【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及模擬電路和半導體集成，具體地，涉及一種適用于nmos負載開關的可編程軟起電路及方法。
技術介紹
1、浪涌電流(inrush?current)是指容性負載如蓄電池或dc/dc電路的負載開關在開關導通瞬間，由于容性負載充電而產生的沖擊電流，如果浪涌電流過大，超出容性負載的承受能力，則可能引起設備損壞。浪涌電流會造成輸入電壓突降，進而也可能影響整個電路系統的穩定，此外，浪涌電流的大小直接受通流晶體管開關速度的影響。
2、軟起電路(soft?start)指的是通過電路設計來消除開關電源啟動時的浪涌電流，從而很好地防止上述浪涌電流。通過“軟啟動”來控制開關電源的啟動以消除浪涌電流，具有以下設計原則：在加電瞬間除去負載，同時限制有用的電流。
3、現有的nmos負載開關的軟起電路如圖1所示，存在以下缺陷：該軟起電路為一個開環結構，其軟起電容102太小則起不到軟起的作用，太大在片內會占用很大的版圖面積，浪費版圖資源；并且電流源101和軟起電容102一旦固定，其軟起速度就不可編程調整，不適合不同負載下靈活的軟起時間調整。
技術實現思路
1、針對現有技術中存在的問題，本專利技術提供了一種適用于nmos負載開關的可編程軟起電路及方法，通過簡單的結構來避免復雜的頻率補償，同時，可編程實現nmos負載開關的靈活軟起。
2、為實現上述技術目的，本專利技術采用如下技術方案：一種適用于nmos負載開關的可編程軟起電路，包括：斜坡電壓基準模塊、跨導放大器、第三電流源
3、所述第三電流源用于給跨導放大器、反饋采樣模塊和nmos負載開關提供負載電流；
4、所述斜坡電壓基準模塊用于產生可編程斜坡電壓基準，傳送到跨導放大器的正相輸入端；
5、所述反饋采樣模塊用于采集nmos負載開關的柵極電壓，傳送到跨導放大器的反相輸入端，對跨導放大器進行負反饋控制；
6、所述跨導放大器根據正相輸入端和反相輸入端的輸入電壓產生對應的反饋信號，通過跨導放大器的輸出端反饋到nmos負載開關的柵極，控制nmos負載開關的軟起過程。
7、進一步地，所述斜坡電壓基準模塊包括：第一電流源、第一開關、第一電容器和第二開關，所述第一電流源的輸入端與工作電壓vdd連接，所述第一電流源的輸出端與第一開關的一端連接，所述第一開關的另一端、第一電容器的正極端、第二開關的一端均與跨導放大器的正相輸入端連接，所述第一電容器的負極端、第二開關的另一端均接地。
8、進一步地，通過可編程調整第一電流源的斜坡電壓基準或第一電容器的電容值控制nmos負載開關的軟起速度。
9、進一步地，所述反饋采樣模塊包括：第一電阻器、第二電阻器和第三開關，所述第三開關的一端、第一電阻器的一端、第二電阻器的一端均與跨導放大器的反相輸入端連接，所述第二電阻器的另一端和第三開關的另一端均接地。
10、進一步地，所述第一電阻器的另一端分別與跨導放大器的輸出端、第三電流源的輸出端、nmos負載開關的柵極連接。
11、進一步地，所述跨導放大器包括：第二電流源、第一pmos管、第二pmos管、第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管、調零電阻和米勒電容，所述第二電流源的輸入端與工作電壓vdd連接，所述第二電流源的輸出端分別與第一pmos管的源極、第二pmos管的源極連接，所述第一pmos管的漏極分別與第一nmos管的漏極、第一nmos管的柵極、第二nmos管的柵極連接，所述第二nmos管的漏極、第二pmos管漏極、調零電阻的一端以及第三nmos管的柵極連接，所述調零電阻的另一端與米勒電容的一端連接，所述第一nmos管的源極、第二nmos管的源極、第三nmos管的源極均接地。
12、進一步地，所述第二pmos管的柵極作為跨導放大器的正相輸入端，所述第一pmos管的柵極作為跨導放大器的反相輸入端，所述米勒電容的另一端、第三nmos管的漏極均作為跨導放大器的輸出端。
13、進一步地，本專利技術還提供了一種所述的適用于nmos負載開關的可編程軟起電路的軟起方法，具體過程如下：
14、在軟起控制階段，第一開關閉合，第二開關、第三開關斷開，所述斜坡電壓基準模塊中的第一電流源給第一電容器充電，產生的斜坡電壓信號反饋給跨導放大器的正相輸入端；第三電流源由電荷泵輸出電壓vcp源入電流，反饋采樣模塊采樣到nmos負載開關的柵極電壓，反饋到跨導放大器的反相輸入端，反相輸入端的電壓信號經跨導放大器被正相輸入端的電壓信號鉗位限制，通過第三nmos管產生下拉電流，此時，第三電流源產生的電流分別流向nmos負載開關、反饋采樣模塊和第三nmos管，根據nmos負載開關的軟起速度調整斜坡電壓基準模塊，實現nmos負載開關的軟起過程；
15、在軟起結束階段，跨導放大器的反相輸入端的電壓信號小于正相輸入端的電壓信號，nmos負載開關的柵極電壓被第三電流源充電上拉至等于電荷泵輸出電壓vcp，軟起結束；
16、在軟起恢復階段，第三電流源中沒有源入電流，將第一開關斷開，第二開關、第三開關閉合，跨導放大器的正相輸入端和反相輸入端的電壓信號均為0，nmos負載開關的柵極電壓被下拉到0。
17、進一步地，所述可編程軟起電路的軟起時間t為：
18、
19、其中，vngate表示nmos負載開關的柵極電壓，cs表示第一電容器的電容值，i0表示第一電流源的輸出電流，n表示第二電阻器與第一電阻器的阻值比。
20、與現有技術相比，本專利技術具有如下有益效果：本專利技術適用于nmos負載開關的可編程軟起電路由斜坡電壓基準模塊、跨導放大器、反饋采樣模塊共同組成軟起閉環環路，反饋采樣模塊通過采樣nmos負載開關的柵極電壓，僅需通過簡單的米勒補償即可實現軟起閉環環路的頻率補償，結構簡單；同時，本專利技術中斜坡電壓基準模塊可以通過編程調節斜坡電壓基準的斜率，控制nmos負載開關的軟起速度，從而實現nmos負載開關的軟起靈活調節。
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1.一種適用于NMOS負載開關的可編程軟起電路，其特征在于，包括：斜坡電壓基準模塊(201)、跨導放大器(202)、第三電流源(203)、反饋采樣模塊(204)和NMOS負載開關(205)；
2.根據權利要求1所述的一種適用于NMOS負載開關的可編程軟起電路，其特征在于，所述斜坡電壓基準模塊(201)包括：第一電流源(301)、第一開關(302)、第一電容器(303)和第二開關(304)，所述第一電流源(301)的輸入端與工作電壓VDD連接，所述第一電流源(301)的輸出端與第一開關(302)的一端連接，所述第一開關(302)的另一端、第一電容器(303)的正極端、第二開關(304)的一端均與跨導放大器(202)的正相輸入端(21)連接，所述第一電容器(303)的負極端、第二開關(304)的另一端均接地。
3.根據權利要求2所述的一種適用于NMOS負載開關的可編程軟起電路，其特征在于，通過可編程調整第一電流源(301)的斜坡電壓基準或第一電容器(303)的電容值控制NMOS負載開關(205)的軟起速度。
4.根據權利要求2所述的一種適用于NMO
5.根據權利要求4所述的一種適用于NMOS負載開關的可編程軟起電路，其特征在于，所述第一電阻器(401)的另一端(23)分別與跨導放大器(202)的輸出端、第三電流源(203)的輸出端、NMOS負載開關(205)的柵極連接。
6.根據權利要求5所述的一種適用于NMOS負載開關的可編程軟起電路，其特征在于，所述跨導放大器(202)包括：第二電流源(501)、第一PMOS管(502)、第二PMOS管(504)、第一NMOS管(503)、第二NMOS管(505)、第三NMOS管(508)、調零電阻(506)和米勒電容(507)，所述第二電流源(501)的輸入端與工作電壓VDD連接，所述第二電流源(501)的輸出端分別與第一PMOS管(502)的源極、第二PMOS管(504)的源極連接，所述第一PMOS管(502)的漏極分別與第一NMOS管(503)的漏極、第一NMOS管(503)的柵極、第二NMOS管(505)的柵極連接，所述第二NMOS管(505)的漏極、第二PMOS管(504)漏極、調零電阻(506)的一端以及第三NMOS管(508)的柵極連接，所述調零電阻(506)的另一端與米勒電容(507)的一端連接，所述第一NMOS管(503)的源極、第二NMOS管(505)的源極、第三NMOS管(508)的源極均接地。
7.根據權利要求6所述的一種適用于NMOS負載開關的可編程軟起電路，其特征在于，所述第二PMOS管(504)的柵極作為跨導放大器(202)的正相輸入端(21)，所述第一PMOS管(502)的柵極作為跨導放大器(202)的反相輸入端(22)，所述米勒電容(507)的另一端、第三NMOS管(508)的漏極均作為跨導放大器(202)的輸出端。
8.一種權利要求1-7任一項所述的適用于NMOS負載開關的可編程軟起電路的軟起方法，其特征在于，具體過程如下：
9.根據權利要求8所述的適用于NMOS負載開關的可編程軟起電路的軟起方法，其特征在于，所述可編程軟起電路的軟起時間T為：
...【技術特征摘要】
1.一種適用于nmos負載開關的可編程軟起電路，其特征在于，包括：斜坡電壓基準模塊(201)、跨導放大器(202)、第三電流源(203)、反饋采樣模塊(204)和nmos負載開關(205)；
2.根據權利要求1所述的一種適用于nmos負載開關的可編程軟起電路，其特征在于，所述斜坡電壓基準模塊(201)包括：第一電流源(301)、第一開關(302)、第一電容器(303)和第二開關(304)，所述第一電流源(301)的輸入端與工作電壓vdd連接，所述第一電流源(301)的輸出端與第一開關(302)的一端連接，所述第一開關(302)的另一端、第一電容器(303)的正極端、第二開關(304)的一端均與跨導放大器(202)的正相輸入端(21)連接，所述第一電容器(303)的負極端、第二開關(304)的另一端均接地。
3.根據權利要求2所述的一種適用于nmos負載開關的可編程軟起電路，其特征在于，通過可編程調整第一電流源(301)的斜坡電壓基準或第一電容器(303)的電容值控制nmos負載開關(205)的軟起速度。
4.根據權利要求2所述的一種適用于nmos負載開關的可編程軟起電路，其特征在于，所述反饋采樣模塊(204)包括：第一電阻器(401)、第二電阻器(402)和第三開關(403)，所述第三開關(403)的一端、第一電阻器(401)的一端、第二電阻器(402)的一端均與跨導放大器(202)的反相輸入端連接，所述第二電阻器(402)的另一端和第三開關(403)的另一端均接地。
5.根據權利要求4所述的一種適用于nmos負載開關的可編程軟起電路，其特征在于，所述第一電阻器(401)的另一端(23)分別與跨導放大器(202)的輸出端、第三電流源(203)的輸出端、nmos負載開關(2...
【專利技術屬性】
技術研發人員：林瑞，徐飛，付美俊，王錫璁，
申請(專利權)人：上海帝迪集成電路設計有限公司，
類型：發明
國別省市：
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