一种软启动电路及其方法技术

本发明专利技术提出了一种软启动电路及其方法，可用于谐振变换器等开关电路。本发明专利技术将软启动过程分为定频阶段和降频阶段，在定频阶段中，开关电路中的开关的导通时长以一定的步长值逐步增加，同时死区时长也相应地逐步减小，此阶段中开关频率恒定，开关动作周期的周期时长为第一基准周期时长；当死区时长减小至预设的死区时长最小值后，进入降频阶段，此阶段中维持死区时长为预设的死区时长最小值不变，同时继续以一定的步长值增加开关的导通时长，此阶段中开关周期逐渐增大，开关频率不断降低。当开关动作周期时长增加至第二基准周期时长时，软启动过程结束。本发明专利技术可有效减小谐振变换器在启动时的冲击电流与冲击电压，并且可用数字电路实现，简单易行。

【技术实现步骤摘要】
一种软启动电路及其方法
本专利技术涉及一种电子电路，更具体地说，本专利技术涉及一种软启动电路及其方法。
技术介绍
谐振变换电路(例如LLC谐振变换器)由于其高功率、高效率等优点，被广泛应用于各种场合。LLC谐振变换器在稳态下工作于谐振频率点，占空比为50％。对于LLC谐振变换器的启动，若直接在谐振频率点启动，由于谐振阻抗为0，输出电容会产生很大的冲击电流。为减小启动时输出电容所造成的冲击电流，通常做法是以远高于谐振频率的开关频率且占空比为50％的方式启动，然后开关频率逐渐降低至谐振频率，此过程中占空比保持为50％。但是，这需要非常高的启动频率才足以抑制启动时的冲击电流，从而对驱动电路提出了高要求。因此，需要提出一个简单易行同时又能有效减小谐振变换器在启动时的冲击电流和电压的电路与方法。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种软启动电路及其方法，可以有效减小谐振变换器在启动时的冲击电流和电压。依据本专利技术一实施例的一种软启动电路，可用于谐振变换器，所述谐振变换器包括谐振网络以及至少两个耦接在输入电压端和参考地之间的第一主开关和第二主开关，所述软启动电路包括：开关导通时长控制电路，接收第n-1个开关动作周期的开关导通时长信号，输出第n个开关动作周期的开关导通时长信号，其中所述开关导通时长控制电路在第n-1个开关动作周期的开关导通时长信号的基础上增加步长值，得到第n个开关动作周期的开关导通时长信号，其中n为大于1的自然数；死区时长控制电路，接收第n个开关动作周期的开关导通时长信号，输出降频指令信号，其中所述死区时长控制电路基于第n个开关动作周期的开关导通时长信号和第一基准周期时长，得到第n个开关动作周期的死区时长备选值，并基于所述第n个开关动作周期的死区时长备选值和预设的死区时长最小值的比较结果，输出降频指令信号；以及开关信号控制电路，接收第n个开关动作周期的开关导通时长信号和降频指令信号，输出控制第一主开关的第一开关信号与控制第二主开关的第二开关信号，其中所述开关信号控制电路得到第n个开关动作周期的周期时长信号，并且当降频信号指令有效时，基于第n个开关动作周期的周期时长信号与第二基准周期时长的比较结果，输出软启动结束指令信号；其中，当所述第n个开关动作周期的死区时长备选值大于预设的死区时长最小值，降频指令信号无效，当所述第n个开关动作周期的死区时长备选值小于或等于预设的死区时长最小值，降频指令信号有效；当所述第n个开关动作周期的周期时长信号等于第二基准周期时长，软启动结束指令有效，软启动过程结束，否则软启动结束指令无效。依据本专利技术一实施例的一种电路，包括前述的软启动电路，还包括谐振变换器，所述谐振变化器包括谐振网络，以及至少两个耦接在输入电压端和参考地之间的第一主开关和第二主开关。依据本专利技术一实施例的一种软启动方法，可用于谐振变换器，所述谐振变换器包括谐振网络以及至少两个耦接在输入电压端和原边参考地之间的第一主开关和第二主开关，所述软启动方法包括：在第n-1个开关动作周期的开关导通时长的基础上增加步长值，得到第n个开关动作周期的开关导通时长，基于第一基准周期时长和第n个开关动作周期的开关导通时长，得到第n个开关动作周期的死区时长，其中n为大于1的自然数；判断第n个开关动作周期的死区时长是否达到预设的死区时长最小值；当第n个开关动作周期的死区时长大于预设的死区时长最小值，重复执行上述两个步骤；当第n个开关动作周期的死区时长达到预设的死区时长最小值，保持第n个开关动作周期的死区时长为预设的死区最小值不变；以及得到第n个开关动作周期的周期时长，判断其是否达到第二基准周期时长，若第n个开关动作周期的周期时长达到第二基准周期时长，软启动结束。附图说明图1示出了根据本专利技术一实施例的软启动电路100的结构框图；图2示出了根据本专利技术一实施例的软启动电路200的电路结构示意图；图3示出了根据本专利技术一实施例的软启动电路300的电路结构示意图；图4示出了开关信号G1、G2的波形变化示意图；图5示出了根据本专利技术一实施例的软启动电路400的电路结构示意图；图6示出了根据本专利技术一实施例的软启动电路500的电路结构示意图；图7示出了根据本专利技术一实施例的电路软启动方法的流程图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。图1示出了根据本专利技术一实施例的软启动电路100的结构框图。在图1所示实施例中，软启动电路100用于谐振变换器，所述谐振变换器包括至少两个耦接在输入电压端VIN和原边参考地之间的第一主开关S1和第二主开关S2、谐振网络、输出电容Cout及负载RL，所述软启动电路100包括：开关导通时长控制电路101，在第n-1个开关动作周期内(n为大于1的自然数，下同)，根据第n-1个开关动作周期的开关导通时长信号ton(n-1)，输出第n个开关动作周期的开关导通时长信号ton(n)；死区时长控制电路102，接收第n个开关动作周期的开关导通时长信号ton(n)，输出降频指令信号，同时根据不同的实施方式，还可以输出第n个开关动作周期的死区时长信号td(n)；开关信号控制电路103，接收第n个开关动作周期的开关导通时长信号ton(n)和降频指令信号FREQ_VAR，同时，根据不同的实施方式，还可以接收第n个开关动作周期的死区时长信号td(n)，输出开关信号G1与G2，分别控制第一主开关S1和第二主开关S2，并输出软启动结束指令信号SS_END到开关导通时长控制电路101。当软启动结束指令信号SS_END有效时，软启动过程完成。在一个实施例中，软启动结束指令信号SS_END为高电平时，该信号有效。在一个开关动作周期内，第一主开关S1与第二主开关S2依次导通、关断一次。例如，在第n个开关动作周期内，首先由第一主开关S1导通，经过ton(n)的时长后，第一主开关S1关断，再经过td(n)的时长后，第二主开关S2导通，经过ton(n)的时长后，第二主开关S2关断，再经过td(n)的时长后，第n个开关动作周期结束，同时第n+1个开关动作周期开始。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软启动电路，可用于谐振变换器，所述谐振变换器包括谐振网络以及至少两个耦接在输入电压端和参考地之间的第一主开关和第二主开关，所述软启动电路包括：开关导通时长控制电路，接收第n‑1个开关动作周期的开关导通时长信号，输出第n个开关动作周期的开关导通时长信号，其中所述开关导通时长控制电路在第n‑1个开关动作周期的开关导通时长信号的基础上增加步长值，得到第n个开关动作周期的开关导通时长信号，其中n为大于1的自然数；死区时长控制电路，接收第n个开关动作周期的开关导通时长信号，输出降频指令信号，其中所述死区时长控制电路基于第n个开关动作周期的开关导通时长信号和第一基准周期时长，得到第n个开关动作周期的死区时长备选值，并基于所述第n个开关动作周期的死区时长备选值和预设的死区时长最小值的比较结果，输出降频指令信号；以及开关信号控制电路，接收第n个开关动作周期的开关导通时长信号和降频指令信号，输出控制第一主开关的第一开关信号与控制第二主开关的第二开关信号，其中所述开关信号控制电路得到第n个开关动作周期的周期时长信号，并且当降频信号指令有效时，基于第n个开关动作周期的周期时长信号与第二基准周期时长的比较结果，输出软启动结束指令信号；其中，当所述第n个开关动作周期的死区时长备选值大于预设的死区时长最小值，降频指令信号无效，当所述第n个开关动作周期的死区时长备选值小于或等于预设的死区时长最小值，降频指令信号有效；当所述第n个开关动作周期的周期时长信号等于第二基准周期时长，软启动结束指令有效，软启动过程结束，否则软启动结束指令无效。...

【技术特征摘要】
1.一种软启动电路，可用于谐振变换器，所述谐振变换器包括谐振网络以及至少两个耦接在输入电压端和参考地之间的第一主开关和第二主开关，所述软启动电路包括：开关导通时长控制电路，接收第n-1个开关动作周期的开关导通时长信号，输出第n个开关动作周期的开关导通时长信号，其中所述开关导通时长控制电路在第n-1个开关动作周期的开关导通时长信号的基础上增加步长值，得到第n个开关动作周期的开关导通时长信号，其中n为大于1的自然数；死区时长控制电路，接收第n个开关动作周期的开关导通时长信号，输出降频指令信号，其中所述死区时长控制电路基于第n个开关动作周期的开关导通时长信号和第一基准周期时长，得到第n个开关动作周期的死区时长备选值，并基于所述第n个开关动作周期的死区时长备选值和预设的死区时长最小值的比较结果，输出降频指令信号；以及开关信号控制电路，接收第n个开关动作周期的开关导通时长信号和降频指令信号，输出控制第一主开关的第一开关信号与控制第二主开关的第二开关信号，其中所述开关信号控制电路得到第n个开关动作周期的周期时长信号，并且当降频信号指令有效时，基于第n个开关动作周期的周期时长信号与第二基准周期时长的比较结果，输出软启动结束指令信号；其中，当所述第n个开关动作周期的死区时长备选值大于预设的死区时长最小值，降频指令信号无效，当所述第n个开关动作周期的死区时长备选值小于或等于预设的死区时长最小值，降频指令信号有效；当所述第n个开关动作周期的周期时长信号等于第二基准周期时长，软启动结束指令有效，软启动过程结束，否则软启动结束指令无效。2.如权利要求1所述的软启动电路，其中所述开关导通时长控制电路包括：加法器，接收第n-1个开关动作周期的开关导通时长信号，输出第n个开关动作周期的开关导通时长信号，所述第n个开关动作周期的开关导通时长信号为第n-1个开关动作周期的开关导通时长信号与步长值的相加结果；以及寄存器，接收并存储第n个开关动作周期的开关导通时长信号；其中，在软启动过程开始前，寄存器存储预设的开关导通时长初始值。3.如权利要求2所述的软启动电路，其中所述开关导通时长控制电路还包括：选择电路，接收第一步长值、第二步长值和降频指令信号，当降频指令信号无效时，选择第一步长值作为步长值，当降频指令信号有效时，选择第二步长值作为步长值。4.如权利要求1所述的软启动电路，其中所述死区时长控制电路包括：减法器，接收第n个开关动作周期的开关导通时长信号，输出第n个开关动作周期的死区时长备选值，所述第n个开关动作周期的死区时长备选值为第一基准周期时长的二分之一减去第n个开关动作周期的开关导通时长信号的运算结果；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小康，欧阳茜，张玉，魏晓刚，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51