CN106155151A - 一种启动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种启动电路，它包括启动支路、第一电流镜像单元、第二电流镜像单元和第三电流镜像单元，当启动支路上电开始工作后，第一电流镜像单元通过第一启动输出端口o1将启动支路上的电流镜像输出给受控电路，第二电流镜像单元通过第二启动输出端口o2将启动支路上的电流镜像输出给受控电路，通过两路启动电流使受控电路偏离零电流启动状态；第三电流镜像单元通过电流反馈端口o4将受控电路的工作电流镜像反馈到启动支路上，使得启动支路中Q点的电压逐渐增大，第一电流镜像单元和第二电流镜像单元逐渐截止直至完全关闭，此时，启动电路停止输出控制受控电路偏离零电流启动的启动电流。

Description

一种启动电路

技术领域

本发明涉及电子电路领域，特别是涉及一种启动电路。

背景技术

在集成电路设计中，自偏置电压源、自偏置电流源和电压基准源一般都需要增设启动电路，使其能够正常启动。带隙基准(bandgap) 电路模块为其他电路模块提供具有零温度系数的基准电压。在设计带隙基准（bandgap）电路时，为了避免其处于不希望的零电流状态，需要增加启动电路模块。

目前的启动电路一般都是通过提供启动电压的方式，迫使受控电路偏离零电流状态，但这个启动方式不稳定，受控电路可能又会回到零电流状态而不能正常启动。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种启动电路，通过注入启动电流的方式，迫使受控电路偏离零电流状态，当受控电路正常工作后，启动电路由自动停止注入启动电流；启动电路的工作状态还可被人为地控制。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种启动电路，它包括启动支路、第一电流镜像单元、第二电流镜像单元和第三电流镜像单元，启动支路、第一电流镜像单元、第二电流镜像单元和第三电流镜像单元的电源输入端与直流电源VDD连接，启动支路的镜像电流输出端分别与第一电流镜像单元和第二电流镜像单元的镜像电流输入端连接，启动支路的镜像电流输入端与第三电流镜像单元的电源输出端连接，启动支路的镜像电流输出端与其镜像电流输入端连接于Q点，启动支路的电源输出端与地对接，第一电流镜像单元的电源输出端与第一启动输出端口o1连接，第二电流镜像单元的电源输出端与第二启动输出端口o2连接，第三电流镜像单元的镜像电流输入端与电流反馈端口o4连接。

当启动支路上电开始工作后，第一电流镜像单元通过第一启动输出端口o1将启动支路上的电流镜像输出给受控电路，第二电流镜像单元通过第二启动输出端口o2将启动支路上的电流镜像输出给受控电路，通过两路启动电流使受控电路偏离零电流启动状态。

第三电流镜像单元通过电流反馈端口o4将受控电路的工作电流镜像反馈到启动支路上，使得启动支路中Q点的电压逐渐增大，第一电流镜像单元和第二电流镜像单元逐渐截止直至完全关闭，此时，启动电路停止输出控制受控电路偏离零电流启动的启动电流。

所述的启动支路包括MOS管M1和电阻R1，MOS管M1的源极与启动支路的电源输入端连接，MOS管M1的漏极和栅极均通过电阻R1与启动支路的电源输出端连接，MOS管M1的栅极还与启动支路的镜像输出端连接，MOS管M1的漏极和栅极连接于Q点。

所示的第一镜像单元包括MOS管M2，MOS管M2的源极与第一镜像单元的电源输入端连接，MOS管M2的漏极与第一启动输出端口o1连接，MOS管M1的栅极与第一电流镜像单元的镜像电流输入端连接。

所示的第二电流镜像单元包括MOS管M3，MOS管M3的源极与第二镜像单元的电源输入端连接，MOS管M3的漏极与第二启动输出端口o2连接，MOS管M3的栅极与第二电流镜像单元的镜像电流输入端连接。

所示的第三电流镜像单元包括MOS管M5，MOS管M5的源极与第三镜像单元的电源输入端连接，MOS管M5的漏极与第二电流镜像单元的电源输出端连接，MOS管M3的栅极与第四启动输出端口o4连接。

它还包括第四电流镜像单元，第四电流镜像单元的电源输入端与直流电源VDD连接，第四电流镜像单元的电源输出端与第三启动输出端口o3连接，第四电流镜像单元的镜像电流输入端与启动支路的镜像电流输出端连接。

所述的第四电流镜像单元包括MOS管M4，MOS管M4的源极与第四镜像单元的电源输入端连接，MOS管M4的漏极与第三启动输出端口o3连接，MOS管M4的栅极与第四电流镜像单元的镜像电流输入端连接。

它还包括开关单元，所述的开关单元包括用于控制启动支路通断的第一开关模块，第一开关模块的电源输入端与启动支路的电源输出端连接，第一开关模块的电源输出端与地对接，第一开关模块的控制端与第一控制信号端口N_S连接。

所述的开关单元还包括用于控制第一电流镜像单元通断的第二开关模块和用于控制第二电流镜像单元通断的第三开关模块，第二开关模块的电源输入端与第二电流镜像单元的电源输出端连接，第二开关模块的电源输出端与第一启动输出端口o1连接，第二开关模块和第三开关模块的控制端均与第一控制信号端口N_S连接，第三开关模块的电源输入端与第三电流镜像单元的电源输出端连接，第三开关模块的电源输出端与第二启动输出端口o2连接。

所述的开关单元还包括用于控制第四电流镜像单元通断的第四开关模块，第四开关模块的电源输入端与第四电流镜像单元的电源输出端连接，第四开关模块的电源输出端与第三启动输出端口o3连接，第四开关模块的控制端与第一控制信号端口N_S连接。

所述的开关单元还包括用于同时控制启动支路和所述多个电流镜像单元通断的第五开关模块，第五开关模块的电源输入端与直流电源VDD连接，第五开关模块的电源输出端与启动支路的Q点连接，第五开关模块的控制端与第二控制信号端口S连接。

本发明的有益效果是：

1）当启动支路上电开始工作后，第一电流镜像单元通过第一启动输出端口o1将启动支路上的电流镜像输出给受控电路，第二电流镜像单元通过第二启动输出端口o2将启动支路上的电流镜像输出给受控电路，通过电流启动的方式，迫使受控电路偏离零电流启动状态。

第三电流镜像单元通过电流反馈端口o4将受控电路的工作电流镜像反馈到启动支路上，使得启动支路的电流逐渐增大，Q点的电压相应升高，第一电流镜像单元和第二电流镜像单元逐渐截止直至完全关闭，此时，启动电路自动停止输出控制受控电路偏离零电流启动的启动电流。

2）本发明还可增设开关单元，通过开关单元来人为地控制启动电路的工作状态，还可使启动电路和受控电路完全断开。

3）本发明具有多个启动输出端口，多个启动输出端口均与受控电路连接，可通过多路电流来迫使受控电路避免处于零电流状态，使得受控电路正常启动。

4）本发明可应用在带隙基准电路中，带隙基准电路处于零电流状态时，启动电路开始工作，使得带隙基准摆脱零电流状态；带隙基准电路在正常工作后，启动电路再自动关闭。

附图说明

图1为本发明启动电路之实施例一的原理框图；

图2为本发明启动电路之实施例一的电路图；

图3为本发明启动电路之实施例二的原理框图；

图4为本发明启动电路之实施例二的电路图；

图5为本发明启动电路之应用案例一的电路图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

（一）实施例一

如图1所示，一种启动电路，它包括启动支路、第一电流镜像单元、第二电流镜像单元和第三电流镜像单元，启动支路、第一电流镜像单元、第二电流镜像单元和第三电流镜像单元的电源输入端与直流电源VDD连接，启动支路的镜像电流输出端分别与第一电流镜像单元和第二电流镜像单元的镜像电流输入端连接，启动支路的镜像电流输入端与第三电流镜像单元的电源输出端连接，启动支路的镜像电流输出端与其镜像电流输入端连接于Q点，启动支路的电源输出端与地对接，第一电流镜像单元的电源输出端与第一启动输出端口o1连接，第二电流镜像单元的电源输出端与第二启动输出端口o2连接，第三电流镜像单元的镜像电流输入端与电流反馈端口o4连接。

当启动支路上电开始工作后，第一电流镜像单元通过第一启动输出端口o1将启动支路上的电流镜像输出给受控电路，第二电流镜像单元通过第二启动输出端口o2将启动支路上的电流镜像输出给受控电路，通过两路启动电流使受控电路偏离零电流启动状态。

第三电流镜像单元通过电流反馈端口o4将受控电路的工作电流镜像反馈到启动支路上，使得启动支路中Q点的电压逐渐增大，第一电流镜像单元和第二电流镜像单元逐渐截止直至完全关闭，此时，启动电路停止输出控制受控电路偏离零电流启动的启动电流。

所述的受控电路是为了避免其处于不希望的零电流状态而需增设启动电路的电路单元，如自偏置电压源、自偏置电流源和电压基准源。

本发明还可包括第四电流镜像单元，第四电流镜像单元的电源输入端与直流电源VDD连接，第四电流镜像单元的电源输出端与第三启动输出端口o3连接，第四电流镜像单元的镜像电流输入端与启动支路的镜像电流输出端连接。

如图2所示，首先，本发明中的MOS管和开关管均可采用PMOS管。MOS管M1的宽长比是MOS管M2、MOS管M3和MOS管M4的宽长比的N倍。

所述的启动支路包括MOS管M1和电阻R1，MOS管M1的源极与启动支路的电源输入端连接，MOS管M1的漏极和栅极均通过电阻R1与启动支路的电源输出端连接，MOS管M1的栅极还与启动支路的镜像输出端连接，MOS管M1的漏极和栅极连接于Q点。

所示的第一镜像单元包括MOS管M2，MOS管M2的源极与第一镜像单元的电源输入端连接，MOS管M2的漏极与第一启动输出端口o1连接，MOS管M1的栅极与第一电流镜像单元的镜像电流输入端连接。

所示的第二电流镜像单元包括MOS管M3，MOS管M3的源极与第二镜像单元的电源输入端连接，MOS管M3的漏极与第二启动输出端口o2连接，MOS管M3的栅极与第二电流镜像单元的镜像电流输入端连接。

所示的第三电流镜像单元包括MOS管M5，MOS管M5的源极与第三镜像单元的电源输入端连接，MOS管M5的漏极与第二电流镜像单元的电源输出端连接，MOS管M3的栅极与第四启动输出端口o4连接。

所述的第四电流镜像单元包括MOS管M4，MOS管M4的源极与第四镜像单元的电源输入端连接，MOS管M4的漏极与第三启动输出端口o3连接，MOS管M4的栅极与第四电流镜像单元的镜像电流输入端连接。

（二）实施例二

如图3所示，在实施例一的基础上，本发明还包括开关单元，所述的开关单元包括用于控制启动支路通断的第一开关模块，第一开关模块的电源输入端与启动支路的电源输出端连接，第一开关模块的电源输出端与地对接，第一开关模块的控制端与第一控制信号端口N_S连接。

所述的开关单元还可增设用于控制第一电流镜像单元通断的第二开关模块和用于控制第二电流镜像单元通断的第三开关模块，第二开关模块的电源输入端与第二电流镜像单元的电源输出端连接，第二开关模块的电源输出端与第一启动输出端口o1连接，第二开关模块和第三开关模块的控制端均与第一控制信号端口N_S连接，第三开关模块的电源输入端与第三电流镜像单元的电源输出端连接，第三开关模块的电源输出端与第二启动输出端口o2连接。

还可增设用于控制第四电流镜像单元通断的第四开关模块，第四开关模块的电源输入端与第四电流镜像单元的电源输出端连接，第四开关模块的电源输出端与第三启动输出端口o3连接，第四开关模块的控制端与第一控制信号端口N_S连接。

本发明还包括用于同时控制启动支路和第一至第四电流镜像单元通断的第五开关模块，第五开关模块的电源输入端与直流电源VDD连接，第五开关模块的电源输出端与启动支路的Q点连接，第五开关模块的控制端与第二控制信号端口S连接。

如图4所示，第一开关模块可采用MOS管M10来实现，MOS管M10的源极与电阻R1连接，MOS管M10的漏极与地对接，MOS管M10的栅极与第一控制信号端口N_S连接。

第二开关模块可采用MOS管M17来实现，MOS管M7的源极与MOS管M2的漏极连接，MOS管M7的漏极与第一启动输出端口o1连接，MOS管M2的栅极与第一控制信号端口N_S连接。

第三开关模块可采用MOS管M8来实现，MOS管M8的源极与MOS管M3的漏极连接，MOS管M8的漏极与第二启动输出端口o2连接，MOS管M8的栅极与第一控制信号端口N_S连接。

第四开关模块可采用MOS管M9来实现，MOS管M9的源极与MOS管M4的漏极连接，MOS管M9的漏极与第三启动输出端口o3连接，MOS管M9的栅极与第一控制信号端口N_S连接。

第五开关模块可采用MOS管M6来实现，MOS管M6的源极与直流电源VDD连接，MOS管M6的漏极与MOS管M1的漏极即Q点连接，MOS管M6的栅极与第二控制信号端口S连接。

所述的第二控制输入端口S和第一控制输入端口N_S所输入的控制信号相反。

当第二控制输入端口S输出高电平信号时，第一控制输入端口N_S输出低电平信号，MOS管M10导通，MOS管M6关断，使得启动支路和第三电流镜像单元导通，第一启动输出端口o1、第二启动输出端口o2和第三启动输出端口o3有电流输出，MOS管M2，迫使受控电路开始偏离零电流状态启动。

当第五控制输入端口S输出低电平信号时，第六控制输入端口N_S输出高电平信号，MOS管M10关断，MOS管M6导通，使得启动支路和第三电流镜像单元断开，Q点的电压约等于直流电压VDD，从而使MOS管M1～M4完全关闭，

（三）一个应用案例

如图5所示，一种应用于带隙基准电路中的启动电路，带隙基准电路一般包括带隙基准核心电路、基准电源产生电路和电流电路。带隙基准电路还包括泄放通道，使得端口C的电压不会随外界条件的改变而变化，也可不设置PMOS管M14，仅设置一NMOS管NM15。

启动电路的第一启动输出端口o1与带隙基准核心电路的A点连接，即与运算放大器的反向输入端连接，第一电流镜像单元将启动支路上的电流，即MOS管M1上的电流，镜像输出到A点，使A点偏离零电流状态。

启动电路的第二启动输出端o2与带隙基准核心电路的电源输入端即C点连接，第二电流镜像单元将启动支路上的电流，即MOS管M1上的电流，镜像输出到C点，使得A、B两条支路均有电流，从而也使B点偏离零电流状态。

启动电路的电流反馈输入端o4与电流电路的镜像电流输出端连接，第三电流镜像单元将电流电路上的电流，即电流源I1上的电流镜像到Q点上，使得电阻R1上的电流逐渐增大，Q点的电压逐渐升高，迫使MOS管M2、M2和M4逐渐截止直至完全关断，使得启动电路不再向带隙基准电路注入启动电流。当带隙基准电路还设有反馈电路时，电流反馈输入端o4通过反馈电路与电流电路的镜像电流输出端连接。

通过控制信号S和N_S可使得启动电路与带隙基准电路完全断开，启动电路完停止工作。

当带隙基准电路还设有反馈电路时，启动电路的第三启动输出端口o3与反馈电路的启动控制端口连接，迫使反馈电路也正常启动。

Claims (10)

1.一种启动电路，其特征在于：它包括启动支路、第一电流镜像单元、第二电流镜像单元和第三电流镜像单元，启动支路、第一电流镜像单元、第二电流镜像单元和第三电流镜像单元的电源输入端与直流电源VDD连接，启动支路的镜像电流输出端分别与第一电流镜像单元和第二电流镜像单元的镜像电流输入端连接，启动支路的镜像电流输入端与第三电流镜像单元的电源输出端连接，启动支路的镜像电流输出端与其镜像电流输入端连接于Q点，启动支路的电源输出端与地对接，第一电流镜像单元的电源输出端与第一启动输出端口o1连接，第二电流镜像单元的电源输出端与第二启动输出端口o2连接，第三电流镜像单元的镜像电流输入端与电流反馈端口o4连接；

当启动支路上电开始工作后，第一电流镜像单元通过第一启动输出端口o1将启动支路上的电流镜像输出给受控电路，第二电流镜像单元通过第二启动输出端口o2将启动支路上的电流镜像输出给受控电路，通过两路启动电流使受控电路偏离零电流启动状态；

第三电流镜像单元通过电流反馈端口o4将受控电路的工作电流镜像反馈到启动支路上，使得启动支路中Q点的电压逐渐增大，第一电流镜像单元和第二电流镜像单元逐渐截止直至完全关闭，此时，启动电路停止输出控制受控电路偏离零电流启动的启动电流。

2.根据权利要求1所述的一种启动电路，其特征在于：所述的启动支路包括MOS管M1和电阻R1，MOS管M1的源极与启动支路的电源输入端连接，MOS管M1的漏极和栅极均通过电阻R1与启动支路的电源输出端连接，MOS管M1的栅极还与启动支路的镜像输出端连接，MOS管M1的漏极和栅极连接于Q点。

3.根据权利要求1所述的一种启动电路，其特征在于：所示的第一镜像单元包括MOS管M2，MOS管M2的源极与第一镜像单元的电源输入端连接，MOS管M2的漏极与第一启动输出端口o1连接，MOS管M1的栅极与第一电流镜像单元的镜像电流输入端连接。

4.根据权利要求1所述的一种启动电路，其特征在于：所示的第二电流镜像单元包括MOS管M3，MOS管M3的源极与第二镜像单元的电源输入端连接，MOS管M3的漏极与第二启动输出端口o2连接，MOS管M3的栅极与第二电流镜像单元的镜像电流输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种启动电路，其特征在于：所示的第三电流镜像单元包括MOS管M5，MOS管M5的源极与第三镜像单元的电源输入端连接，MOS管M5的漏极与第二电流镜像单元的电源输出端连接，MOS管M3的栅极与第四启动输出端口o4连接。

6.根据权利要求1所述的一种启动电路，其特征在于：它还包括第四电流镜像单元，第四电流镜像单元的电源输入端与直流电源VDD连接，第四电流镜像单元的电源输出端与第三启动输出端口o3连接，第四电流镜像单元的镜像电流输入端与启动支路的镜像电流输出端连接；

所述的第四电流镜像单元包括MOS管M4，MOS管M4的源极与第四镜像单元的电源输入端连接，MOS管M4的漏极与第三启动输出端口o3连接，MOS管M4的栅极与第四电流镜像单元的镜像电流输入端连接。

7.根据权利要求1所述的一种启动电路，其特征在于：它还包括开关单元，所述的开关单元包括用于控制启动支路通断的第一开关模块，第一开关模块的电源输入端与启动支路的电源输出端连接，第一开关模块的电源输出端与地对接，第一开关模块的控制端与第一控制信号端口N_S连接。

8.根据权利要求7所述的一种启动电路，其特征在于：所述的开关单元还包括用于控制第一电流镜像单元通断的第二开关模块和用于控制第二电流镜像单元通断的第三开关模块，第二开关模块的电源输入端与第二电流镜像单元的电源输出端连接，第二开关模块的电源输出端与第一启动输出端口o1连接，第二开关模块和第三开关模块的控制端均与第一控制信号端口N_S连接，第三开关模块的电源输入端与第三电流镜像单元的电源输出端连接，第三开关模块的电源输出端与第二启动输出端口o2连接。

9.根据权利要求6或7所述的一种启动电路，其特征在于：所述的开关单元还包括用于控制第四电流镜像单元通断的第四开关模块，第四开关模块的电源输入端与第四电流镜像单元的电源输出端连接，第四开关模块的电源输出端与第三启动输出端口o3连接，第四开关模块的控制端与第一控制信号端口N_S连接。

10.根据权利要求7所述的一种启动电路，其特征在于：所述的开关单元还包括用于同时控制启动支路和所述多个电流镜像单元通断的第五开关模块，第五开关模块的电源输入端与直流电源VDD连接，第五开关模块的电源输出端与启动支路的Q点连接，第五开关模块的控制端与第二控制信号端口S连接。