[實用新型]一種基于數字控制的軟啟動開關電源

有效

• 申請號: 201620141312.9
• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN205389172U
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 羅剛
• 申請（專利權）人: 成都大奇鷹科技有限公司
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉凱

技術領域

本實用新型涉及開關電源技術領域，特別是一種基于數字控制的軟啟動開關電源。

背景技術

開關電源以體積小、性能好和使用方便等特點，在通信、網絡、工業控制和消費電子領域得到了廣泛的應用。如今，開關電源技術已經廣泛應用于大功率發光二極管（LED）驅動領域。但由于現在開關電源的功率越來越大，在開關電源系統啟動過程中會有比較大的浪涌電流。加之開關電源的啟動工作模式只有兩種情況：1、開關電源以最大占空比工作，直到輸出電流（壓）達到額定電流（壓）；2、開關電源的開關管一直導通，直到輸出電壓達到額定電壓。對于第一種方法會使負載的電壓從0變到額定電壓。這樣上電時負載的電壓變化量ΔV很大，通常情況下，負載對紋波電壓是有要求的，這樣很容易造成負載不工作或都損壞。而且兩種方法開關電源開啟時的輸入電流都很大，會產生過大的浪涌電流，對電網造成污染，同時影響電源使用壽命。

如圖1所示為傳統電源控制芯片Boost拓撲圖。在啟動初始階段，輸出電壓遠低于設定值，所以反饋電壓遠低于基準電壓，使得誤差放大器處于非平衡狀態，誤差放大器(EA)輸出高電平，此時環路處于100％占空比工作，因此會有很大的浪涌電流灌入輸出電容。

為了消除啟動時的浪涌電流實現輸出軟啟動，通常有兩種方法：一種是電壓限制的方法；另一種是電流限制的方法。電壓限制方法的設計思想是通過限制誤差放大器(EA)輸出信號Vc的電壓值，從而限制啟動時的占空比，該方法又可以分為直接限制Vc電壓和限制EA輸入信號兩種。傳統的做法是通過一個電流源給電容充電得到斜坡上升的軟啟動電壓，用軟啟動電壓代替Vref或Vc電壓，從而達到軟啟動的目的．這種方法的優點是簡單易用，缺點是需要一個軟啟動電容來控制軟啟動時間，該電容往往很大，不能集成在芯片上，這將增加應用面積和應用成本。

實用新型內容

本實用新型提出了一種基于數字控制的軟啟動開關電源。

本實用新型的技術方案是這樣的：

一種數字控制軟啟動的新型電路，包括比較器、軟啟動電路、PWM鎖存器、圖騰柱放大電路；開關電源中的電壓信號連接比較器U2同相端，基準電壓信號連接比較器U2反相端，比較器U2輸出端與軟啟動電路相連接，使電壓信號在比較器U2中比較之后送入軟啟動電路U3；軟啟動電路U3連接PWM鎖存器，使軟啟動電路U3根據電壓信號的大小去控制PWM鎖存器信號的占空比，從而達到輸出電壓緩慢上升的效果；PWM鎖存器連接圖騰柱放大電路，將弱信號放大后，連接外圍電路。

進一步地，計數器輸入端連接外部清零信號GLR和外部時鐘信號GLK，數字控制是根據清零信號GLR和外部時鐘信號GLK產生控制信號。二輸入與門U4、U5、U6的一輸入端為反相器U3的輸出端，另一輸入端為對應D觸發器輸出端口Q非，其輸出端接對應D觸電器的輸入時鐘端。在上電后，計數器首先清零，然后由于D觸發器上升沿觸發，在不同的時鐘上升沿輸出不同的控制信號；軟啟動電路依據時鐘信號驅使電壓信號的電壓緩慢上升，有效減小開關電源在上電啟動過程中的尖峰電流。

由此可見，本實用新型軟在開關電源上電后，外部時鐘信號控制計數器單元，根據軟啟動電路的輸出信號大小控制所述PWM鎖存器的占空比，使軟啟動電路輸出的電壓信號緩慢上升，并通過圖騰放大電路將較小的信號放大再與外圍電路連接，從而避免了在開關電源啟動過程中的尖峰電流，也同時保證了帶載能力。而且本實用新型電路結構簡單、使用方便、可以廣泛用于各電源領域的軟啟動電路。

相對于在現有技術的基礎，采用上述技術的有益效果是：減少開關電源啟動過程中的浪涌電流3～5倍，使其對電網的污染減小，對后級負載的沖擊減小，對本身元件的耐沖擊能力減小，減小開關電源體積，提高整個開關電源系統的使用壽命。

附圖說明

圖1為傳統的電源控制芯片BOOST拓撲圖。

圖2為本實用新型電源控制芯片BOOST拓撲圖。

圖3為圖2中軟啟動電路的計數器的結構示意圖。

圖4為本實用新型時鐘信號與啟動電壓的關系示意圖。

圖5為本實用新型在軟啟動過程中開關管電流變化示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本實用新型作詳細介紹。