一种高压开关电源自适应软启动系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及到一种高压开关电源自适应软启动系统及方法，属于高压开关电源启动技术领域。能够使2kV以上直流高压开关电源均能按设定的升压斜率升至额定电压；主要包括电源、整流滤波电路、逆变电路、脉冲变压器、高压整流、电压/电流采样电路、电压比较器、单刀双掷开关A、单刀双掷开关B、斜坡电压产生电路、斜坡电流产生电路、误差放大器和软启动控制电路。包括电压/电流采样电路采样；电压比较器输出相应电压值；切换两个单刀双掷开关；误差放大器进行误差计算，输出控制电压给软启动控制电路；软启动控制电路再控制逆变电路使高压开关电源升至额定电压；有效减小容性和感性负载产生的浪涌电流或过冲电压，提高开关电源可靠性。

High voltage switch power supply self-adaptive soft start system and method

The invention relates to an adaptive soft start system and a method of a high-voltage switching power supply, belonging to the technical field of high voltage switching power supply starting. Can make the above 2kV DC high voltage switching power supply are able to boost slope set to the rated voltage; including power supply, rectifier filter circuit, inverter circuit, pulse transformer, high voltage rectifier, voltage / current sampling circuit, voltage comparator, SPDT Switch A, single pole double throw switch B, ramp voltage generating circuit, slope current generating circuit, error amplifier and soft start control circuit. Including the voltage / current sampling circuit samples the voltage comparator; corresponding output voltage; switch two SPDT Switch; error amplifier for error calculation, output control voltage to the soft start control circuit; soft start control circuit to control the inverter circuit to power source voltage switch to the rated voltage; reduce the inrush current of capacitive and inductive load to produce or overshoot voltage, improve the reliability of switching power supply.

【技术实现步骤摘要】
一种高压开关电源自适应软启动系统及方法
本专利技术涉及一种高压开关电源自适应软启动系统和方法，尤其涉及一种能够实现2kV以上高压开关电源在容性负载或者感性负载时均能按照设定的升流斜率或者升压斜率升至额定输出电压的技术，属于高压开关电源软启动

技术介绍
高压开关电源具有输入电压范围宽、转换效率高、输出纹波小和工作稳定等特点而被广泛运用，其负载形式可为容性负载或感性负载。普通的软启动高压开关电源在容性负载或者感性负载时其升流斜率或者升压斜率比设定的斜率大的多，这样极易导致开关电源输出浪涌电流过大或者电压过冲而导致开关电源和负载的损坏。采用自适应软启动技术可实现高压开关电源无论是何种负载均能按设定的升流斜率或者升压斜率输出额定电压，可有效减小浪涌电流或过冲电压对高压开关电源和负载的冲击，提高高压开关电源的可靠性和负载的安全性。与本专利技术相关的典型文章共3篇、专利2项，下面分别对其剖析：《微电子学》第32卷第1期中“一种采用电压补偿技术的DC/DC开关电源的软启动电路”一文提出了一种采用电压补偿技术的软启动控制电路，对开关电源合闸浪涌电流有一定的抑制作用，并对开关电源容性负载电子系统具有一定的保护作用，但对感性负载仍然会产生很大的过冲电压。《电源世界》2004第12期“开关电源软启动电路的设计与应用”中分析了热敏电阻防冲击电流电路、晶闸管防冲击电流电路、具有断电检测的晶闸管防冲击电流电路和定时器和限流电阻防冲击电流电路等6种软启动电路的优缺点，主要存在响应时间慢、电源断电重新接通后失去防冲击电流作用等问题。《电子器件》第31卷第2期中“一种DC-DC开关电源的新颖软启动电路设计”一文中提出了一种基于MOS工艺的新颖软启动电路，利用限流和数字软启动技术，实现了输出电压快速、稳定的软启动。但是由于在实际运用过程中电源负载的复杂性和不确定性，存在着不能同时兼顾容性负载浪涌电流影响和感性负载过冲电压影响的问题。专利号为200910234284，标题为一种数模转换控制的DC-DC开关电源软启动电路，本专利技术公开了一种数模转换控制的DC-DC开关电源软启动电路，该电路包括振荡器，计数器，数模转换器，误差比较器，PWM比较器，开关控制器；开关控制器的Q输出端接外部开关整流管的栅级，QN输出端接外部续流管的栅级，PWM比较器的输出端与振荡器的输出端连接到开关控制器的输入端，PWM比较器的输入端分别接振荡器的输出端和误差放大器的输出端，误差比较器的输入一端是输出采样电压，另外一端是输入数模转换器产生的电压，误差比较器的输出端输出的是采样电压和数模转换器产生的电压的差值放大信号，计数器的一端连接的是振荡器的输出，另外一端是清零信号，输出是8位的并行信号。在电源加电时控制误差比较器输入端的基准电压的大小，使其从小到大成阶梯状上升，使输出端的电压跟随这个基准电压缓慢上升，避免了启动过程中的过冲电压，实现了软启动的功能。该专利技术对开关电源感性负载时产生的过冲电压时具有很好的抑制效果，而对在容性负载时产生的浪涌电流的抑制效果不佳。专利号为200810046622，标题为一种脉宽调制DC-DC开关电源的软启动电路，公开了一种脉宽调制DC-DC开关电源的软启动电路，包括分频计数模块、电流阈值模块、电流采样模块、限流比较器、二输入或门、振荡器和RS触发器。在外部开关整流管导通时采样功率电感上的电流，通过限制其峰值电流分阶段由小到大变化，来控制占空比阶梯型变化，使输出电压分阶段缓慢上升，可有效避免启动过程中的浪涌电流，但是存在对感性负载时产生的过冲电压抑制能力不好的问题。以上文献和专利要么对浪涌电流有很好的抑制作用，要么对过冲电压有很好的抑制作用，二者不能兼顾。由于开关电源负载的复杂性和不确定性，以上文献和专利存在着一定的局限性，而且不能根据需要设定升压或升流斜率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服高压开关电源在容性负载时产生浪涌电流和在感性负载时产生过冲电压得问题，提出了一种高压开关电源软启动自适应软启动系统和方法，具体的说，该技术能够保证高压开关电源无论在容性负载还是感性负载时均能按设定的升流斜率或者升压斜率升至额定电压。为了达到上述目的，本专利技术一种高压开关电源自适应软启动系统和方法包含一种高压开关电源自适应软启动系统和一种高压开关电源自适应软启动方法。其中，一种高压开关电源自适应软启动系统主要包括电源、整流滤波电路、逆变电路、脉冲变压器、高压整流、电压/电流采样电路、电压比较器、单刀双掷开关A、单刀双掷开关B、斜坡电压产生电路、斜坡电流产生电路、误差放大器和软启动控制电路；其中，电源为高压开关电源；一种高压开关电源自适应软启动系统中的连接关系如下：整流滤波电路(1)和逆变电路(2)相连；逆变电路(2)和整流滤波电路(1)、脉冲变压器(3)、软启动控制电路(10)连接；脉冲变压器(3)和逆变电路(2)、高压整流(4)连接；高压整流(4)和脉冲变压器(3)、电压/电流采样电路(5)连接；电压/电流采样电路(5)的电压采样输出和电压比较器(8)、单刀双掷开关B(12)连接；电压/电流采样电路(5)的电流采样输出和单刀双掷开关B(12)连接；斜坡电压产生电路(6)和电压比较器(8)、单刀双掷开关B(12)连接；斜坡电压产生电路(6)和电压比较器(8)、单刀双掷开关A(11)连接；斜坡电流产生电路7和单刀双掷开关A(11)连接；电压比较器(8)和电压/电流采样电路(5)、斜坡电压产生电路(6)、单刀双掷开关A(11)、单刀双掷开关B(12)连接；误差放大器(9)和单刀双掷开关A(11)、单刀双掷开关B(12)和软启动控制电路(10)连接；软启动控制电路(10)和逆变电路(2)以及误差放大器(9)连接。一种高压开关电源自适应软启动系统中的各模块功能如下：电压/电流采样电路(5)主要将高压开关电源输出的电压和电流按一定比例转换成0～5V的直流电压；斜坡电压产生电路(6)能够按设定的升压斜率产生斜坡电压；斜坡电流产生电路(7)能够按设定的升流斜率产生斜坡电流；电压比较器(8)是将电压采样输出和设定的斜坡电压进行比较，若电压采样输出大于斜波电压时输出正电压，反之输出为负电压；误差放大器(9)是将设定的斜坡电压/斜坡电流与电压采样输出/电流采样输出进行比较；软启动控制电路(10)的主要作用是根据误差放大器的输出来控制逆变电路使开关电源按设定的升压斜率或升流斜率升至额定电压。一种高压开关电源自适应软启动方法，具体步骤为：步骤1.接通一种高压开关电源自适应软启动系统的电源后，电压/电流采样电路分别输出电压采样值和电流采样输出的直流电压，斜坡电压产生电路输出直流斜坡电压；其中，采样输出和斜坡电压产生电路输出的直流电压范围为0到5V；步骤2.电压比较器对输入的斜坡电压和步骤1输出的电压采样值进行比较，并根据比较结果输出相应电压值，并据此决定跳至步骤3还是步骤4，具体为：2.1当电压采样值输出高于设定的斜坡电压时，说明此时为感性负载，电压比较器输出5V，跳至步骤3；2.2当电压采样值输出低于或等于设定的斜坡电压时，电压比较器输出为-5V，跳至步骤4；步骤3.将单刀双掷开关A和单刀双掷开关B均接到a端，跳至步骤5；步骤4.将单刀双掷开关A和单刀双掷开关B均接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压开关电源软启动自适应软启动系统，能够保证高压开关电源无论在容性负载还是感性负载时均能按设定的升流斜率或者升压斜率升至额定电压；其特征在于：包括电源、整流滤波电路、逆变电路、脉冲变压器、高压整流、电压/电流采样电路、电压比较器、单刀双掷开关A、单刀双掷开关B、斜坡电压产生电路、斜坡电流产生电路、误差放大器和软启动控制电路；其中，电源为高压开关电源；连接关系如下：整流滤波电路(1)和逆变电路(2)相连；逆变电路(2)和整流滤波电路(1)、脉冲变压器(3)、软启动控制电路(10)连接；脉冲变压器(3)和逆变电路(2)、高压整流(4)连接；高压整流(4)和脉冲变压器(3)、电压/电流采样电路(5)连接；电压/电流采样电路(5)的电压采样输出和电压比较器(8)、单刀双掷开关B(12)连接；电压/电流采样电路(5)的电流采样输出和单刀双掷开关B(12)连接；斜坡电压产生电路(6)和电压比较器(8)、单刀双掷开关B(12)连接；斜坡电压产生电路(6)和电压比较器(8)、单刀双掷开关A(11)连接；斜坡电流产生电路7和单刀双掷开关A(11)连接；电压比较器(8)和电压/电流采样电路(5)、斜坡电压产生电路(6)、单刀双掷开关A(11)、单刀双掷开关B(12)连接；误差放大器(9)和单刀双掷开关A(11)、单刀双掷开关B(12)和软启动控制电路(10)连接；软启动控制电路(10)和逆变电路(2)以及误差放大器(9)连接。一种高压开关电源自适应软启动系统中的各模块功能如下：电压/电流采样电路(5)主要将高压开关电源输出的电压和电流按一定比例转换成0～5V的直流电压；斜坡电压产生电路(6)能够按设定的升压斜率产生斜坡电压；斜坡电流产生电路(7)能够按设定的升流斜率产生斜坡电流；电压比较器(8)是将电压采样输出和设定的斜坡电压进行比较，若电压采样输出大于斜波电压时输出正电压，反之输出为负电压；误差放大器(9)是将设定的斜坡电压/斜坡电流与电压采样输出/电流采样输出进行比较；软启动控制电路(10)的主要作用是根据误差放大器的输出来控制逆变电路使开关电源按设定的升压斜率或升流斜率升至额定电压。...

【技术特征摘要】
1.一种高压开关电源软启动自适应软启动系统，能够保证高压开关电源无论在容性负载还是感性负载时均能按设定的升流斜率或者升压斜率升至额定电压；其特征在于：包括电源、整流滤波电路、逆变电路、脉冲变压器、高压整流、电压/电流采样电路、电压比较器、单刀双掷开关A、单刀双掷开关B、斜坡电压产生电路、斜坡电流产生电路、误差放大器和软启动控制电路；其中，电源为高压开关电源；连接关系如下：整流滤波电路(1)和逆变电路(2)相连；逆变电路(2)和整流滤波电路(1)、脉冲变压器(3)、软启动控制电路(10)连接；脉冲变压器(3)和逆变电路(2)、高压整流(4)连接；高压整流(4)和脉冲变压器(3)、电压/电流采样电路(5)连接；电压/电流采样电路(5)的电压采样输出和电压比较器(8)、单刀双掷开关B(12)连接；电压/电流采样电路(5)的电流采样输出和单刀双掷开关B(12)连接；斜坡电压产生电路(6)和电压比较器(8)、单刀双掷开关B(12)连接；斜坡电压产生电路(6)和电压比较器(8)、单刀双掷开关A(11)连接；斜坡电流产生电路7和单刀双掷开关A(11)连接；电压比较器(8)和电压/电流采样电路(5)、斜坡电压产生电路(6)、单刀双掷开关A(11)、单刀双掷开关B(12)连接；误差放大器(9)和单刀双掷开关A(11)、单刀双掷开关B(12)和软启动控制电路(10)连接；软启动控制电路(10)和逆变电路(2)以及误差放大器(9)连接。一种高压开关电源自适应软启动系统中的各模块功能如下：电压/电流采样电路(5)主要将高压开关电源输出的电压和电流按一定比例转换成0～5V的直流电压；斜坡电压产生电路(6)能够按设定的升压斜率产生斜坡电压；斜坡电流产生电路(7)能够按设定的升流...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔欣辰，陈振林，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空工程学院，
类型：发明
国别省市：山东,37