輕各種電源元器件的壓力。為了解決瞬間沖擊電流的問題，公開號為CN 101207327A的中國專利提出了一種 電源軟啟動裝置。該電源軟啟動裝置包括電源輸入端、分壓調節(jié)電路、第一延時電路、第一 開關電路、第二延時電路、第二開關電路和電源輸出端。分壓調節(jié)電路用于將來自電源輸入 端的輸入電流導向第一延時電路，并為第一開關電路提供第一開啟電壓；第一延時電路用 于接收輸入電流進行延時動作；第一開關電路用于在第一延時電路延時動作完成后，接收 第一開啟電壓并打開，同時將輸入電流導向第二延時電路并為第二開關電路提供第二開啟 電壓；第二延時電路用于接收輸入電流進行延時動作；第二開關電路用于在第二延時電路 延時動作完成后，接收第二開啟電壓并打開，同時將輸入電流導向電源輸出端以輸出。該裝 置的基本原理框圖如圖4所示，具體電路圖實例如圖5所示。該專利技術方案的缺點在于，電源輸入端的輸入電流經(jīng)過2級延時才導向電源輸 出端，雖然可防止啟動時輸入端的沖擊電流，但是在實際工作時，延時電路可能會造成整個 電路的響應速度變慢，不利于輸出端大負載電流變化時的應用。另外，控制電路中電阻電容 過多，RC效應可能使輸出端在一定的負載電流下不穩(wěn)定，輸出電壓容易產(chǎn)生震蕩。再者，電 容及穩(wěn)壓二極管均不宜集成到硅片上，整個軟啟動裝置無法實現(xiàn)集成。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種線性穩(wěn)壓電源裝置及其軟啟動方法，可以減輕或防止 線性穩(wěn)壓源啟動瞬間的沖擊電流，且響應較快，輸出電壓穩(wěn)定，適于集成到硅片。4
為解決上述技術問題，本發(fā)明的實施方式提供了一種線性穩(wěn)壓電源裝置，包括電 源輸入端、電源輸出端、和連接在該電源輸入端和電源輸出端之間的線性穩(wěn)壓電路，還包 括N個限流支路，以并聯(lián)方式連接在電源輸入端和電源輸出端之間，每個限流支路能 夠提供的電流均不超過線性穩(wěn)壓電路可提供的電流的1/2，N為大于1的整數(shù)；使能控制電路，用于在裝置啟動時，以預定的延時依次使能各個限流支路；輸出電壓檢測電路，用于檢測輸出電壓或其分量是否達到預定值，如果達到則使 能線性穩(wěn)壓電路。本發(fā)明的實施方式還提供了一種線性穩(wěn)壓電源裝置軟啟動方法，包括以下步驟以預定的延時依次使能N個限流支路，N個限流支路以并聯(lián)方式連接在電源輸入 端和電源輸出端之間，N為大于1的整數(shù)；檢測輸出電壓或其分量是否達到預定值，如果達到則直接或間接地使能連接在電 源輸入端和電源輸出端之間的線性穩(wěn)壓電路，每個限流支路能夠提供的電流均不超過線性 穩(wěn)壓電路可提供的電流的1/2。本發(fā)明實施方式與現(xiàn)有技術相比，主要區(qū)別及其效果在于在電源輸入端和電源輸出端之間設置至少兩個限流支路，逐級使能各限流支路， 以逐漸增大的電流給輸出端電容充電以及給輸出電路中的負載供電，等輸出電壓上升到一 定值之后再使能線性穩(wěn)壓電路，從而防止了使能線性穩(wěn)壓電路的瞬間在電源輸入端產(chǎn)生瞬 間沖擊電流，使電源輸入端保持穩(wěn)定，保證了與電源輸入端相連的其他電路仍可以正?？?靠地運行。整個電源一啟動就開始有電壓和電流的輸出，響應速度較快，控制電路中可以不 使用電容，使輸出端即使在較大的負載電流下也能夠保持穩(wěn)定，輸出電壓不容易產(chǎn)生震蕩。 因為可以不使用電容和穩(wěn)壓二極管，所以該線性穩(wěn)壓電源裝置適于集成在硅片上，從而在 大批量生產(chǎn)時成本可以大大降低。進一步地，在線性穩(wěn)壓電路被使能后關閉各電流源電路，可以使整個穩(wěn)壓電源裝 置進入正常工作狀態(tài)。進一步地，每個電流源電路可提供的電流不超過線性穩(wěn)壓電路電流的十分之一， 可以使輸出電流和電壓以較為平緩的方式上升，進一步減輕了沖擊電流的幅度。進一步地，設置3、4個電流源電路，可以防止出現(xiàn)線性穩(wěn)壓電路已使能后還有部 分電流源電路沒有被使能的情況出現(xiàn)，防止部分電流源電路被浪費。進一步地，輸出電壓檢測電路的檢測電壓比線性穩(wěn)壓電路的反饋電壓略低，可防 止在使能線性穩(wěn)壓電路的瞬間造成輸出電壓過沖。進一步地，輸出電壓檢測電路與線性穩(wěn)壓電路的電壓反饋電路共用部分電路，可 以節(jié)省總集成電路面積。參考電壓的形成通常需要多個元件，輸出電壓檢測電路與線性穩(wěn) 壓電路共用同一個參考電壓，可以節(jié)省不少元件，只需要增加一個電阻就在同一個支路上 同時獲得了輸出電壓檢測電路的檢測電壓與線性穩(wěn)壓電路的反饋電壓，進一步節(jié)省了元 件，降低了成本。


圖1為傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源的基本框圖2是現(xiàn)有技術中線性穩(wěn)壓電源的一個電路圖實例；圖3是現(xiàn)有技術中線性穩(wěn)壓電源的電流和電壓在啟動時隨時間變化情況的示意 圖；圖4是現(xiàn)有專利技術中電源軟啟動裝置基本原理框圖；圖5是現(xiàn)有專利技術中電源軟啟動裝置具體電路圖實例；圖6是本發(fā)明第一實施方式中線性穩(wěn)壓電源裝置原理框圖；圖7是本發(fā)明第二實施方式中線性穩(wěn)壓電源裝置原理框圖；圖8是本發(fā)明第二實施方式中線性穩(wěn)壓電源裝置的一個具體電路圖；圖9是本發(fā)明第二實施方式中線性穩(wěn)壓電源裝置的控制時序圖；圖10是本發(fā)明第二實施方式中輸入端電流/電壓以及輸出端電壓變化圖；圖11是本發(fā)明第三實施方式中線性穩(wěn)壓電源裝置原理框圖；圖12是本發(fā)明第三實施方式中線性穩(wěn)壓電源裝置的一個具體電路圖；圖13是本發(fā)明第三實施方式中線性穩(wěn)壓電源裝置的控制時序圖；圖14是本發(fā)明第三實施方式中輸入端電流/電壓以及輸出端電壓變化圖。
具體實施例方式在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節(jié)。但是，本 領域的普通技術人員可以理解，即使沒有這些技術細節(jié)和基于以下各實施方式的種種變化 和修改，也可以實現(xiàn)本申請各權利要求所要求保護的技術方案。為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明的實施 方式作進一步地詳細描述。本發(fā)明第一實施方式涉及一種線性穩(wěn)壓電源裝置，其結構如圖6所示，圖中的虛 線代表使能信號。該線性穩(wěn)壓電源裝置包括電源輸入端、電源輸出端、線性穩(wěn)壓電路、N個限流支路、使能控制電路和輸出電壓 檢測電路。線性穩(wěn)壓電路連接在該電源輸入端和電源輸出端之間，起到在正常工作狀態(tài)下輸 出穩(wěn)壓電流的作用。N個限流支路(圖6中的限流支路1、限流支路2........限流支路N)，以并聯(lián)方式連接在電源輸入端和電源輸出端之間，每個限流支路能夠提供的電流均不超過線性穩(wěn)壓 電路可提供的電流的1/2，N為大于1的整數(shù)。限流支路的實現(xiàn)形式可以是多種多樣的，只 要能夠實現(xiàn)限流的功能就可以了。在第二和第三實施方式中提出了兩種限流支路的具體實 現(xiàn)形式，不過本發(fā)明中的限流支路并不限于這兩種具體形式。輸出電壓檢測電路，用于檢測輸出電壓或其分量是否達到預定值，如果達到則直 接或間接地使能線性穩(wěn)壓電路。使能控制電路，用于在裝置啟動時，以預定的延時依次使能各個限流支路。使能控制電路還具有使能線性穩(wěn)壓電路的功能，其使能線性穩(wěn)壓電路可使用直接 或間接的方式，圖6中示出了輸出電壓檢測電路通過使能控制電路間接使能線性穩(wěn)壓電 路。當然，在本發(fā)明的其它實施方式中，輸出電壓檢測電路也可以直接使能線性穩(wěn)壓電路。在電源輸入端和電源輸出端之間設置至少兩個限流支路，逐級使能各限流支路，6以逐漸增大的電流給輸出端電容充電以及給輸出電路中的負載供電，等輸出電壓上升到一 定值之后再使能線性穩(wěn)壓電路，從而防止了使能線性穩(wěn)壓電路的瞬間在電源輸入端產(chǎn)生瞬 間沖擊電流，使電源輸入端保持穩(wěn)定，保證了與電源輸入端相連的其他電路仍可以正?？?靠地運行。整個電源一啟動就開始有電壓和電流的輸出，響應速度較快，控制電路中可以不 使用電容，使輸出端即使在較大的負載電流下也能夠保持穩(wěn)定，輸出電壓不容易產(chǎn)生震蕩。 因為可以不使用電容和穩(wěn)壓二極管，所以該線性穩(wěn)壓電源裝置適于集成在硅片上，從而在 大批量生產(chǎn)時成本可以大大降低。本發(fā)明第二實施方式涉及一種線性穩(wěn)壓電源裝置。第二實施方式是第一實施方式的一種變化形式，其特點在于使用電流源電路作為 限流支路。第二實施方式的原理框圖如圖7所示，該性穩(wěn)壓電源裝置包括電源輸入端10、線性穩(wěn)壓電路20、電源輸出端30、N個電流源電路(4011至401N)、 使能控制電路40和輸出電壓檢測電路50。電源輸入端10是整個線性穩(wěn)壓電源的電源來源，通常帶有一個電容，起濾波和穩(wěn) 壓的作用。線性穩(wěn)壓電路20是傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓電路，在輸出端帶一定負載電流時可給輸出端 提供一個穩(wěn)定的電壓。電源輸出端30是一個穩(wěn)定的電壓輸出。N個電流源電路(4011至401N)以并聯(lián)方式連接在電源輸入端和電源輸出端之間。 各電流源電路可提供的電流大小可以是相同的，也可以是不同的。電流源電路是一種現(xiàn)有 技術，可以有多種實現(xiàn)方式，具體的實現(xiàn)方式可以大學相關教科書中找到，這里不進行詳細 描述了 °優(yōu)選地，各電流源電路可提供的電流均不超過線性穩(wěn)壓電路輸出電流的十分之 一。這樣可以使輸出電流和電壓以較為平緩的方式上升，進一步減輕沖擊電流的幅度。優(yōu)選地，電流源電路的數(shù)目為3個或4個。設置3、4個電流源電路是一種較佳的 配置，可以防止出現(xiàn)線性穩(wěn)壓電路已使能后還有部分電流源電路沒有被使能的情況出現(xiàn)， 防止部分電流源電路被浪費。此外，可以理解，電流源電路的數(shù)目也可以為2個，或4個以 上。使能控制電路40包括線性穩(wěn)壓電路使能電路400，用于使能或關閉線性穩(wěn)壓電路。N個電流源使能電路，分別用于使能或關閉N個電流源電路。使能一個電流源屬于 現(xiàn)有技術，這里不進行詳細介紹了。即圖7中的第一電流源使能電路EN4011、第二電流源使能電路EN4012......以及第N電流源使能電路EN401N。電流源使能電路一種表現(xiàn)形式為N個電子開關(例如可以用開關晶體管或場效應管實現(xiàn))，“使能時序控制電路”通過這 N個電子開關控制N個電流源電路。使能時序控制電路402，用于利用N個電流源使能電路，在裝置啟動時，以預定的 延時依次使能N個電流源電路。依次使能各電流源電路時，各電流源電路被使能的延時可 以是相同的，也可以是不同的。例如，有3路電流源電路(電流源1、電流源2和電流源3) 被依次使能。電流源1和電流源2之間的延時是Tl，電流源2和3之間的延時是T2，T1可以等于T2，Tl也可以不等于T2。使能控制電路40還用于在線性穩(wěn)壓電路被使能后關閉各個電流源電路。在線性 穩(wěn)壓電路被使能后關閉各電流源電路，可以使整個穩(wěn)壓電源裝置進入正常工作狀態(tài)。優(yōu)選 地，使能控制電路在線性穩(wěn)壓電路被使能后，先經(jīng)過一段預定延時，再關閉各個電流源電路。輸出電壓檢測電路50，用于檢測輸出電壓或其分量是否達到預定值，如果達到則 直接或間接地使能線性穩(wěn)壓電路20。本實施方式中，輸出電壓檢測電路50間接地通過線性 穩(wěn)壓電路使能電路400實現(xiàn)線性穩(wěn)壓電路20的使能。圖8是本實施方式的一個具體電路圖。圖9則示出了整個線性穩(wěn)壓電源軟啟動的 控制時序圖。下面結合圖8和圖9來闡述整個電路的工作過程。使能信號Enable作為一個輸入信號連接到使能時序控制電路402。當Enable信 號從低變?yōu)楦邥r，即從無效變?yōu)橛行r，使能時序控制電路402控制其輸出信號EN4011_ Control從低變高，并傳送到第一電流源使能電路EN4011控制第一電流源電路4011開始工 作，給電源輸出端電容C2充電及給負載RL供電，電源輸出端電壓VOUT開始升高。經(jīng)過一段時間Tdelayl的延時后，使能時序控制電路402控制其輸出信號EN4012_ Control從低變高，并傳送到第二電流源使能電路EN4012控制第二電流源電路4012開始工 作，此時第一電流源電路4011和第二電流源電路4012同時給電源輸出端電容C2充電及給 負載RL供電，電源輸出端電壓VOUT上升到更高的電壓值。再經(jīng)過一段時間Tdelay2的延時后，使能時序控制電路402控制其輸出信號 EN4013_Control從低變高，并傳送到第三電流源使能電路EN4013控制第三電流源電路 4013開始工作，此時第一電流源電路4011和第二電流源電路4012以及第三電流源電路 4013同時給電源輸出端電容C2充電及給負載RL供電，電源輸出端電壓上升到更高的電壓值。再經(jīng)過一段時間TdelayN的延時后，使能時序控制電路402控制其輸出信號 EN401N_Control從低變高，并傳送到第N電流源使能電路EN40IN控制第N電流源電路40IN 開始工作，此時第一電流源電路4011、第二電流源電路4012、第三電流源電路4013以及第 N電流源電路401N同時給電源輸出端電容C2充電及給負載RL供電，電源輸出端電壓上升 到更高的電壓值。在電流源電路逐漸被使能給輸出電容充電和給輸出端負載供電的同時，輸出電壓 檢測電路50檢測輸出端電壓，并將其分壓值V2與參考電壓Vref比較，當判斷到輸出端電 壓分壓值V2大于參考電壓Vref時，EN_Control信號由低變高，并傳達到使能時序控制電 路 402。當使能時序控制電路402接收到EN_C0ntr0l信號由低變高后，使能時序控制電路 402控制其輸出信號EN400_Control從低變高，并傳送到線性穩(wěn)壓電路使能控制電路400， 從而使能線性穩(wěn)壓電路20，線性穩(wěn)壓電路開始工作，給輸出端提供電流供給和穩(wěn)壓功能。至此，整個軟啟動過程結束。圖10示出了本實施方式的輸入端電流/電壓以及輸出端電壓變化圖。優(yōu)選地，輸出電壓檢測電路的檢測電壓最好略低于線性穩(wěn)壓電路的反饋電壓，這 樣可防止在使能線性穩(wěn)壓電路的瞬間造成輸出電壓過沖。一種優(yōu)選地實現(xiàn)方式如圖8所8示。圖8中Vl是線性穩(wěn)壓電路的反饋電壓，V2是輸出電壓檢測電路的檢測電壓，通過在R1、 R2和R3所構成的支路上依次選取Vl和V2，可以實現(xiàn)Vl > V2。當V2比Vl略低時，電流源電路會將輸出電壓VOUT充電到比應用需求電壓略高一 點(至于高多少，取決于R2電阻與其它電阻的比例大小，是可控的)，此時再將線性穩(wěn)壓電 路使能。即使線性穩(wěn)壓電路被使能了，但是因為VOUT電壓已經(jīng)高于應用需求電壓了，所以 穩(wěn)壓管處于截至狀態(tài)，直到VOUT上的電壓由于負載而下降到低于應用需求電壓了，線性穩(wěn) 壓電路才會進入穩(wěn)壓調節(jié)階段，可以看出，輸出電壓VOUT就是加在Rl、R2、R3上的整體電 壓，而檢測電壓V2是輸出電壓VOUT的一個比例分量，V2 = Vout * (R2+R3)/(R1+R2+R3)。 當然，在本發(fā)明的其它實施方式中，也可以使用VOUT整體作為檢測電壓。如果V2比Vl高，那么當電流源電路將輸出電壓VOUT充電到比應用需求電壓略低 一些時，就會使能線性穩(wěn)壓電路。因為輸出電壓比應用需求電壓低，所以穩(wěn)壓管立刻導通。 穩(wěn)壓管的瞬間導通將可能造成輸出端電壓過沖，因為導通電流不可控制，所以過沖電壓量 也不能被控制。V2比Vl高得越多，導通電流和過沖電壓量越大。為了保證電流源電路不會將VOUT過沖太多，就要注意R2電阻與其它Rl、R3電阻 的比例取值。通過R1、R2、R3的阻值選取可以控制VOUT過沖電壓量。一般保證VOUT過沖 電壓控制在10-50mV以內為最佳。如參考電壓Vref = IV，應用需求電壓為3V，Rl取200K，那么(R2+R3)/IV = Rl/ (3V-1V)- > (R2+R3) = 100K,當 R2/R3 = 1/100 時，可控制 VOUT 過沖電壓為 30. 3mV。又如參考電壓Vref = 1. 5V，應用需求電壓為3V，Rl取200K，那么(R2+R3)/1.5V =R1/(3V-1. 5V)- > (R2+R3) = 200K，當 R2/R3 = 1/199 時，可控制 VOUT 過沖電壓為 15mV。在圖8的電圖中，輸出電壓檢測電路與線性穩(wěn)壓電路使用同一個參考電壓。并且， 輸出電壓檢測電路的檢測電壓V2與線性穩(wěn)壓電路的反饋電壓V2從同一條支路(由R1、R2 和R3構成)上獲取。輸出電壓檢測電路與線性穩(wěn)壓電路的電壓反饋電路共用部分電路，可以節(jié)省總集 成電路面積。參考電壓的形成通常需要多個元件，輸出電壓檢測電路與線性穩(wěn)壓電路共用 同一個參考電壓，可以節(jié)省不少元件，只需要增加一個電阻就在同一個支路上同時獲得輸 出電壓檢測電路的檢測電壓與線性穩(wěn)壓電路的反饋電壓，進一步節(jié)省了元件。本發(fā)明第三實施方式涉及一種線性穩(wěn)壓電源裝置。第三實施方式是第一實施方式的另一種變化形式，其特點在于在線性穩(wěn)壓電路中 使用了 N個并聯(lián)的穩(wěn)壓管，并且這N個穩(wěn)壓管同時兼作N個限流支路，也就是說，N個限流 支路由線性穩(wěn)壓電路中的N個穩(wěn)壓管實現(xiàn)。第三實施方式的原理框圖如圖11所示，該性穩(wěn)壓電源裝置包括電源輸入端100、線性穩(wěn)壓電路200、電源輸出端300、使能控制電路4000和輸出電 壓檢測電路500。電源輸入端100是整個線性穩(wěn)壓電源的電源來源，通常帶有一個電容，起濾波和 穩(wěn)壓的作用。線性穩(wěn)壓電路200與傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓電路相比，區(qū)別在于線性穩(wěn)壓電路200由N路 穩(wěn)壓管組成(N大于等于幻，通過運放電路(即運算放大器)的控制，可使得輸出端帶一定 負載電流時能夠提供一個穩(wěn)定的電壓。這N個穩(wěn)壓管兼作N個限流支路。
電源輸出端300是一個穩(wěn)定的電壓輸出。使能控制電路4000由多路穩(wěn)壓管使能控制電路4001、使能時序控制電路4002和 運放電路的使能控制電路4003三個模塊組成。多路穩(wěn)壓管使能控制電路4001即N個穩(wěn)壓管使能電路，分別用于使能N個作為限 流支路的穩(wěn)壓管。使能時序控制電路4002，用于利用N個穩(wěn)壓管使能電路，在裝置啟動時，以預定的 延時依次使能N個穩(wěn)壓管。運放電路的使能控制電路4003，用于使能或關閉線性穩(wěn)壓電路中的運放電路，從 而使能或關閉線性穩(wěn)壓電路。輸出電壓檢測電路在檢測到輸出電壓或其分量達到預定值 時，通過運放電路的使能控制電路間接地使能線性穩(wěn)壓電路。輸出電壓檢測電路500用于檢測輸出電壓或其分量是否達到預定值，如果達到則 直接或間接地使能線性穩(wěn)壓電路200。第三實施方式在第一實施方式的基礎上進行了改進，主要改進之處在于線性穩(wěn) 壓電路包括N個穩(wěn)壓管和一個運放電路，該運放電路的輸出端與N個穩(wěn)壓管的柵極連接，N 個穩(wěn)壓管的源極和漏極以并聯(lián)方式連接在電源輸入端和電源輸出端之間。圖12是本實施方式的一個具體電路圖。圖13則示出了整個線性穩(wěn)壓電源軟啟動 的控制時序圖。下面結合圖12和圖13來闡述整個電路的工作過程。使能信號Enable作為一個輸入信號連接到使能時序控制電路4002。當Enable信 號從低變?yōu)楦邥r，即從無效變?yōu)橛行r，使能時序控制電路4002控制其輸出信號EN_C1從 低變高，并傳送到第一路穩(wěn)壓管使能電路來控制第一路穩(wěn)壓管Ql開始工作，給電源輸出端 電容C2充電及給負載RL供電，電源輸出端電壓開始升高。經(jīng)過一段時間TdelayQl的延時后，使能時序控制電路4002控制其輸出信號EN_C2 從低變高，并傳送到第二路穩(wěn)壓管使能電路來控制第二路穩(wěn)壓管Q2開始工作，此時第一路 穩(wěn)壓管Ql和第一路穩(wěn)壓管Q2同時給電源輸出端電容C2充電及給負載RL供電，電源輸出 端電壓上升到更高的電壓值。再經(jīng)過一段時間TdelayQN的延時后，使能時序控制電路4002控制其輸出信號EN_ CN從低變高，并傳送到第N路穩(wěn)壓管使能電路來控制第N路穩(wěn)壓管QN開始工作，此時第一 路穩(wěn)壓管Q1、第二路穩(wěn)壓管Q2以及第N路穩(wěn)壓管QN同時給電源輸出端電容C2充電及給負 載RL供電，電源輸出端電壓上升到更高的電壓值。在多路穩(wěn)壓管逐漸被使能給輸出電容充電和給輸出端負載供電的同時，輸出電壓 檢測電路500檢測輸出端電壓，并將其分壓值V2與參考電壓Vref比較，當判斷到輸出端電 壓分壓值V2大于參考電壓Vref時，EN_C信號由低變高，并傳達到使能時序控制電路4002。當使能時序控制電路4002接收到EN_C信號由低變高后，經(jīng)過一定的延時 TdelayA,使能時序控制電路4002控制其輸出信號EN_C1\EN_C2以及EN_CN由高變 低，即多路穩(wěn)壓管的使能控制失效，Ql QN的控制處于浮空狀態(tài)。再經(jīng)過很短的延時 TdelayB (TdelayB 一般小于2微秒，但不局限于此具體數(shù)據(jù))后，EN_A1從低變高，并傳送到 運放電路的使能控制電路4003，從而使能運放電路，通過運放電路的控制，給輸出端提供電 流供給和穩(wěn)壓功能。至此，整個軟啟動過程結束。10
在圖13的電路圖中，穩(wěn)壓管使能電路包括一個場效應管，該場效應管的源極與一 個穩(wěn)壓管的柵極連接，漏極接地，柵極與使能時序控制電路的一個控制信號連接，用于在使 能時序控制電路的控制信號從低變高時，控制相應的穩(wěn)壓管開始工作?？梢岳斫?，穩(wěn)壓管使 能電路也可以用其它的元件組成，例如使用開關三級管，只要能根據(jù)使能時序控制電路的 控制信號使能相應的穩(wěn)壓管就可以了。圖14示出了第三實施方式中輸入端電流/電壓以及輸出端電壓變化圖，與第一實 施方式達到基本相同的效果。優(yōu)選地，輸出電壓檢測電路的檢測電壓低于線性穩(wěn)壓電路的反饋電壓，這樣可防 止在使能線性穩(wěn)壓電路的瞬間造成輸出電壓過沖。一種優(yōu)選地實現(xiàn)方式如圖12所示。圖 12中Vl是線性穩(wěn)壓電路的反饋電壓，V2是輸出電壓檢測電路的檢測電壓，通過在R1、R2和 R3所構成的支路上依次選取Vl和V2，可以實現(xiàn)Vl > V2。當V2比Vl略低時，多路穩(wěn)壓管電路會將輸出電壓VOUT充電到比應用需求電壓略 高一點(至于高多少，取決于R2電阻與其它電阻的比例大小，是可控的)，此時再將線性穩(wěn) 壓電路使能。即使線性穩(wěn)壓電路被使能了，但是因為VOUT電壓已經(jīng)高于應用需求電壓了， 所以穩(wěn)壓管處于截至狀態(tài)，直到VOUT上的電壓由于負載而下降到低于應用需求電壓了，線 性穩(wěn)壓電路才會進入穩(wěn)壓調節(jié)階段。為了保證多路穩(wěn)壓管電路不會將VOUT過沖太多，就要注意R2電阻與其它Rl、R3 電阻的比例取值。通過Rl、R2、R3的阻值選取可以控制VOUT過沖電壓量。一般保證VOUT 過沖電壓控制在10-50mV以內為最佳。本發(fā)明第四實施方式涉及一種線性穩(wěn)壓電源裝置軟啟動方法，包括以下步驟以預定的延時依次使能N個限流支路，N個限流支路以并聯(lián)方式連接在電源輸入 端和電源輸出端之間，N為大于1的整數(shù)。檢測輸出電壓或其分量是否達到預定值，如果達到則直接或間接地使能連接在電 源輸入端和電源輸出端之間的線性穩(wěn)壓電路，每個限流支路能夠提供的電流均不超過線性 穩(wěn)壓電路可提供的電流的1/2。上述檢測的步驟與依次使能N個限流支路的步驟可以是并行的，也就是說，可能N 個限流支路沒有被完全使能時，就會被檢測到輸出電壓或其分量達到預定值，從而線性穩(wěn) 壓電路被使能。線性穩(wěn)壓電路被使能后，限流支路一般被關閉，如第二實施方式中的情況(限流 支路為電流源電路)。如果限流支路同時被用作線性穩(wěn)壓電路的一部分，則可以不用關閉限 流支路，如第三實施方式中的情況。本實施方式是與第一至第三實施方式相對應的方法實施方式，本實施方式可與第 一至第三實施方式互相配合實施。第一至第三實施方式中提到的相關技術細節(jié)在本實施方 式中依然有效，為了減少重復，這里不再贅述。相應地，本實施方式中提到的相關技術細節(jié) 也可應用在第一至第三實施方式中。本發(fā)明各實施方式中，“使能”即Enable，相反的狀態(tài)Disable被稱為“關閉”。 Enable和Disable也可能有其它的中文表達，但含義是一樣的。雖然通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實施方式，已經(jīng)對本發(fā)明進行了圖示和描述，但 本領域的普通技術人員應該明白，可以在形式上和細節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
1.一種線性穩(wěn)壓電源裝置，包括電源輸入端、電源輸出端、和連接在該電源輸入端和 電源輸出端之間的線性穩(wěn)壓電路，其特征在于，還包括N個限流支路，以并聯(lián)方式連接在所述電源輸入端和電源輸出端之間，每個限流支路能 夠提供的電流均不超過線性穩(wěn)壓電路可提供的電流的1/2，N為大于1的整數(shù)；使能控制電路，用于在所述裝置啟動時，以預定的延時依次使能各個所述限流支路；輸出電壓檢測電路，用于檢測電源輸出端的輸出電壓或其比例分量是否達到預定值， 如果達到則使能所述線性穩(wěn)壓電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的線性穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于，所述限流支路是電流源電路。
3.根據(jù)權利要求2所述的線性穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于，所述使能控制電路還用于 在所述線性穩(wěn)壓電路被使能后關閉各個所述電流源電路。
4.根據(jù)權利要求3所述的線性穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于，所述使能控制電路在所述 線性穩(wěn)壓電路被使能后，先經(jīng)過一段預定延時，再關閉各個所述電流源電路。
5.根據(jù)權利要求4所述的線性穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于，各所述電流源電路可提供 的電流均不超過所述線性穩(wěn)壓電路輸出電流的十分之一。
6.根據(jù)權利要求5所述的線性穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于，所述電流源電路的數(shù)目為3 個或4個。
7.根據(jù)權利要求6所述的線性穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于，所述使能控制電路包括N個電流源使能電路，分別用于使能或關閉N個所述電流源電路；使能時序控制電路，用于利用N個所述電流源使能電路，在所述裝置啟動時，以預定的 延時依次使能N個所述電流源電路；線性穩(wěn)壓電路使能電路，用于使能或關閉所述線性穩(wěn)壓電路；所述輸出電壓檢測電路 在檢測到輸出電壓或其分量達到預定值時，通過所述線性穩(wěn)壓電路使能電路間接地使能所 述線性穩(wěn)壓電路。
8.根據(jù)權利要求1所述的線性穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于，所述線性穩(wěn)壓電路包括N個 穩(wěn)壓管和一個運放電路，該運放電路的輸出端與N個穩(wěn)壓管的柵極連接，N個穩(wěn)壓管的以并 聯(lián)方式連接在所述電源輸入端和電源輸出端之間，其中N個穩(wěn)壓管的源極連接在電源輸入 端，漏極連接在電源輸出端；所述N個限流支路由所述線性穩(wěn)壓電路中的N個穩(wěn)壓管實現(xiàn)。
9.根據(jù)權利要求8所述的線性穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于，每個所述穩(wěn)壓管可提供的 最大電流為所述線性穩(wěn)壓電路輸出電流的N分之一。
10.根據(jù)權利要求9所述的線性穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于，所述使能控制電路包括N個穩(wěn)壓管使能電路，分別用于使能N個作為限流支路的所述穩(wěn)壓管；使能時序控制電路，用于利用N個所述穩(wěn)壓管使能電路，在所述裝置啟動時，以預定的 延時依次使能N個所述穩(wěn)壓管；運放電路的使能控制電路，用于使能或關閉所述線性穩(wěn)壓電路中的運放電路，從而使 能或關閉所述線性穩(wěn)壓電路；所述輸出電壓檢測電路在檢測到輸出電壓或其分量達到預定 值時，通過所述運放電路的使能控制電路間接地使能所述線性穩(wěn)壓電路。
11.根據(jù)權利要求10所述的線性穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于，每個所述穩(wěn)壓管使能電路包括一個場效應管，該場效應管的源極與一個相應的穩(wěn)壓管的柵極連接，漏極接地，柵極 與所述使能時序控制電路的一個控制信號連接，用于在所述使能時序控制電路的控制信號 從低變高時，使能相應的穩(wěn)壓管開始工作。
12.根據(jù)權利要求1至11中任一項所述的線性穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于，所述輸出電 壓檢測電路檢測到的檢測電壓低于所述線性穩(wěn)壓電路中反饋的反饋電壓。
13.根據(jù)權利要求12所述的線性穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于，所述輸出電壓檢測電路 的檢測電壓與所述線性穩(wěn)壓電路的反饋電壓的差值在10至50mV的范圍內。
14.根據(jù)權利要求13所述的線性穩(wěn)壓電源裝置，其特征在于，所述輸出電壓檢測電路 與所述線性穩(wěn)壓電路使用同一個參考電壓；所述輸出電壓檢測電路的檢測電壓與所述線性穩(wěn)壓電路的反饋電壓從同一條支路上 獲取。
15.一種線性穩(wěn)壓電源裝置軟啟動方法，其特征在于，所述裝置包括電源輸入端、電源 輸出端、和線性穩(wěn)壓電路，包括以下步驟以預定的延時依次使能N個限流支路，所述N個限流支路以并聯(lián)方式連接在電源輸入 端和電源輸出端之間，N為大于1的整數(shù)；檢測輸出電壓或其分量是否達到預定值，如果達到則直接或間接地使能連接在所述電 源輸入端和電源輸出端之間的線性穩(wěn)壓電路，每個所述限流支路能夠提供的電流均不超過 線性穩(wěn)壓電路可提供的電流的1/2。
16.根據(jù)權利要求15所述的線性穩(wěn)壓電源裝置軟啟動方法，其特征在于，所述限流支 路是電流源電路；所述方法還包括以下步驟在所述線性穩(wěn)壓電路被使能后關閉各個所述電流源電路。
17.根據(jù)權利要求15所述的線性穩(wěn)壓電源裝置軟啟動方法，其特征在于，所述限流支 路是有限流功能的穩(wěn)壓管；所述方法還包括以下步驟所述有限流功能的穩(wěn)壓管在啟動完成后作為并聯(lián)的線性穩(wěn)壓管由所述線性穩(wěn)壓電路 中的運放電路同時控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及電源技術領域，公開了一種線性穩(wěn)壓電源裝置及其軟啟動方法。本發(fā)明中，在電源輸入端和電源輸出端之間設置至少兩個限流支路，逐級使能各限流支路，以逐漸增大的電流給輸出端電容充電以及給輸出電路中的負載供電，等輸出電壓上升到一定值之后，再使能線性穩(wěn)壓電路并關閉限流支路，從而減輕或防止了線性穩(wěn)壓源啟動瞬間的沖擊電流。
文檔編號H02M1/36GK102055311SQ20091020173
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月29日 優(yōu)先權日2009年10月29日
發(fā)明者劉文俊, 劉永根, 熊江, 肖麗榮 申請人:炬力集成電路設計有限公司