一种开关电源及其软启动电路制造技术

本申请提供一种开关电源及其软启动电路，通过控制单元输出至通断开关控制端的控制信号，使通断开关在开关电源上电之后的初始阶段内保持关断状态，由于大阻值的第一电阻和第二电阻的限制，使得滤波电容的充电电流保持在很小的范围内、充电电压缓慢增长；并控制通断开关在调节阶段内以预设规律导通和关断、使滤波电容间断性地在预设压差下进行充电，以保证每次充电电流都很小、充电电压呈现逐个周期的台阶爬升；最后控制通断开关在滤波电容上的电压满足预设条件之后、锁定阶段内导通后即保持导通状态，使后级变换器进入正常工作状态之前滤波电容也不会出现大的充电电流和充电电压阶跃；有效减小了开关电源的开机浪涌电流和开机浪涌电压。

【技术实现步骤摘要】
一种开关电源及其软启动电路
本专利技术涉及开关电源
，尤其涉及一种开关电源及其软启动电路。
技术介绍
开关电源，由于高转换效率、高功率密度，已经被大量使用在各种供电场合。由于开关电源中后级变换器的功率变换部件工作在高频，因此通常在后级变换器的输入端设置一个滤波电容C，以滤除高频噪声，改善对外的电磁干扰；图1所示为常见的开关电源的结构示意图。参见图1，在开关K0闭合、交流市电AC接入的开机瞬间，将会产生一个充电电流Ich，经滤波电感L、整流桥，对滤波电容C充电；由于这个充电回路的电阻性阻抗非常小，且交流市电AC的相位是随机的、在开机瞬间有可能处在接近90度的AC电压峰值附近，因此导致该充电电流Ich的峰值可能较大，如达数安培或十安培以上，成为开关电源的开机浪涌电流，对开关电源输入端器件产生较大的电流应力，甚至可能导致这些器件的损坏。另外，在该开机浪涌电流流经滤波电感L时，滤波电感L将会产生储能，这个储能释放时产生的电流也会流经整流桥并对滤波电容C充电。在此情况下，滤波电容C上的电压幅度表现为明显的欠阻尼过冲响应，该电压的峰值有时高达700V，成为开关电源的开机浪涌电压。由于该滤波电容C上的电压也即后级变换器的工作电压，而工作电压过高容易导致后级变换器中的器件承受过高的电压应力而发生永久性损毁。图2所示为开关电源在t0时刻开机的波形展示。为了避免较大的开机浪涌电流和开机浪涌电压损坏器件，参见图3，现有技术在图1的基础上，在开关电源输入端串入一个负温度系数的热敏电阻NTC。当开关K0闭合瞬间，通过热敏电阻NTC的阻值限制滤波电容C的充电电流的幅度，从而在一定程度上降低了开机浪涌电流的幅度。但是由于热敏电阻NTC所用材料电阻率的局限性，以及考虑到热敏电阻NTC的工作功耗，热敏电阻NTC阻值通常选择范围只能为10到20欧姆，这个阻值不足以显著减小浪涌电流的幅度，进而也不足以显著减小整流桥后滤波电容上的开机浪涌电压的幅度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种开关电源及其软启动电路，以解决现有技术无法有效减小开机浪涌电流和开机浪涌电压的问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供的技术方案如下：一种开关电源的软启动电路，连接于开关电源的滤波电容与参考地之间；所述开关电源的软启动电路包括：控制单元、通断开关、第一电阻、第二电阻及第三电阻；其中：所述第一电阻与所述第二电阻串联连接于所述滤波电容与参考地之间，串联的连接点与所述控制单元的第一输入端相连；所述通断开关与所述第三电阻串联连接于所述滤波电容与参考地之间；所述第二电阻与所述第三电阻均与参考地相连；所述第一电阻与所述第二电阻的阻值之和大于等于100千欧姆；所述控制单元用于根据第一输入端接收的电压采样信号，生成控制信号并输出至所述通断开关的控制端，以在所述开关电源上电之后的初始阶段内使所述通断开关保持关断状态，控制所述通断开关在所述开关电源上电之后的调节阶段内以预设规律导通和关断、使所述滤波电容间断性地在预设压差下进行充电，并控制所述通断开关在所述滤波电容上的电压满足预设条件之后、所述开关电源上电之后的锁定阶段内导通后即保持导通状态。优选的，所述初始阶段、所述调节阶段及所述锁定阶段均以相应的预设时长进行划分；或者，所述预设条件为所述电压采样信号的幅度小于预设幅度。优选的，所述第一电阻与所述第二电阻的阻值之比小于预设比值。优选的，所述预设规律为：在所述电压采样信号下降到基准电压参考信号时，控制所述通断开关导通；并在预设导通时长之后，控制所述通断开关关断。优选的，所述通断开关与所述第三电阻串联的连接点与所述控制单元的第二输入端相连；所述控制信号是所述控制单元根据第一输入端接收的电压采样信号和第二输入端接收的电流采样信号而生成的；所述预设规律为：在所述电压采样信号下降到基准电压参考信号时，控制所述通断开关导通；并在所述电流采样信号过零时，控制所述通断开关关断；或者，所述预设规律为：在所述电压采样信号下降到基准电压参考信号时，控制所述通断开关导通；并在预设导通时长之后，或者所述电流采样信号过零时，控制所述通断开关关断。优选的，所述控制单元包括：第一滞环比较器、第一启动定时器、第一单稳态定时器、第一D触发器及第一或门；其中：所述第一滞环比较器的同相输入端接收所述电压采样信号；所述第一滞环比较器的反相输入端接收所述基准电压参考信号；所述第一滞环比较器的输出端与所述第一单稳态定时器的输入端相连；所述第一启动定时器的输出端与所述第一D触发器的数据端相连；所述第一单稳态定时器的输出端与所述第一D触发器的上升沿触发端及所述第一或门的一个输入端相连；所述第一D触发器的输出端与所述第一或门的另一个输入端相连；所述第一或门的输出端输出所述控制信号。优选的，所述预设规律为：在所述电压采样信号下降到基准电压参考信号时，控制所述通断开关导通；并在所述电流采样信号过零时，控制所述通断开关关断时，所述控制单元包括：第二滞环比较器、第一过零比较器、第二启动定时器、边沿触发器、第二D触发器及第二或门；其中：所述第二滞环比较器的同相输入端接收所述电压采样信号；所述第二滞环比较器的反相输入端接收所述基准电压参考信号；所述第二滞环比较器的输出端与所述边沿触发器的置位端相连；所述第一过零比较器的输入端接收所述电流采样信号；所述第一过零比较器的输出端与所述边沿触发器的复位端相连；所述第二启动定时器的输出端与所述第二D触发器的数据端相连；所述边沿触发器的输出端与所述第二D触发器的上升沿触发端及所述或门的一个输入端相连；所述第二D触发器的输出端与所述第二或门的另一个输入端相连；所述第二或门的输出端输出所述控制信号；所述预设规律为：在所述电压采样信号下降到基准电压参考信号时，控制所述通断开关导通；并在预设导通时长之后，或者所述电流采样信号过零时，控制所述通断开关关断时，所述控制单元包括：第三滞环比较器、第二过零比较器、第三启动定时器、第二单稳态定时器、第三D触发器、第三或门及第四或门；其中：所述第三滞环比较器的同相输入端接收所述电压采样信号；所述第三滞环比较器的反相输入端接收所述基准电压参考信号；所述第三滞环比较器的输出端与所述第二单稳态定时器的输入端相连；所述第二单稳态定时器的输出端与所述第三或门的一个输入端相连；所述第二过零比较器的输入端接收所述电流采样信号；所述第二过零比较器的输出端与所述第三或门的另一个输入端相连；所述第三启动定时器的输出端与所述第三D触发器的数据端相连；所述第三或门的输出端与所述第三D触发器的上升沿触发端及所述第四或门的一个输入端相连；所述第三D触发器的输出端与所述第四或门的另一个输入端相连；所述第四或门的输出端输出所述控制信号。优选的，所述控制单元为：单片机或者可编程序逻辑控制器PLC。优选的，所述控制单元设置于集成电路芯片上，或者所述控制单元与所述通断开关均设置于集成电路芯片上。一种开关电源，包括：滤波电感、市电开关、整流桥、滤波电容、后级变换器及上述任一所述的开关电源的软启动电路；其中：交流市电分别经过所述滤波电感及所述市电开关与所述整流桥的两个输入端相连；所述整流桥的输出端正极依次通过所述滤波电容和所述开关电源的软启动电路，与所述整流桥的输出端负极和参考地相连；所述后级变换器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电源的软启动电路，其特征在于，连接于开关电源的滤波电容与参考地之间；所述开关电源的软启动电路包括：控制单元、通断开关、第一电阻、第二电阻及第三电阻；其中：所述第一电阻与所述第二电阻串联连接于所述滤波电容与参考地之间，串联的连接点与所述控制单元的第一输入端相连；所述通断开关与所述第三电阻串联连接于所述滤波电容与参考地之间；所述第二电阻与所述第三电阻均与参考地相连；所述第一电阻与所述第二电阻的阻值之和大于等于100千欧姆；所述控制单元用于根据第一输入端接收的电压采样信号，生成控制信号并输出至所述通断开关的控制端，以在所述开关电源上电之后的初始阶段内使所述通断开关保持关断状态，控制所述通断开关在所述开关电源上电之后的调节阶段内以预设规律导通和关断、使所述滤波电容间断性地在预设压差下进行充电，并控制所述通断开关在所述滤波电容上的电压满足预设条件之后、所述开关电源上电之后的锁定阶段内导通后即保持导通状态。

【技术特征摘要】
1.一种开关电源的软启动电路，其特征在于，连接于开关电源的滤波电容与参考地之间；所述开关电源的软启动电路包括：控制单元、通断开关、第一电阻、第二电阻及第三电阻；其中：所述第一电阻与所述第二电阻串联连接于所述滤波电容与参考地之间，串联的连接点与所述控制单元的第一输入端相连；所述通断开关与所述第三电阻串联连接于所述滤波电容与参考地之间；所述第二电阻与所述第三电阻均与参考地相连；所述第一电阻与所述第二电阻的阻值之和大于等于100千欧姆；所述控制单元用于根据第一输入端接收的电压采样信号，生成控制信号并输出至所述通断开关的控制端，以在所述开关电源上电之后的初始阶段内使所述通断开关保持关断状态，控制所述通断开关在所述开关电源上电之后的调节阶段内以预设规律导通和关断、使所述滤波电容间断性地在预设压差下进行充电，并控制所述通断开关在所述滤波电容上的电压满足预设条件之后、所述开关电源上电之后的锁定阶段内导通后即保持导通状态。2.根据权利要求1所述的开关电源的软启动电路，其特征在于，所述初始阶段、所述调节阶段及所述锁定阶段均以相应的预设时长进行划分；或者，所述预设条件为所述电压采样信号的幅度小于预设幅度。3.根据权利要求1所述的开关电源的软启动电路，其特征在于，所述第一电阻与所述第二电阻的阻值之比小于预设比值。4.根据权利要求1所述的开关电源的软启动电路，其特征在于，所述预设规律为：在所述电压采样信号下降到基准电压参考信号时，控制所述通断开关导通；并在预设导通时长之后，控制所述通断开关关断。5.根据权利要求1所述的开关电源的软启动电路，其特征在于，所述通断开关与所述第三电阻串联的连接点与所述控制单元的第二输入端相连；所述控制信号是所述控制单元根据第一输入端接收的电压采样信号和第二输入端接收的电流采样信号而生成的；所述预设规律为：在所述电压采样信号下降到基准电压参考信号时，控制所述通断开关导通；并在所述电流采样信号过零时，控制所述通断开关关断；或者，所述预设规律为：在所述电压采样信号下降到基准电压参考信号时，控制所述通断开关导通；并在预设导通时长之后，或者所述电流采样信号过零时，控制所述通断开关关断。6.根据权利要求4所述的开关电源的软启动电路，其特征在于，所述控制单元包括：第一滞环比较器、第一启动定时器、第一单稳态定时器、第一D触发器及第一或门；其中：所述第一滞环比较器的同相输入端接收所述电压采样信号；所述第一滞环比较器的反相输入端接收所述基准电压参考信号；所述第一滞环比较器的输出端与所述第一单稳态定时器的输入端相连；所述第一启动定时器的输出端与所述第一D触发器的数据端相连；所述第一单稳态定时器的输出端与所述第一D触发器的上升沿触发端及所述第一或门的一个输入端相连；所述第一D触发器的输出端与所述第一或门的另一个输...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠，
申请(专利权)人：上海明石光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31