[發明專利]一種DC/DC變換器的分段控制軟啟動電路

在審

• 申請號: 201811094784.3
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109067166A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 付翀麗;馬亞鋒;郭莉;馬華;田易凡
• 申請（專利權）人: 西安微電子技術研究所
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36;H02M1/32
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種DC/DC變換器的分段控制軟啟動電路，包括前級軟啟動線路和后級軟啟動線路，前級軟啟動線路在DC/DC變換器啟動時產生一個從零逐漸升高的控制電平，消除啟動時的浪涌電流；當前級軟啟動電容充電到嵌位電壓，三極管P1截至，前級軟啟動結束，后級軟啟動線路接力工作，通過由穩壓源和阻容元件構成的反饋控制線路，使輸出電壓逐漸向正常的環路控制轉換，通過調整使DC/DC變換器的輸出電壓到達設定值。本發明通過前級軟啟動線路設計、后級軟啟動線路設計和軟啟動分段控制設計技術，很好的解決DC/DC變換器啟動過程的浪涌電流問題，同時避免傳統的軟啟動電路在軟啟動結束時出現的啟動過沖現象。

技術領域

本發明屬于半導體集成電路技術領域，具體涉及一種DC/DC變換器的分段控制軟啟動電路。

背景技術

DC/DC變換器因轉換效率高、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，以驅動開關。傳統DC/DC變換器在上電過程中由于啟動前負載電容上沒有電荷，輸出電壓為0V，電路瞬間開啟后，輸出電壓反饋到誤差放大器的比較電壓為一個很小的值，此時誤差放大器處于非平衡狀態，功率管驅動信號PWM輸出占空比達到最大值。功率管開啟之后，對電容充電產生一個很大的浪涌電流。此時，通過功率管的電流很大，容易損毀電路系統。因此，軟啟動電路應運而生。其設計思想是通過限制PWM輸出的占空比，緩慢提高輸出電壓，驅動信號PWM占空比從最小值開始逐漸變化，不會使功率管在較長時間一直導通，從而避免了浪涌電流與過沖電壓。

傳統開關電源的軟啟動有兩種：1)通過電阻給電容充電來箝位誤差放大器的輸入或者輸出，進而限制PWM的占空比。這種軟啟動電路方法比較簡單，但需要的電容值較大；2)采用微控制器來控制啟動過程的純數字控制。雖然這種軟啟動電路能夠集成到芯片內部，但是由于需要另外的微控制器控制，且需要在電源電路部分上電前就已經開始工作，對于一般用途的開關電源，此類軟啟動電路過于復雜，成本太高。

圖1為傳統的RC充電軟啟動線路，由二極管D、電阻R1、電容C1構成的軟啟動線路可抑制DC/DC變換器的啟動浪涌電流。DC/DC變換器剛上電時，電容C1上的電壓為零，加在UC1843PWM控制器補償端口(①腳)的電壓也為零，PWM控制器輸出端(⑥腳)輸出低電平。隨著+5V基準電壓通過R1對C1充電，①腳的電壓逐漸升高，⑥腳輸出PWM脈沖的占空比在剛開機階段受到限制。當C1被充電到一定電壓后，二極管D截至，軟啟動結束。此方法理論上比較簡單，然而，為了實現較長的軟啟動時間，需要一個大電容來產生平緩上升的斜坡電壓。但是大電容不易集成，再者，這種方法在軟啟動結束之后的切換過程中線性度很差，電感電流與輸出電壓還會出現過沖現象。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種DC/DC變換器的分段控制軟啟動電路，通過前級軟啟動線路設計、后級軟啟動線路設計和軟啟動分段控制設計技術，很好的解決DC/DC變換器啟動過程的浪涌電流問題，同時避免傳統的軟啟動電路在軟啟動結束時出現的啟動過沖現象。

本發明采用以下技術方案：

一種DC/DC變換器的分段控制軟啟動電路，包括前級軟啟動線路和后級軟啟動線路，前級軟啟動線路在DC/DC變換器啟動時產生一個從零逐漸升高的控制電平，消除啟動時的浪涌電流；當前級軟啟動電容充電到嵌位電壓，三極管P1截至，前級軟啟動結束，后級軟啟動線路接力工作，通過由穩壓源和阻容元件構成的反饋控制線路，使輸出電壓逐漸向正常的環路控制轉換，通過調整使DC/DC變換器的輸出電壓到達設定值。

具體的，前級軟啟動線路包括端口001和端口002，端口001的一端連接電壓源，另一端與電阻R1的一端連接，電阻R1上反向并聯有二極管D1，電阻R1的另一端分別與電容C1和三極管P1的基極連接，三極管P1的發射極分兩路，分別與端口002和電容C2的一端連接，電容C1的另一端、電容C2的另一端與三極管P1的集電極共地。