软启动方法及电路技术

软启动方法，包括如下步骤：在上电启机的输出电压上升阶段，供电电源提供一个很小的电流给软启动电容充电，使晶体管导通，从而让电压反馈端流出的电流主要经晶体管流回地端，以限制电压反馈端电压的上升；在软启动电容的端电压逐渐上升时，晶体管输出端的电压跟随软启动电容的端电压，以在输出电压上升时，使PWM控制器的占空比从零逐渐增加，且电压反馈端的电压逐渐上升。相对于现有技术，本发明专利技术软启动方法，直接在主边实现软启动，逐渐展开占空比，避免开机时产生大的浪涌电流而损坏器件，且该电路简单，无需大电容，体积小，软启动时间常数也容易根据开关电源功率级别的大小而随意设计，还易于集成在PWM控制内部。

【技术实现步骤摘要】
软启动方法及电路
本专利技术涉及集成电路，特别涉及带PWM控制器的开关电源的软启动方法及电路。
技术介绍
目前，开关电源以效率高、体积小等特点，在通信、工控、计算机以及消费电子中的需求越来越大。在常用的开关电源中，有电压控制模式以及加入电流控制模式的双环控制，但是不管是什么模式的控制，在上电启机时，由于反馈环路还没有形成通路，PWM控制器会以最大占空比给输出电容进行充电，为了得到较理想的负载瞬态响应，开关电源特别是大功率的电源所选用的输出电容容值很大，这样的话，输出电容就易导致电源在开机时产生很大的浪涌电流，这不仅会污染供电电源网络，而且有可能损坏晶体管和其它器件。如图1所示，为现有副边反馈控制的开关电源，如果启机时功率管的占空比超过电源达到稳态后所需的占空比，将会导致开机输出电压过冲。它的工作原理是：电阻R1和R2是输出电压采样电阻，它们的分压作为稳压管TL431的输入信号，该信号经过由稳压管TL431和光耦组成的跨导放大器放大后传输到PWM控制器的FB端(FB端又称电压反馈端，以下统一简称为FB端)。PWM控制器根据FB端电压VFB的大小调节GATE输出的占空比大小来控制输出电压，当输出电压VOUT偏高时，光耦从FB端抽取更多的电流，使FB端电压VFB下降，GATE输出的占空比变小，输出电压VOUT逐渐下降；当输出电压VOUT偏小时，光耦从FB端抽取更小的电流，使FB端电压VFB增加，GATE输出的占空比变大，输出电压VOUT逐渐增加。如此，通过光耦与PWM控制器所形成的反馈环路的不断调整，使输出电压稳定在设定值的范围内。虽然在上电启机过程中，PWM控制器通过控制CS端口的阈值从零伏逐渐上升，可以控制占空比从零逐渐增加，从而减小了开机的浪涌电流。但是，在输出电压VOUT的上升阶段，稳压管TL431没来得及导通之前，光耦上没有电流，反馈环路是断开的。由于光耦不通过电流，PWM控制器FB端的电压会被充电到最大值，相当于FB电压相对于最终的稳态值来说有非常大的过冲。当输出电压VOUT上升达到非常接近最终稳态值时，例如最终稳态值偏下50mV(决定于输出电压VOUT到FB端口电压的增益)之内，光耦才开始有电流通过，使FB端的电压开始下降。由于FB端电压需要从最大值下降到FB端的稳态值，电压的摆幅大，所以FB端的电压泄放存在延时，延时时间Td＝(CC1·ΔVFB)/IC1，ΔVFB，为FB端电压的摆幅，IC1为从补偿电容CC1抽取的电流。正是因为这个延迟时间的存在，使得占空比不能及时迅速地减小，从而导致启机时输出电压过冲。特别是在空载情况下尤为严重。现有技术中，有如图2所示的副边软启动电路，改进了在输出电压VOUT上升阶段的反馈环路断开的问题，即通过在光耦端串联软启动电容CS，以使光耦提前于稳压管TL431导通之前开启，从而形成反馈环路的通路。由于上电启机一段时间后输出VOUT上升，而软启动电容CS上的电压为零，所以只要输出电压VOUT大于光耦主边的导通压降，光耦上就有电流流过，这样的话在输出电压VOUT到达最终的稳态值之前，反馈环路已经是通路状态，从而理论上可防止出现开机输出电压过冲的问题。但是，这种副边软启动电路还是存在几个明显的缺点：1、在刚启机时必需PWM控制器能逐渐展开占空比，否则刚启机时的浪涌电流也是很大，因为VOUT需要上升到一定大小后光耦电流才能限制FB电压的上升，在这一段时间只能靠PWM控制器限制电流；2、软启动结束后不是完全不起作用，还会对环路有一定的影响，特别是在大动态跳变过程中；3、该软启动电路无法集成，又因为RBIS的值比较小，要保证一定的软启动时间，电容CS的值比较大，需要几十微法，电容体积大，特别是输出电压VOUT的稳态电压高的产品。现就现有PWM控制器的软启动电路，对其不足总结如下：1、在稳压管TL431没来得及导通之前，无法建立光耦与PWM控制器所形成的反馈环路，或无法依电路设计实现对PWM控制器的占空比的控制。2、刚启机时反馈环路的负反馈不起作用，使PWM控制器的占空比不能充分被限制为由小往大逐渐增加，从而很难把开机浪涌冲击减小到可接受的范围之内。3、FB端电压需要从最大值下降到稳态值，电压的摆幅大，且由于补偿电容CC1的存在使环路的响应存在一定的延时，占空比不能及时迅速地减小，从而导致启机时输出电压过冲。在空载情况下尤为严重。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是，提供一种在上电启机时的输出电压VOUT上升阶段，有一个非常小的平均电流给软启动电容充电，以预先控制PWM控制器的占空比大小，从而既能够避免开机浪涌冲击过大，又能够消除启机时的输出电压过冲的开关电源的软启动方法。与此相应，本专利技术另一个目的是，提供一种在上电启机时的输出电压VOUT上升阶段，有一个非常小的平均电流给软启动电容充电，以预先控制PWM控制器的占空比大小，从而既能够避免开机浪涌冲击过大，又能够消除启机时的输出电压过冲的开关电源的软启动电路。就开关电源的软启动方法而言，本专利技术的软启动方法，包括如下步骤：在上电启机的输出电压上升阶段，由供电电源提供一个很小的电流给软启动电容充电，由于充电较慢，刚启机时软启动电容上的电压较小，使晶体管导通，晶体管作为钳位跟随管，使补偿电容的端电压跟随软启动电容的端电压，从而让电压反馈端流出的电流主要经晶体管流回地端，以控制电压反馈端电压的上升；在软启动电容的端电压逐渐上升时，晶体管输出端的电压跟随软启动电容的端电压，以在输出电压上升时，使PWM控制器的占空比从零逐渐增加，且电压反馈端的电压逐渐上升。作为本专利技术软启动方法的改进，所述晶体管选用PNP型三极管；所述晶体管输出端的电压跟随软启动电容的端电压，是三极管发射极的电压跟随软启动电容的端电压；所述软启动方法，在输出电压达到稳态值后，电压反馈端的电压比软启动电容的电压小，使PNP型三极管处于反偏截止状态，软启动电路不再对环路起作用。作为本专利技术软启动方法的改进，所述晶体管选用P沟道MOS管；所述晶体管输出端的电压跟随软启动电容的端电压，是P沟道MOS管的源极电压跟随软启动电容的端电压；所述软启动方法，在输出电压达到稳态值后，P沟道MOS管处于反偏截止状态，软启动电路不再对环路起作用。作为本专利技术软启动方法的改进，所述晶体管选用PP型三极管或是P沟道MOS管时，在电源断电时，由二极管迅速泄放软启动电容上的电荷，从而使开关电源在连续的快速开关机状态下，软启动电路也能正常工作。作为本专利技术软启动方法的改进，所述晶体管采用P沟道MOS管和N沟道MOS管，所述P沟道MOS管由软启动电容控制导通，所述N沟道MOS管由使能信号控制逻辑控制，在N沟道MOS管关断时，软启动控制电路产生的微小电流对软启动电容进行充电；所述晶体管输出端的电压跟随软启动电容端电压，是P沟道MOS管的源极电压跟随软启动电容的端电压。就开关电源的软启动电路而言，本专利技术提供的第一种软启动电路，适用于带PWM控制器的开关电源电路，所述PWM控制器具有电压反馈端，所述软启动电路包括软启动单元，所述软启动单元包括晶体管和软启动电容，在上电启机的输出电压上升阶段，软启动电容由供电电源提供一个很小的电流进行充电，同时，软启动电容上的电压小，使晶体管导通，晶体管作为钳位跟随管，使补偿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软启动方法,用于PWM控制器集成电路，所述PWM控制器具有电压反馈端，其特征在于：所述软启动方法的控制步骤如下，在上电启机的输出电压上升阶段，供电电源提供一个很小的电流给软启动电容充电，同时，软启动电容上的电压小，使晶体管导通，从而限制电压反馈端电压的上升；在软启动电容的端电压逐渐上升时，晶体管输出端的电压跟随软启动电容的端电压，以在输出电压上升时，使PWM控制器的占空比从零逐渐增加，且电压反馈端的电压逐渐上升。

【技术特征摘要】
1.一种软启动方法,用于PWM控制器集成电路，所述PWM控制器具有电压反馈端，其特征在于：所述软启动方法的控制步骤如下，在上电启机的输出电压上升阶段，由供电电源提供一个很小的电流给软启动电容充电，同时，软启动电容上的电压小，使晶体管导通，晶体管作为钳位跟随管，使补偿电容的端电压跟随软启动电容的端电压，从而控制电压反馈端电压的上升；在软启动电容的端电压逐渐上升时，晶体管输出端的电压跟随软启动电容的端电压，以在输出电压上升时，使PWM控制器的占空比从零逐渐增加，且电压反馈端的电压逐渐上升。2.根据权利要求1所述的软启动方法，其特征在于：所述晶体管选用PNP型三极管；所述晶体管输出端的电压跟随软启动电容的端电压，是三极管发射极的电压跟随软启动电容的端电压；所述软启动方法，在输出电压达到稳态值后，电压反馈端的电压比软启动电容的电压小，使PNP型三极管处于反偏截止状态，软启动电路不再起作用。3.根据权利要求1所述的软启动方法，其特征在于：所述晶体管选用P沟道MOS管；所述晶体管输出端的电压跟随软启动电容的端电压，是P沟道MOS管的源极电压跟随软启动电容的端电压；所述软启动方法，在输出电压达到稳态值后，P沟道MOS管处于反偏截止状态，软启动电路不再起作用。4.根据权利要求2或3所述的软启动方法，其特征在于：所述软启动方法，还包括在电源断电时，由二极管迅速泄放软启动电容上的电荷，从而使开关电源在连续的快速开关机状态下，软启动电路也能正常工作。5.根据权利要求1所述的软启动方法，其特征在于：所述晶体管采用P沟道MOS管和N沟道MOS管，所述P沟道MOS管由软启动电容控制导通，所述N沟道MOS管由使能信号控制逻辑控制，在N沟道MOS管关断时，软启动控制电路产生的微小电流对软启动电容进行充电；所述晶体管输出端的电压跟随软启动电容端电压，是P沟道MOS管的源极电压跟随软启动电容的端电压。6.一种软启动电路,适用于带PWM控制器的开关电源电路，所述PWM控制器具有电压反馈端，其特征在于：所述软启动电路包括软启动单元，所述软启动单元包括晶体管和软启动电容，在上电启机的输出电压上升阶段，软启动电容由供电电源提供一个很小的电流进行充电，同时，软启动电容上的电压小，使晶体管导通，晶体管作为钳位跟随管，使补偿电容的端电压跟随软启动电容的端电压，从而控制电压反馈端电压的上升；在软启动电容的端电压逐渐上升时...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐盛斌，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44