一种开环启动电路时钟信号控制方法及其控制电路技术

本发明专利技术提供开环启动电路时钟信号控制方法，包括：输入电压监测步骤，监测开关电源的输入电压，并根据监测到的输入电压范围输出工作时长信号；电感电流监测步骤，监测开关电源的电感电流，判断其是否触发电流峰值保护或电流反灌保护，并对应输出保护信息；自适应占空比逐渐增加步骤，产生不同占空比下的第二时钟信号，并根据工作时长信号和保护信息，选择输出第三时钟信号，第三时钟信号用于输入到开环启动电路的逻辑电路。本发明专利技术还提供相关控制电路。本发明专利技术弥补开环启动电路时钟信号控制方面的空白，保证开关电源的电源管理芯片在输出大电容且重载等各种工况下能正常启动，并通过自适应调节软启动时间的方法，尽可能的提高效率、缩短软启动时间。缩短软启动时间。缩短软启动时间。

【技术实现步骤摘要】
一种开环启动电路时钟信号控制方法及其控制电路


[0001]本专利技术涉及开关电源的电源管理芯片
，具体涉及开环启动电路的时钟信号控制方法及其控制电路。

技术介绍

[0002]目前，开关电源因效率高、体积小等特点，在通信、工控、计算机、以及消费电子领域中的需求量越来越高。在传统的DC/DC开关电源上电过程中，输出电压从零上升到最大值。由于电路中输出滤波电容的存在，在电容充电时容易产生浪涌电流，此时通过功率管的电流可以达到很大，容易毁坏电路系统。为了在启动过程中防止大的浪涌电流造成整个系统的损坏，在电路启动过程中需要对电流进行限制，即需要在开关电源芯片中加入软启动电路。特别是在开环电源管理系统中，该管理系统没有输出电压的反馈信息，更需要更精细地控制电感电流。在传统的开环DC/DC开关电源上电过程中，最终的稳态下的占空比宽度一般是启动过程中能使上、下功率管开通的最大占空比，但上、下功率管的实际开通时长是通过上功率管峰值电流保护信号和下功率管反灌保护信号分别来控制的。随着输出电压的不断升高，电感电流充、放电的斜率逐渐趋于平稳，最终完成输出电压的建立。
[0003]传统开环启动电路结构如附图1所示，假设稳态时上、下功率管占空比在50％，在启动初期由于输出电压较低，又由于电感电流充电斜率为V
IN-V
OUT
/L,V
IN
为输入电压，V
OUT
为输出电压，所以电感电流充电斜率较大，所以很快触发上功率管电流峰值保护，上功率管实际开通时间较短，远低于目标值50％，然后下功率管开通，一直维持到触发下功率管反灌保护。经过若干个周期后，输出电压不断升高，上、下功率管实际开通时间逐渐逼近目标值50％，电流充、放电斜率逐渐变小。最终输出电压建立完毕，上、下功率管占空比各保持在50％。
[0004]如图1所示的传统开环模式启动电路，反灌保护比较器输出的反灌保护信号、峰值电流比较器的峰值电流保护信号以及时钟信号，这三个信号一同进入逻辑电路产生上、下功率管的开关信号然后进入功率驱动模块产生功率管驱动信号，最后进入功率变换及输出模块输出电压。这种开环启动模式存在以下缺点：
[0005]当电路启动时，输出负载较重，输出电容较大，其输出电压建立时间较慢；如果在这种工况下想减少启动时间，则存在不能正常启动的风险。

技术实现思路

[0006]鉴于此，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种开环启动电路时钟信号控制方法及其电路，在各种应用的条件下，尤其是重载且输出电容较大的情况下，保证开关电源管理芯片在目标规格内正常启动，且能自适应地把启动时间优化为最短，提高启动效率。
[0007]本专利技术提供一种开环启动电路时钟信号控制方法，应用于开关电源，包括如下步骤，
[0008]输入电压监测步骤：监测开关电源的输入电压，并根据监测到的输入电压范围输
出工作时长信号；
[0009]电感电流监测步骤：监测开关电源原边电路中的电感的电流，判断电感电流是否触发开关电源的上功率管的电流峰值保护或开关电源的下功率管的电流反灌保护，并对应输出峰值保护信息和反灌保护信息；
[0010]自适应占空比逐渐增加步骤：产生不同占空比下的第二时钟信号，并根据工作时长信号、峰值保护信息和反灌保护信息，选择输出第三时钟信号，第三时钟信号用于输入到开环启动电路的逻辑电路。
[0011]优选地，不同占空比为，等差值地从初始占空比连续递增到稳态占空比。
[0012]作为“根据工作时长信号、峰值保护信息和反灌保护信息，选择输出第三时钟信号”的一种具体实现方式，一个时钟周期的上半周期到来时，控制上功率管从初始占空比开始工作，同时会实时根据峰值保护信息关闭上功率管；一个时钟周期的下半周期到来时，控制下功率管从初始占空比开始工作，同时会实时根据反灌保护信息关闭下功率管；当在初始占空比下，电路已经工作够了工作时长信号确定的工作时间，且未触发电流峰值保护或电流反灌保护，控制上功率管和下功率管工作在比初始占空比多1％的占空比上，工作过程同初始占空比，如此逐渐增加，直至占空比为稳态占空比；当电路在一固定占空比上触发电流峰值保护或电流反灌保护，则控制上功率管和下功率管重置工作在对应阶段的始值占空比，接着进行上述占空比逐渐增加的工作。
[0013]优选地，初始占空比为10％，稳态占空比为50％，第一阶段占空比为10％～15％，第二阶段占空比为16％～20％，第三阶段占空比为21％～25％，第四阶段占空比为26％～30％，第五阶段占空比为31％～35％，第六阶段占空比为36％～40％，第七阶段占空比为41％～45％，第八阶段占空比为46％～50％，第一阶段的始值占空比为10％，其余各阶段的始值占空比则为对应前一阶段的占空比范围的最大占空比。
[0014]本专利技术还提供一种开环启动电路时钟信号控制电路，应用于开关电源，包括输入电压监测电路、电感电流监测电路和自适应占空比逐渐增加电路，输入电压监测电路和电感电流监测电路分别与自适应占空比逐渐增加电路串联，且电感电流监测电路和自适应占空比逐渐增加电路分别用于与开环启动电路的逻辑电路串联，输入电压监测电路用于监测开关电源的输入电压，并根据监测到的输入电压范围输出工作时长信号，电感电流监测电路用于监测开关电源原边电路中的电感的电流，判断电感电流是否触发开关电源的上功率管的电流峰值保护或开关电源的下功率管的电流反灌保护，并对应输出峰值保护信息和反灌保护信息，自适应占空比逐渐增加电路用于产生不同占空比下的第二时钟信号，并根据工作时长信号、峰值保护信息和反灌保护信息，选择输出第三时钟信号，第三时钟信号用于输入到开环启动电路的逻辑电路。
[0015]作为自适应占空比逐渐增加电路的一种具体实施方式，包括初始占空比产生电路、工作时序及计数电路、多个延迟单元和多路选择电路；初始占空比产生电路、多个延迟单元和多路选择电路顺序串联，工作时序及计数电路与多路选择电路串联，多路选择电路用于与开环启动电路的逻辑电路串联；初始占空比产生电路用于受第一时钟信号驱动，产生初始占空比下的第二时钟信号；多个延迟单元用于产生从初始占空比到稳态占空比下的多个第二时钟信号；工作时序及计数电路用于在第一时钟信号控制下，根据工作时长信号、峰值保护信息和反灌保护信息，输出选择信号；多路选择电路用于根据选择信号，选取某一
第二时钟信号输出为第三时钟信号。
[0016]作为上述的开环启动电路时钟信号控制电路的应用，当开关电源的使能信号反转后，在启动刚开始阶段的若干个周期采取降电感电流峰值的方式，此时输入电压监测电路开始工作，根据得到的输入电压范围输出工作时长信号，决定上功率管及下功率管在每个固定的占空比下工作的时间；一个时钟周期的上半周期到来时，控制上功率管从初始占空比开始工作，同时会实时根据峰值保护信息关闭上功率管；一个时钟周期的下半周期到来时，控制下功率管从初始占空比开始工作，同时会实时根据反灌保护信息关闭下功率管；当在初始占空比下，电路已经工作够了工作时长信号确定的工作时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开环启动电路时钟信号控制方法，应用于开关电源，其特征在于：包括如下步骤，输入电压监测步骤：监测开关电源的输入电压，并根据监测到的输入电压范围输出工作时长信号；电感电流监测步骤：监测开关电源原边电路中的电感的电流，判断电感电流是否触发开关电源的上功率管的电流峰值保护或开关电源的下功率管的电流反灌保护，并对应输出峰值保护信息和反灌保护信息；自适应占空比逐渐增加步骤：产生不同占空比下的第二时钟信号，并根据工作时长信号、峰值保护信息和反灌保护信息，选择输出第三时钟信号，第三时钟信号用于输入到开环启动电路的逻辑电路。2.根据权利要求1所述的开环启动电路时钟信号控制方法，其特征在于：所述的不同占空比为，等差值地，从初始占空比连续递增到稳态占空比。3.根据权利要求1所述的开环启动电路时钟信号控制方法，其特征在于：所述的根据工作时长信号、峰值保护信息和反灌保护信息，选择输出第三时钟信号，具体为，一个时钟周期的上半周期到来时，控制上功率管从初始占空比开始工作，同时会实时根据峰值保护信息关闭上功率管；一个时钟周期的下半周期到来时，控制下功率管从初始占空比开始工作，同时会实时根据反灌保护信息关闭下功率管；当在初始占空比下，电路已经工作够了工作时长信号确定的工作时间，且未触发电流峰值保护或电流反灌保护，控制上功率管和下功率管工作在比初始占空比多1％的占空比上，工作过程同初始占空比，如此逐渐增加，直至占空比为稳态占空比；当电路在一固定占空比上触发电流峰值保护或电流反灌保护，则控制上功率管和下功率管重置工作在对应阶段的始值占空比，接着进行上述占空比逐渐增加的工作。4.根据权利要求3所述的开环启动电路时钟信号控制方法，其特征在于：所述的初始占空比为10％，稳态占空比为50％，第一阶段占空比为10％～15％，第二阶段占空比为16％～20％，第三阶段占空比为21％～25％，第四阶段占空比为26％～30％，第五阶段占空比为31％～35％，第六阶段占空比为36％～40％，第七阶段占空比为41％～45％，第八阶段占空比为46％～50％，第一阶段的始值占空比为10％，其余各阶段的始值占空比则为对应前一阶段的占空比范围的最大占空比。5.一种开环启动电路时钟信号控制电路，应用于开关电源，其特征在于：包括输入电压监测电路、电感电流监测电路和自适应占空比逐渐增加电路，输入电压监测电路和电感电流监测电路分别与自适应占空比逐渐增加电路串联，且电感电流监测电路和自适应占空比逐渐增加电路分别用于与开环启动电路的逻辑电路串联，输入电压监测电路用于监测开关电源的输入电压，并根据监测到的输入电压范围输出工作时长信号，电感电流监测电路用于监测开关电源原边电路中的电感的电流，判断电感电流是否触发开关电源的上功率管的电流峰值保护或开关电源的下功...

【专利技术属性】
技术研发人员：马超，郭晓锋，
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：