[發明專利]一種基于電流鏡限流的軟啟動電路

有效

• 申請號: 202010780975.6
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111917307B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 任俊;連穎;黃亮;佘卓家;明鑫
• 申請（專利權）人: 北京新雷能科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/337
• 分類號: H02M3/337;H02M3/335;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

一種基于電流鏡限流的軟啟動電路，適用于功率管源極接地的開關電源變換器電路，如推挽式變換器、反激式變換器等。本發明包括步進電流源產生模塊和晶體管電流控制模塊，步進電流源產生模塊用于產生一個電流值逐漸遞增的電流作為鏡像電流源；晶體管電流控制模塊將鏡像電流源以較大的鏡像比鏡像給功率管，通過控制鏡像電流源的電流值逐漸遞增使啟動時功率管的限流值逐漸增大，最終達到穩定工作狀態，從而實現軟啟動，本發明限流精度高、穩定性好、且能夠節省面積和減小失配；將本發明結合過流檢測電路還可以實現過流保護功能，在啟動或者短路保護結束后本發明的電路能夠自行關閉以節省功耗。

技術領域

本發明屬于開關電源軟啟動技術領域，涉及一種基于電流鏡限流的軟啟動電路，能夠應用于功率管源極接地的開關電源變換器電路，如推挽式變換器。

背景技術

開關電源中推挽式變換器電路結構簡單，工作時磁感應變壓范圍廣、鐵芯的磁導率高、工作效率高，且具有輸出電流瞬態響應速度高、電壓輸出特性好、電壓利用率最高等優點，在低電壓輸入、大電流輸出的DC/AC或DC/DC轉換電路以及輸入輸出需要電氣隔離的場合中推挽式變換器被廣泛應用。

在推挽式變換器電路啟動過程中，若輸出有電容負載，啟動過程需要給電容負載充電，從而使得輸出電壓不能很快建立，而是從0逐漸上升。輸出電壓通過變壓器反映到原邊，體現為開關管的源漏(集射)電壓從電源電壓逐漸減小。此時傳統變換器的開關管為完全導通狀態，如同對輸入短路，會在推挽式變換器電路中產生上升快速的啟動浪涌電流，從而可能導致輸入電壓跌落、干擾輸入電源總線上其他設備的使用、產生較大的電磁干擾、損壞推挽式變換器電路中的器件等技術問題。故而有必要針對啟動時的大電流進行限制，以避免前述問題的發生。

現有一些針對啟動時大電流的解決方法，但多少存在一些不足。如發明名稱為“推挽式變換器的晶體管驅動控制方法及控制器”，公開號為CN106130355A的發明專利申請中給出一種解決方法，該電路驅動方法如圖1所示，其通過在每個晶體管開通時檢測其導通壓降，在導通壓降大于設定值時認為輸出短路，此時限制晶體管的驅動電壓，從而使得通過晶體管的電流被限定在可靠范圍內。這種針對控制推挽式變換器晶體管的柵極電壓進行鉗位的方法可以一定程度上實現抑制浪涌電流，提高電路可靠性的功能。但是由于晶體管特性隨工藝的偏差比較大，固定的限壓值使得限流值也將隨著工藝有較大的變化，不利于量產時的良率控制。

發明名稱為“一種推挽式變換器電路及其控制方法”，公開號為CN109067164A的發明專利申請中給出另一種解決方法，電路結構如圖2所示，邏輯控制單元控制開關管組的導通級數隨交替導通次數的增多逐漸增加，直到所述導通數量達到預設級數，此時開關管組的等效導通電阻隨交替導通次數的增多逐漸減小，直至達到預設電阻值，從而使電流逐漸增加，實現啟動限流的功能。但此電路中每個開關管都需要單獨的驅動電路進行驅動，一方面這增加了版圖的面積，另一方面這容易引入兩個開關管組的驅動失配，增加變壓器偏磁的幾率。

發明內容

針對上述推挽式變換器啟動時的大電流問題，以及傳統解決方案中存在的可靠性和電路面積問題，本發明提出一種軟啟動電路，利用電流鏡限流實現軟啟動，適用于功率管源極接地的開關電源變換器電路，如推挽式變換器、反激式變換器等，不僅能夠取得很好的限流精度，同時能夠節省面積、減小失配。

本發明的技術方案為：

一種基于電流鏡限流的軟啟動電路，適用于功率管源極接地的開關電源變換器電路；

所述軟啟動電路包括步進電流源產生模塊和晶體管電流控制模塊，所述步進電流源產生模塊用于產生一個電流值逐漸遞增的電流作為鏡像電流源；

所述晶體管電流控制模塊包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第一PMOS管和控制單元，第一NMOS管的柵極連接第一PMOS管的柵極和啟動控制信號，其漏極連接第一PMOS管的漏極和第二NMOS管的柵極，其源極連接第二NMOS管的源極并接地；