一种软启动驱动电路

技术领域

本公开涉及电子电路技术领域，具体而言，涉及一种软启动驱动电路。

背景技术

软启动功能，即为开关电源电路配置一个最小启动时间，在启动后能够使输出电压“单调上升”到目标电压值，在开关电源启动时控制浪涌电流或输出电压上升的斜率，可以有效抑制浪涌电流，以免在启动瞬间对输出电容充电的电流达到开关电源的电流限值，也可减小对开关电路本身以及后端负载的电流应力，且可减小输入电压的跌落。

在目前的软启动电路实现方式中，通过运算放大器构建输入模拟电压与LED所在通路的采样节点电压形成的负反馈环路，使采样节点电压跟踪输入模拟电压，进而通过输入模拟电压调节LED亮度，但是，当输入电压较低时，启动时间较短，容易产生采样节点的电压值出现过冲，表现为启动时出现短暂的亮度超过设定亮度，造成不好的视觉效果。

发明内容

本公开实施例至少提供一种软启动驱动电路，当输入电压较低时提供较长的软启动时间，可以有利于减小或消除采样节点的电压值出现过冲的情况，提升LED照明的视觉效果。

本公开实施例提供了一种软启动驱动电路，应用于LED驱动系统，包括：

反比例软启动电路以及三输入误差放大器，其中，所述反比例软启动电路的启动时间随输入电压的降低而增加；

所述反比例软启动电路，输入端分别连接输入电压端以及使能信号端，输出端输出软启动信号，连接所述三输入误差放大器的第二正相输入端；

所述三输入误差放大器，第一正相输入端连接所述输入电压端，负相输入端连接所述LED驱动系统中，LED对应的反馈电压信号；输出端连接所述LED驱动系统；

所述三输入误差放大器，用于在软启动阶段以所述软启动信号作为正相输入控制信号；在软启动结束后以所述输入电压端的输入电压作为正相输入控制信号；根据所述正相输入控制信号与所述负相输入端对应的负相输入信号大小关系，控制所述LED驱动系统中，比较器的输出占空比的增减变化。

一种可能的实施方式中，所述三输入误差放大器具体用于：

当所述软启动信号的电压低于所述输入电压时，控制所述反馈电压信号跟踪所述软启动信号；

当所述软启动信号的电压高于所述输入电压时，控制所述反馈电压信号跟踪所述输入电压；

比较所述正相输入控制信号，与所述负相输入信号之间的大小关系；

当所述正相输入控制信号小于所述负相输入信号时，所述三输入误差放大器对应的输出信号减小，进而所述LED驱动系统中，以该输出信号为输入的所述比较器的输出占空比减小；

当所述正相输入控制信号大于所述负相输入信号时，所述三输入误差放大器对应的输出信号增大，进而所述比较器的输出占空比增大。

一种可能的实施方式中，所述反比例软启动电路包括：第一电流源、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第一电容、开关以及反相器；

所述第一电流源、所述第一NMOS管以及所述第一PMOS管依次串联连接，所述第一PMOS管接地；

所述第三PMOS管、所述第二NMOS管以及所述第二PMOS管依次串联在所述第一电流源与地之间；

所述第四PMOS管与所述第一电容依次串联在所述第一电流源与地之间；

所述开关并联在所述第一电容两端，所述反相器的输出端与所述开关连接，通过输出电平控制所述开关的开断；

所述第一NMOS管、所述第二NMOS管的栅极均连接至所述第一电流源；所述第二PMOS管的栅极接地；所述第三PMOS管的栅极与所述第四PMOS管的栅极相连，并连接至所述第二NMOS管。

一种可能的实施方式中，所述第一PMOS管的栅极连接所述输入电压端；

所述反相器的输入端连接所述使能信号端；

所述第四PMOS管与所述第一电容之间的连接节点作为所述反比例软启动电路的输出端，连接至所述三输入误差放大器的第二正相输入端。

一种可能的实施方式中，所述第一PMOS管与所述第二PMOS管选用相同的器件类型，且对应的沟道宽度与沟道长度相同；

所述第一NMOS管与所述第二NMOS管选用相同的器件类型，且对应的沟道宽度与沟道长度相同；

所述第三PMOS管与所述第四PMOS管设置为1:1的电流镜。

一种可能的实施方式中，所述第二NMOS管工作于饱和区；

所述第二NMOS管对应的漏极电流与所述输入电压的平方成正比；

所述LED驱动系统对应的软启动时间为所述软启动信号的电压上升至所述输入电压对应的时间，其中，所述软启动时间与所述漏极电流成反比；

进而所述软启动时间与所述输入电压成反比。

一种可能的实施方式中，所述三输入误差放大器包括：第五PMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管、第八PMOS管、第九PMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管以及第二电流源；

所述第五PMOS管与所述第三NMOS管串联所构成通路，与串联连接的所述第六PMOS管与所述第四NMOS管串联所构成通路并联连接；

所述第七PMOS管与所述第五NMOS管串联连接，所述第八PMOS管与所述第六NMOS管串联连接；

所述第七PMOS管的栅极与源极均与所述第八PMOS管的栅极与源极对应连接；

所述第五NMOS管的栅极与漏极均与所述第三NMOS管的栅极与漏极对应连接，所述第四NMOS管的栅极与漏极均与所述第六NMOS管的栅极与漏极对应连接；

所述第九PMOS管并联在所述第六PMOS管的两端；

所述第五PMOS管、所述第六PMOS管以及所述第九PMOS管的源极均与所述第二电流源连接；

所述第三NMOS管的栅极与源极连接，所述第四NMOS管的栅极与源极连接；

所述第七PMOS管的栅极与漏极连接。

一种可能的实施方式中，所述三输入误差放大器还包括相位补偿模块；

所述相位补偿模块包括电阻以及第二电容；

所述电阻设置于所述第八PMOS管与所述第六NMOS管之间的连接节点，以及所述第二电容之间；

所述第二电容接地。

一种可能的实施方式中，所述第五PMOS管的栅极连接所述反馈电压信号；

所述第六PMOS管的栅极连接所述软启动信号；

所述第九PMOS管的栅极连接所述输入电压端；

所述第八PMOS管与所述第六NMOS管之间的连接节点作为所述三输入误差放大器的输出端。

一种可能的实施方式中，当所述软启动信号的电压低于所述输入电压时，所述第六PMOS管导通，所述第九PMOS管关断；

当所述软启动信号的电压高于所述输入电压时，所述第六PMOS管关断，所述第九PMOS管导通。

本公开实施例提供的一种软启动驱动电路，应用于LED驱动系统，包括：反比例软启动电路以及三输入误差放大器，其中，所述反比例软启动电路的启动时间随输入电压的降低而增加；所述反比例软启动电路，输入端分别连接输入电压端以及使能信号端，输出端输出软启动信号，连接所述三输入误差放大器的第二正相输入端；所述三输入误差放大器，第一正相输入端连接所述输入电压端，负相输入端连接所述LED驱动系统中，LED对应的反馈电压信号；输出端连接所述LED驱动系统；所述三输入误差放大器，用于在软启动阶段以所述软启动信号作为正相输入控制信号；在软启动结束后以所述输入电压端的输入电压作为正相输入控制信号；根据正相输入控制信号与负相输入端对应的负相输入信号大小关系，控制LED驱动系统中，比较器的输出占空比的增减变化。当输入电压较低时提供较长的软启动时间，可以有利于减小或消除采样节点的电压值出现过冲的情况，提升LED照明的视觉效果。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，此处的附图被并入说明书中并构成本说明书中的一部分，这些附图示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本公开的技术方案。应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本公开实施例所提供的一种软启动驱动电路的示意图；

图2示出了本公开实施例所提供的一种LED驱动系统的示意图；

图3示出了本公开实施例所提供的一种反比例软启动电路的示意图；

图4示出了本公开实施例所提供的一种三输入误差放大器的示意图。

图示说明：

10-软启动驱动电路；20-反比例软启动电路；30-三输入误差放大器；40-LED驱动系统；201-第一电流源；202-第一PMOS管；203-第二PMOS管；204-第三PMOS管；205-第四PMOS管；206-第一NMOS管；207-第二NMOS管；208-第一电容；209-开关；210-反相器；301-第五PMOS管；302-第六PMOS管；303-第七PMOS管；304-第八PMOS管；305-第九PMOS管；306-第三NMOS管；307-第四NMOS管；308-第五NMOS管；309-第六NMOS管；310-第二电流源；311-电阻；312-第二电容。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本公开实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本公开的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本公开的选定实施例。基于本公开的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

本文中术语“和/或”，仅仅是描述一种关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。

经研究发现，在目前的软启动电路实现方式中，通过运算放大器构建输入模拟电压与LED所在通路的采样节点电压形成的负反馈环路，使采样节点电压跟踪输入模拟电压，进而通过输入模拟电压调节LED亮度，但是，当输入电压较低时，启动时间较短，容易产生采样节点的电压值出现过冲，表现为启动时出现短暂的亮度超过设定亮度，造成不好的视觉效果。

基于上述研究，本公开提供了一种软启动驱动电路，应用于LED驱动系统，包括：反比例软启动电路以及三输入误差放大器，其中，所述反比例软启动电路的启动时间随输入电压的降低而增加；所述反比例软启动电路，输入端分别连接输入电压端以及使能信号端，输出端输出软启动信号，连接所述三输入误差放大器的第二正相输入端；所述三输入误差放大器，第一正相输入端连接所述输入电压端，负相输入端连接所述LED驱动系统中，流经LED的反馈电压信号；输出端连接所述LED驱动系统；所述三输入误差放大器，用于在软启动阶段以所述软启动信号作为正相输入控制信号；在软启动结束后以所述输入电压端的输入电压作为正相输入控制信号。当输入电压较低时提供较长的软启动时间，可以有利于减小或消除采样节点的电压值出现过冲的情况，提升LED照明的视觉效果。

为便于对本实施例进行理解，首先对本公开实施例所公开的一种软启动驱动电路进行详细介绍，参见图1所示，为本公开实施例提供的一种软启动驱动电路10的示意图。

如图1所示，软启动驱动电路10包括：反比例软启动电路20以及三输入误差放大器30。

具体的，反比例软启动电路20的输入端分别连接输入电压端以及使能信号端；反比例软启动电路20的输出端输出软启动信号，连接至三输入误差放大器的第二正相输入端。三输入误差放大器30的第一正相输入端连接输入电压端，负相输入端连接LED驱动系统中，LED对应的反馈电压信号；输出端连接LED驱动系统。

需要说明的是，反比例软启动电路20的启动时间随输入电压的降低而增加。

在具体实施中，三输入误差放大器30用于在软启动阶段，以反比例软启动电路20输出的软启动信号作为正相输入控制信号；在软启动结束后以输入电压端的输入电压作为正相输入控制信号。

这里，当三输入误差放大器30的第二正相输入端输入的软启动信号电压低于第一正相输入端输入的输入电压时，此时对应软启动阶段，三输入误差放大器30以反比例软启动电路20输出的软启动信号进行负反馈环路控制，即让反馈电压信号跟踪反比例软启动电路20输出的信号；当第二正相输入端软启动信号电压高于第一正相输入端输入电压信号电压时，此时对应软启动结束后正常工作阶段，三输入误差放大器30以输入电压信号进行负反馈环路控制，即让反馈电压信号跟踪输入电压信号。

也就是说，在软启动阶段三输入误差放大器30以反比例软启动电路20输出的软启动信号作为正相输入端实际控制信号工作；在软启动结束后正常工作阶段三输入误差放大器30以输入电压信号作为正相输入端实际控制信号工作。

进一步的，三输入误差放大器30比较正相输入端实际控制信号与负相输入端信号大小，当负相输入端信号大于正相输入端实际控制信号时，三输入误差放大器30的输出减小；当负相输入端信号小于正相输入端实际控制信号时，三输入误差放大器30的输出增加。

这里，在图1的基础上，为便于对三输入误差放大器30的负反馈控制进行理解，参见图2所示，为本公开实施例提供的一种LED驱动系统40的示意图。

具体的，软启动驱动电路10连接至LED驱动系统40中的比较器COM，当软启动驱动电路10输出的误差放大信号EAO减小时，比较器COM输出的信号PWMO的占空比随之减小，导致LED驱动系统40的主开关S1的占空比减小，进而经过电感L1、电容C1的输出电压VLO减小，随之导致电阻R1上的电压值VR1减小，即反馈电压信号减小。

进一步的，当软启动驱动电路10输出的误差放大信号EAO增加时，比较器COM输出的信号PWMO的占空比随之增加，导致LED驱动系统40的主开关S1的占空比增加，进而经过电感L1、电容C1的输出电压VLO增加，随之导致电阻R1上的电压值VR1增加，即反馈电压信号增加。

这里，上述过程即构成三输入误差放大器30的负反馈控制，当该负反馈控制稳定时，三输入误差放大器30负相输入端信号等于正相输入端实际控制信号。

需要说明的是，电流检测模块采样开关电流，即等效采样部分时段的电感电流，得到的电流采样信号与振荡器产生的斜波电压叠加产生信号SUM，输入到比较器COM的负相输入端。

这样，引入电流采样信号可以提高环路响应速度，同时为避免发生次谐波振荡，引入斜波信号。

作为一种可能的实施方式，参见图3所示，为本公开实施例提供的一种反比例软启动电路20的示意图。

如图3所示，反比例软启动电路20包括：第一电流源201、第一PMOS管202、第二PMOS管203、第三PMOS管204、第四PMOS管205、第一NMOS管206、第二NMOS管207、第一电容208、开关209以及反相器210。

具体的，第一电流源201、第一NMOS管206以及第一PMOS管202依次串联连接，第一PMOS管202接地；第三PMOS管204、第二NMOS管207以及第二PMOS管203依次串联在第一电流源201与地之间；第四PMOS管205与第一电容208依次串联在第一电流源201与地之间；开关209并联在第一电容208两端，反相器210的输出端与开关209连接，通过输出电平控制开关的开断；第一NMOS管206、第二NMOS管207的栅极均连接至第一电流源201；第二PMOS管203的栅极接地；第三PMOS管204的栅极与第四PMOS管205的栅极相连，并连接至第二NMOS管207。

这里，第一PMOS管202的栅极连接输入电压端；反相器210的输入端连接使能信号端；第四PMOS管205与第一电容208之间的连接节点作为反比例软启动电路20的输出端，连接至三输入误差放大器30的第二正相输入端。

在具体实施中，初始时，使能信号为低电平，整个芯片不使能，此时反相器210的输出为高电平，控制开关209导通，将第一电容208的电荷全部泄放掉，在初始状态下，软启动信号的电压值为0伏。当使能信号变为高电平时，芯片被使能，反相器210的输出变为低电平，控制开关209断路，第四PMOS管205可以对第一电容208进行充电。

此时，第一NMOS管206与第一PMOS管202之间连接节点处的电压值等于V

作为一种优选的实施方式，第一PMOS管202与第二PMOS管203选用相同的器件类型，且对应的沟道宽度与沟道长度相同；第一NMOS管206与第二NMOS管207选用相同的器件类型，且对应的沟道宽度与沟道长度相同。

这里，设置第二NMOS管207工作于饱和区，满足如下电流公式：

Id＝(1/2)·μ·Cox·(W/L)·(Vgs-Vthn)

其中，Id代表第二NMOS管207的漏极电流；μ代表电子迁移率，Cox代表第二NMOS管207的单位面积栅极电容；W代表第二NMOS管207的沟道宽度；L代表第二NMOS管207的沟道长度；Vgs代表第二NMOS管207的栅源电压；Vthn代表第二NMOS管207的阈值电压。

这里，Vgs＝VJ2-VJ3，其中，VJ2为第一NMOS管206的栅极与第二NMOS管207的栅极之间连接节点处的电压值，VJ3为第二NMOS管207与第二PMOS管203之间连接节点的电压值。

因此，第二NMOS管207的栅源电压可以表示为如下公式：Vgs＝(V

这里，第三PMOS管204的电流值等于第二NMOS管207的电流值，也等于第四PMOS管205的电流值，作为一种可能的实施方式，第三PMO S管204与第四PMOS管205设置为1:1的电流镜。

进一步的，通过上述电流对第一电容208进行充电。软启动时间等于软启动信号的电压上升达到等于输入电压时，软启动阶段结束，因此软启动时间对应软启动信号的电压从0伏上升到输入电压的过程，可以计算得到：Tss＝V

作为一种可能的实施方式，参见图4所示，为本公开实施例提供的一种三输入误差放大器30的示意图。

如图4中所示，三输入误差放大器30包括：第五PMOS管301、第六PMOS管302、第七PMOS管303、第八PMOS管304、第九PMOS管305、第三NMOS管306、第四NMOS管307、第五NMOS管308、第六NMOS管309以及第二电流源310。还包括由电阻311以及第二电容312构成的相位补偿模块。

具体的，第五PMOS管301与第三NMOS管306串联所构成通路，与串联连接的第六PMOS管302与第四NMOS管307串联所构成通路并联连接；第七PMOS管303与第五NMOS管308串联连接，第八PMOS管304与第六NMOS管309串联连接；第七PMOS管303的栅极与源极均与第八PMOS管304的栅极与源极对应连接；第五NMOS管308的栅极与漏极均与第三NMOS管306的栅极与漏极对应连接，第四NMOS管307的栅极与漏极均与第六NMOS管309的栅极与漏极对应连接；第九PMOS管305并联在第六PMOS管302的两端；第五PMOS管301、第六PMOS管302以及第九PMOS管305的源极均与第二电流源连接；第三NMOS管306的栅极与源极连接，第四NMOS管307的栅极与源极连接；第七PMOS管303的栅极与漏极连接。

这里，第五PMOS管301的栅极连接反馈电压信号；第六PMOS管302的栅极连接软启动信号；第九PMOS管305的栅极连接输入电压端；第八PMOS管304与第六NMOS管309之间的连接节点作为三输入误差放大器30的输出端。

在具体实施中，当软启动信号的电压低于输入电压时，第六PMOS管302导通，第九PMOS管305关断；当软启动信号的电压高于输入电压时，第六PMOS管302关断，第九PMOS管305导通。

这里，第九PMOS管305和第六PMOS管302为并联关系，当软启动信号的电压低于输入电压时，第六PMOS管302起主导作用，第九PMOS管305不导通(不参与工作)；当软启动信号的电压高于输入电压时，第九PMOS管305起主导作用，第六PMOS管302不导通(不参与工作)。即在软启动阶段，软启动信号端和第六PMOS管302参与工作，形成简单的电流镜跨导放大器(除第九PMOS管305外的所有器件)；在软启动结束后的正常工作阶段，输入电压端和第九PMOS管305参与工作，也形成简单的电流镜跨导放大器(除第六PMOS管302外的所有器件)。

其中，第七PMOS管303和第八PMOS管304构成电流镜；第三NMOS管306和第五NMOS管308构成电流镜；第四NMOS管307和第六NMOS管309构成电流镜。

进一步的，电阻311设置于第八PMOS管304与第六NMOS管309之间的连接节点，以及第二电容312之间；第二电容312接地。

本公开实施例提供的一种软启动驱动电路，应用于LED驱动系统，包括：反比例软启动电路以及三输入误差放大器，其中，所述反比例软启动电路的启动时间随输入电压的降低而增加；所述反比例软启动电路，输入端分别连接输入电压端以及使能信号端，输出端输出软启动信号，连接所述三输入误差放大器的第二正相输入端；所述三输入误差放大器，第一正相输入端连接所述输入电压端，负相输入端连接所述LED驱动系统中，流经LED的反馈电压信号；输出端连接所述LED驱动系统；所述三输入误差放大器，用于在软启动阶段以所述软启动信号作为正相输入控制信号；在软启动结束后以所述输入电压端的输入电压作为正相输入控制信号。当输入电压较低时提供较长的软启动时间，可以有利于减小或消除采样节点的电压值出现过冲的情况，提升LED照明的视觉效果。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本公开的具体实施方式，用以说明本公开的技术方案，而非对其限制，本公开的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。