[發明專利]一種用于DC-DC變換器的軟啟動電路

有效

• 申請號: 201710242100.9
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN106877641B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 王卓;蔡勝凱;徐俊;周澤坤;明鑫;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

一種用于DC?DC變換器的軟啟動電路，屬于電子電路技術領域。在軟啟動階段利用斜坡電壓V_{SS_OUT}與輸出電壓的分壓V_FB做比較，實現輸出軟啟動，斜坡電壓V_{SS_OUT}首先以較高的斜率k1上升，以縮短軟啟動建立的時間，當第一電容C1兩端電壓達到第一NMOS管M1的閾值電壓時斜坡電壓Vss_out上升斜率減小為k2，防止電感電流出現過沖；在軟啟動結束后，即斜坡電壓V_{SS_OUT}超過基準電壓V_REF，額外的充電支路開啟，將第四NMOS管M4的柵極電壓V_SS迅速拉至接近電源電位，斜坡電壓V_{SS_OUT}退出，比較器正輸入端輸入基準電壓V_REF。本發明在軟啟動階段保證了輸出的緩慢上升，斜坡電壓Vss_out剛開始上升斜率較大，縮短了軟啟動建立的時間，而后上升斜率變小，抑制了浪涌電流的發生。

技術領域

本發明屬于電子電路技術領域，具體涉及到一種用于DC-DC變換器的軟啟動電路。

背景技術

隨著手持式設備與便攜式電子產品的廣泛應用，對電源管理IC的需求不斷上升。DC-DC開關電源因轉換效率高、輸出電流大、靜態電流小、輸出負載范圍寬等優點而被廣泛應用。開關電源是將誤差信號轉換為占空比控制信號來驅動開關而工作的。在啟動階段，誤差放大器處于非平衡狀態，使得環路處于100％占空比工作，因此在功率管開啟后，對電容充電會產生一個較大的浪涌電流。有可能損壞開關管和其他器件，導致系統電路系統異常。此外，在實際應用中，便攜式電子產品的電源大都是電池，電池由于內阻、發熱等問題，瞬間流過大電流會有被燒毀的危險。為此，軟啟動電路應運而生，它的設計思想是通過限制占空比或者限制開關電流來消除浪涌電流，避免輸出電壓過沖。傳統軟啟動電路中的軟啟動電壓上升時保持一個恒定斜率上升。

對于恒定導通時間(Constant On-timer，COT)控制的BUCK電路，當輸出電壓V_OUT的分壓V_FB小于基準電壓V_REF時，PWM比較器輸出電平觸發上管開啟一段恒定的時間，這段時間內輸出電壓V_OUT的分壓V_FB隨輸出電壓V_OUT上升至大于基準電壓V_REF，上管關閉后V_FB的電壓值下降，當V_FB降到V_REF時，PWM比較器重新控制打開上管。在啟動階段，由于輸出電壓遠低于設定值，所以V_FB遠低于V_REF，這時上功率管會一直以最大占空比(受限于系統最小關斷時間)導通直到V_FB達到V_REF，因此會引入很大的浪涌電流灌入輸出電容，使得輸出產生較大的過沖，有可能損壞開關管和其他器件，導致系統電路系統異常。

發明內容

本發明的目的，就是在上電時利用偏置電流給串聯的軟啟動電容即第一電容C1和第二電容C2充電為系統軟啟動階段提供穩定的斜坡電壓V_{SS_OUT}參與和輸出電壓的分壓V_FB的比較，斜坡電壓V_{SS_OUT}初始時上升斜率較大，縮短軟啟動建立時間，而后斜率變小，實現輸出的緩慢上升，避免浪涌電流。

本發明的技術方案為：

一種用于DC-DC變換器的軟啟動電路，包括第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、三極管Q1、第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第三NMOS管M3、第四NMOS管M4、第一PMOS管M5、第一反相器D1、第二反相器D2、比較器和偏置電流I_B；

三極管Q1的發射極通過偏置電流I_B后接電源電壓VDD，其集電極接地GND，其基極接第二電容C2的一端、第四NMOS管M4的柵極、第三NMOS管M3和第一PMOS管M5的漏極；