一种启动电路、启动装置及芯片的制作方法

1.本技术属于电路设计技术领域，尤其涉及一种启动电路、启动装置及芯片。


背景技术：

2.芯片(如电源控制芯片等)是集成电路的核心组成部分，芯片的正常运行对保证电路的整体工作效果有着重要的作用。随着芯片的广泛应用，人们对芯片的启动要求越来越高，如要求启动时间快、损耗低及成本低等，而更为重要的是要求芯片启动过程满足一定的稳定性，以保证芯片的正常启动和稳定运行。
3.然而，通常直流转换电路(dc-dc)的正常工作的最小输入电压为3.3v，当输入电压小于3.3v时，dc-dc就不能正常工作。一般在输入电压为5v时，低压差线性稳压器(low dropout regulator，ldo)的输出电压为3.3v，但是当电源的输入电压不稳定时，例如，供电电源电压不足5v的时候，ldo提供给dc-dc的工作电压就更小，此时dc-dc无法正常工作，电路存在无法启动的问题。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种启动电路、启动装置及芯片，旨在解决电源输入电压较低时存在的电路无法启动的问题。
5.本技术实施例的第一方面提供了一种启动电路，所述启动电路包括：
6.与电源输入端连接的驱动晶体管；
7.与所述驱动晶体管连接的直流转换模块，用于对所述驱动晶体管输出的直流电进行电压转换处理；
8.与所述电源输入端和所述驱动晶体管连接的电荷泵，用于对所述电源输入端提供的输入电压信号进行升压，并对所述驱动晶体管的栅极提供栅极控制信号；
9.与所述电源输入端连接的线性稳压模块，用于根据所述电源输入端提供的输入电压信号生成供电信号，以对所述直流转换模块供电；
10.与所述线性稳压模块和所述电荷泵连接的反馈模块，用于将所述供电信号与预设阈值电压进行比较，并在所述供电信号的电压小于预设阈值电压时，控制所述电荷泵对所述所述线性稳压模块的输出端进行充电。
11.在一个实施例中，所述反馈模块包括：
12.分压单元，与所述线性稳压模块连接，用于接收所述供电信号，并对所述供电信号进行分压处理生成分压信号；
13.比较单元，与所述分压单元连接，用于将所述分压信号与预设阈值电压进行比较，并根据比较结果生成比较信号；
14.电流镜单元，与所述比较单元、所述线性稳压模块以及所述电荷泵连接，用于根据所述比较信号导通，以使所述电荷泵对所述线性稳压模块的输出端充电。
15.在一个实施例中，所述分压单元包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一
端与所述线性稳压模块的输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端共接于所述比较单元，所述第二电阻的第二端接地。
16.在一个实施例中，所述第一电阻和所述第二电阻中至少一项为可调电阻。
17.在一个实施例中，所述比较单元为比较器。
18.在一个实施例中，所述电流镜单元包括：电流源、二极管、第一晶体管、第二晶体管以及第三晶体管；
19.所述二极管的阴极与所述线性稳压模块的输出端连接，所述二极管的阳极与所述第一晶体管的第一端连接，所述第一晶体管的控制端与所述第二晶体管的控制端连接，所述第二晶体管的第一端与所述第三晶体管的第一端连接，所述第一晶体管的第二端与所述第二晶体管的第二端共接于所述电荷泵，所述第三晶体管的控制端与所述比较单元连接，所述第三晶体管的第二端与所述电流源连接。
20.在一个实施例中，所述驱动晶体管为nmos管。
21.在一个实施例中，所述线性稳压模块包括：运算放大器、第三电阻以及第四电阻；
22.所述运算放大器的同相输入端与所述电源输入端连接，所述运算放大器的反相输入端、所述第三电阻的第一端以及所述第四电阻的第一端共接，所述运算放大器的输出端与所述第三电阻的第二端共接于所述直流转换模块，所述第四电阻的第二端接地。
23.本技术实施例第二方面还提供了一种启动装置，所述启动装置包括如上述任一项所述的启动电路。
24.本技术实施例第三方面还提供了一种芯片，包括如上述任一项所述的启动电路。
25.本技术实施例提供了一种启动电路、启动装置及芯片，启动电路包括：驱动晶体管、直流转换模块、电荷泵、线性稳压模块以及反馈模块，直流转换模块用于对驱动晶体管输出的直流电进行电压转换处理，电荷泵对电源输入端提供的输入电压信号进行升压，并对驱动晶体管的栅极提供栅极控制信号，以控制驱动晶体管导通，线性稳压模块根据电源输入端提供的输入电压信号生成供电信号，以对直流转换模块供电，反馈模块将供电信号与预设阈值电压进行比较，并在供电信号的电压小于预设阈值电压时，控制电荷泵对线性稳压模块的输出端进行充电，以使线性稳压模块的输出端的电压达到预设电压值，从而保证电路正常启动。
附图说明
26.图1为本技术实施例提供的一种启动电路的电路示意图；
27.图2为本技术实施例提供的另一种启动电路的电路示意图；
28.图3为本技术实施例提供的一种线性稳压模块的电路示意图；
29.图4为本技术实施例提供的电荷泵的电路示意图。
具体实施方式
30.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
31.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另
一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
32.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
33.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
34.启动电路包括直流转换电路(dc-dc)、电荷泵(charge pump，chrpump)、线性稳压(low dropout regulator，ldo)，其输入电源一般在3v到30v左右，输入电压通过chrpump的驱动进入dc-dc，另一端输入给ldo进行进一步的稳压，使其输出稳定可控，第三端进入chrpump进行升压(栅压自举)，因为正常的nmos开启需要其栅极电压(vgate)比其输入端(vin)的电压大5v左右，所以chrpump的输出一般要比电源输入大5v，以供正常电路需要。
35.由于直流转换电路(dc-dc)的正常工作的最小输入电压为3.3v，当输入电压小于3.3v时，dc-dc就不能正常工作。一般在输入电压为5v时，低压差线性稳压器(low dropout regulator，ldo)的输出电压为3.3v，但是当电源的输入电压不稳定时，例如，供电电源电压不足5v的时候，ldo提供给dc-dc的工作电压就更小，此时dc-dc无法正常工作，电路存在无法启动的问题。
36.为了解决上述技术问题，本技术实施例提供了一种启动电路，参见图1所示，启动电路包括：驱动晶体管20、直流转换模块30、电荷泵40、线性稳压模块50以及反馈模块60。
37.具体的，驱动晶体管20与电源输入端10连接，直流转换模块30与驱动晶体管20连接，直流转换模块30用于对驱动晶体管20输出的直流电进行电压转换处理；电荷泵40与电源输入端10和驱动晶体管20连接，电荷泵40用于对电源输入端10提供的输入电压信号进行升压，并对驱动晶体管20的栅极提供栅极控制信号；线性稳压模块50与电源输入端10连接，线性稳压模块50用于根据电源输入端10提供的输入电压信号生成供电信号，以对直流转换模块30供电；反馈模块60分别与线性稳压模块50和电荷泵40连接的反馈模块60，用于将供电信号与预设阈值电压进行比较，并在供电信号的电压小于预设阈值电压时，控制电荷泵40对线性稳压模块50的输出端进行充电。
38.在本实施例中，通过反馈模块60将线性稳压模块50输出的供电信号不足的部分反馈至电荷泵40，由电荷泵40对线性稳压模块50的输出端进行充电，从而通过充电电路提升线性稳压模块50的输出端的电压，以使其输出的供电信号的电压能够给直流转换模块30供电。例如，反馈模块60通过将供电信号与预设阈值电压进行比较，并在供电信号的电压小于预设阈值电压时，连通电荷泵40与线性稳压模块50之间的充电电路，从而控制电荷泵40对线性稳压模块50的输出端进行充电，以使线性稳压模块50的输出端的电压达到预设电压值，实现对直流转换模块30的正常供电，保证电路的正常启动。
39.在一个实施例中，参见图2所示，反馈模块60包括：分压单元61、比较单元62以及电流镜单元63。
40.具体的，分压单元61与线性稳压模块50连接，用于接收供电信号，并对供电信号进行分压处理生成分压信号；比较单元62与分压单元61连接，用于将分压信号与预设阈值电压(vref1)进行比较，并根据比较结果生成比较信号；电流镜单元63分别与比较单元62、线性稳压模块50以及电荷泵40连接，用于根据比较信号导通，以使电荷泵40对线性稳压模块50的输出端充电，例如，若分压信号小于预设阈值电压，则电流镜单元63对线性稳压模块50的输出端充电。
41.在本实施例中，线性稳压模块50的输出端输出的供电信号用于给直流转换模块30供电，该供电信号经过分压单元61进行分压后输出至比较单元62，由比较单元62与预设阈值电压进行比较，根据比较结果生成比较信号，电流镜单元63根据比较信号的电平高低进行开关控制，此时电流镜单元63作为一种反馈充电电路，用于在线性稳压模块50的输出端输出的供电信号低于直流转换模块30的工作电压时导通，从而由电荷泵40对线性稳压模块50充电，以使供电信号达到直流转换模块30的工作电压。
42.例如，如果线性稳压模块50的输出端输出的供电信号符合要求，能够给直流转换模块30供电，则不会触发反馈充电电路(即电流镜单元63)，该反馈充电电路用于给线性稳压模块50的输出端充电。当线性稳压模块50的输出端输出的供电信号低于一定阈值时，此时比较单元62输出的比较信号发生反转，该反馈充电电路导通，由于电荷泵40的电压相对较高，此时电压相对较高的电荷泵40通过反馈充电电路对线性稳压模块50充电，充电到一定值时，ldo输出电压符合要求之后，比较单元62输出的比较信号再反转，充电反馈电路关断。
43.在一个实施例中，参见图2所示，分压单元61包括第一电阻r1和第二电阻r2，第一电阻r1的第一端与线性稳压模块50的输出端连接，第一电阻r1的第二端与第二电阻r2的第一端共接于比较单元62，第二电阻r2的第二端接地。
44.在本实施例中，第一电阻r1和第二电阻r2组成一个分压电路，用于对线性稳压模块50输出的供电信号进行分压处理，以将供电信号的电压调节至比较单元62匹配的电压。
45.在一个实施例中，第一电阻r1和第二电阻r2中至少一项为可调电阻。
46.在本实施例中，通过调节第一电阻r1或者第二电阻r2的阻值，可以调节分压比例，从而使得启动电路可以适应不同的应用场景。
47.在一个实施例中，比较单元62为比较器。
48.在一个实施例中，参见图2所示，电流镜单元63包括：电流源631、二极管d1、第一晶体管q1、第二晶体管q2以及第三晶体管q3。
49.二极管d1的阴极与线性稳压模块50的输出端连接，二极管d1的阳极与第一晶体管q1的第一端连接，第一晶体管q1的控制端与第二晶体管q2的控制端、第二晶体管q2的第一端共接于第三晶体管q3的第一端，第一晶体管q1的第二端与第二晶体管q2的第二端共接于电荷泵40，第三晶体管q3的控制端与比较单元62连接，第三晶体管q3的第二端与电流源631连接。
50.在本实施例中，电流镜单元63作为反馈充电电路，通过稳定的电流源631提供基准电流信号，用稳定电流接负载电阻的形式抬高线性稳压模块50的输出端的电压，使其正常输出值能达到直流转换模块30的正常工作电压，当直流转换模块30可以正常工作后，比较单元62的输出反转，反馈充电电路停止工作，达到对线性稳压模块50的输出端的电压的升
压程度的控制。
51.具体的，第一晶体管q1、第二晶体管q2形成共源共栅结构，若分压信号小于预设阈值电压，比较单元62输出低电平的比较信号，第三晶体管q3导通，由电流源631提供偏置电压，第一晶体管q1导通，输出镜像电流至线性稳压模块50的输出端，保证线性稳压模块50的输出端输出的供电信号符合要求，能够给直流转换模块30供电。
52.在一个实施例中，第一晶体管q1、第二晶体管q2以及第三晶体管q3均为pmos管。
53.在一个实施例中，驱动晶体管20为nmos管。
54.在一个实施例中，参见图3所示，线性稳压模块50包括：运算放大器51、第三电阻r3以及第四电阻r4。
55.运算放大器51的同相输入端与电源输入端10连接，运算放大器51的反相输入端、第三电阻r3的第一端以及第四电阻r4的第一端共接，运算放大器51的输出端与第三电阻r3的第二端共接于直流转换模块30，第四电阻r4的第二端接地。
56.在本实施例中，线性稳压模块50可以是一种低压差线性稳定器，使用在其饱和区域内运行的晶体管或场效应管(fet)，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调解的输出电压。例如，在本实施例中的作用是降压给直流转换模块30供电。
57.图3为本技术实施例提供的一种线性稳压模块50的电路基本原理图，运算放大器51的两端电压相等，再利用电阻分压，通过电阻大小实现需要的分压而产生特定电压。
58.图4是本技术实施例提供的电荷泵40的电路原理图，电荷泵40包括第一比较器41、第五电阻r5、第六电阻r6、振荡器42、栅压自举电路43以及第四开关管q4。
59.具体的，第一比较器41的第一输入端(即反相输入端)接基准电压源vref2，第一比较器41的第二输入端(即同相输入端)与第五电阻r5的第一端共接于第四开关管q4的第一端，第五电阻r5的第二端接地，第一比较器41的输出端与振荡器42的输入端连接，振荡器42的输出端与栅压自举电路43连接，栅压自举电路43的输入端vin、第四开关管q4的控制端(栅极)共接于电源输入端10，用于接入输入电压信号，栅压自举电路43的输出端vcpout与第六电阻r6的第一端连接，第六电阻r6的第二端与第四开关管q4的第二端连接。
60.在本实施例中，电荷泵40起到的作用是抬高其输入端vin的电压，使得其输出端vcpout的电压高于其输入端vin的电压，且两者之间的电压差大于预设电压值(例如5v)。通过第一比较器41比较其输入端的两电压，当比较器输出的比较信号为高电平时，振荡器42产生震荡信号来使栅压自举电路43工作，当栅压自举电路43的输出端vcpout的电压比其输入端vin的电压大预设电压值(例如，该预设电压值可以为5v)后，第四开关管q4导通，通过第四开关管q4反馈至第一比较器41的第二输入端，此时第一比较器41输出的比较信号发生翻转，振荡器42停止工作，栅压自举电路43停止工作，从而使得电荷泵40的输出端vcpout的电压只比其输入端vin的电压大预设电压值。
61.在一个实施例中，第四开关管q4可以为pmos管。
62.本技术实施例还提供了一种启动装置，所述启动装置包括如上述任一项所述的启动电路。
63.本技术实施例还提供了一种芯片，包括如上述任一项所述的启动电路。
64.本技术实施例提供了一种启动电路、启动装置及芯片，启动电路包括：驱动晶体管、直流转换模块、电荷泵、线性稳压模块以及反馈模块，直流转换模块用于对驱动晶体管
输出的直流电进行电压转换处理，电荷泵对电源输入端提供的输入电压信号进行升压，并对驱动晶体管的栅极提供栅极控制信号，以控制驱动晶体管导通，线性稳压模块根据电源输入端提供的输入电压信号生成供电信号，以对直流转换模块供电，反馈模块将供电信号与预设阈值电压进行比较，并在供电信号的电压小于预设阈值电压时，控制电荷泵对线性稳压模块的输出端进行充电，以使线性稳压模块的输出端的电压达到预设电压值，从而保证电路正常启动。
65.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
66.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
67.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单元来实现本实施例方案的目的。
68.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
69.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。