CN103066826B

CN103066826B - 开关电源转换器的软启动系统

Info

Publication number: CN103066826B
Application number: CN201210563478.6A
Authority: CN
Inventors: 贾相英; 张伟; 李杰平; 门洪达; 冯根强; 张碧珍
Original assignee: SHENZHEN TITAN MICRO ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: Shenzhen Titan Micro Electronics Co., Ltd
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: CN103066826A

Abstract

一种开关电源转换器的软启动系统，包括：计数模块、逻辑模块、电压发生模块及PWM调制模块；上述开关电源转换器的软启动系统通过计数模块输出计数信号，然后由逻辑模块输出逻辑控制信号和逻辑处理信号，电压发生模块接收逻辑控制信号和逻辑处理信号后输出软启动电压信号，PWM调制模块在接收到软启动电压信号后，输出PWM调制信号。由于开关电源通常是采用脉宽调制技术，其中开关频率固定不变。在负载变化或输入改变的情况下，通过调整占空比来保持输出电压恒定或输出电流恒定。因此，PWM调制模块输出的PWM调制信号能够控制开关电源的峰值电流每隔固定时间增加固定值。从而实现开关电源转换器的软启动。

Description

开关电源转换器的软启动系统

技术领域

本发明涉及开关电源转换器的启动方式，特别是涉及一种开关电源转换器的软启动系统。

背景技术

开关电源技术作为电源管理技术，广泛应用于便携设备的消费类电子设备。开关电源技术可以实现高效率地电源电压转换，为各种消费类电子设备提供电源供给，其中包括DC/DC的buck和boost、AC/DC(交流变换直流）的反激变换和正激变换等变换方式。开关电源转换器的效率达百分九十几，输出功率可以从几瓦到几十、几百、几千瓦等。

在开关电源转换器的使用过程中，由于启动开关电源的瞬间会产生一个较高的峰值电流，对开关电源转换器中的元器件造成损坏，导致开关电源转换器的寿命减少或因峰值电流造成安全问题。

发明内容

基于此，提供一种软启动、避免瞬间出现峰值电流的开关电源转换器的软启动系统。

一种开关电源转换器的软启动系统，包括：计数模块、逻辑模块、电压发生模块及PWM调制模块；

所述计数模块用于向所述逻辑模块输出计数信号；

所述逻辑模块接收所述计数模块的计数信号后，用于根据所述计数信号向所述电压发生模块输出逻辑控制信号和逻辑处理信号；其中，所述逻辑模块还向所述计数模块输出逻辑控制信号，所述逻辑控制信号为所述计数模块的使能信号；

所述电压发生模块接收所述逻辑控制信号和所述逻辑处理信号后，向所述PWM调制模块输出软启动电压信号；

所述PWM调制模块输入所述软启动电压信号、电流采样信号及开关电源的反馈信号后，输出PWM调制信号，所述PWM调制信号用于控制所述开关电源的峰值电流；

其中，所述计数信号用于为所述逻辑模块提供计数值，所述逻辑处理信号用于控制所述电压发生模块输出的软启动电压信号每隔固定时间增加固定电压值，所述软启动电压信号控制所述PWM调制模块输出的PWM调制信号。

在其中一个实施例中，所述计数模块为N位计数器、所述逻辑模块为逻辑处理电路、所述电压发生模块为阶梯电压发生器及所述PWM调制模块为PWM比较器；

所述N位计数器用于输出N位计数信号；

所述逻辑处理电路用于接收所述N位计数信号，并输出控制信号，所述控制信号用于控制所述N位计数器和所述阶梯电压发生器；所述控制信号包括所述逻辑控制信号和所述逻辑处理信号；

所述阶梯电压发生器用于接收所述控制信号，并生成软启动电压信号，所述软启动电压信号为具有2^N个电压值的阶梯电压；

所述PWM比较器用于接收所述软启动电压信号和电流采样信号，并输出PWM调制信号，所述PWM调制信号用于控制所述开关电源中的峰值电流以2^N个电流值逐渐增加。

在其中一个实施例中，所述计数模块为计数器、所述逻辑模块为开关控制电路、所述电压发生模块为软启动电压发生器及所述PWM调制模块为PWM比较器；

所述计数器用于输出计数信号；

所述开关控制电路用于接收所述计数信号，并生成控制信号；所述控制信号包括所述逻辑控制信号和所述逻辑处理信号；

所述软启动电压发生器用于接收所述控制信号，并生成软启动电压信号，所述软启动电压信号以线性从零上升；

所述PWM比较器用于接收所述软启动电压信号，并生成PWM调制信号，所述PWM调制信号用于控制所述开关电源中的峰值电流每隔固定时间增加固定量。

在其中一个实施例中，所述计数模块为N位计数器、所述逻辑模块为译码器、所述电压发生模块为电压跟随器及所述PWM调制模块为PWM比较器；

所述N位计数器用于输出计数信号；

所述译码器用于接收所述计数信号，并生成第一控制信号；所述第一控制信号包括所述逻辑控制信号和所述逻辑处理信号；

所述电压跟随器用于接收所述第一控制信号，并生成软启动电压信号；所述软启动电压信号为阶梯电压信号；

在其中一个实施例中，所述计数模块为计数器、所述逻辑模块为复位电路、所述电压发生模块为所述软启动电压发生器、所述PWM调制模块为PWM比较器；

所述计数器用于输出计数信号；

所述复位电路用于接收所述计数信号并根据所述计数信号输出复位信号；

所述软启动电压发生器用于接收所述复位信号，并根据所述复位信号生成软启动电压信号；所述软启动电压信号为时间的函数；

所述PWM比较器用于接收所述软启动电压信号，并根据所述软启动电压信号输出PWM调制信号，所述PWM调制信号用于控制所述开关电源中的峰值电流从零按线性规律逐渐增加。

在其中一个实施例中，还包括数字信号处理电路，所述数字信号处理电路用于接收所述PWM调制信号和内部时钟信号，并生成开关控制信号，所述开关控制信号用于控制所述开关电源中的峰值电流。

在其中一个实施例中，在所述开关电源软启动过程中，所述PWM调制模块根据所述软启动电压信号和所述电流采样信号输出PWM调制信号；

在所述开关电源软启动结束后，所述PWM调制模块根据所述电流采样信号和所述开关电源的反馈信号输出开关控制信号，所述开关控制信号用于控制所述开关电源的输出电压或输出电流保持恒定。

上述开关电源转换器的软启动系统通过计数模块输出计数信号，然后由逻辑模块输出逻辑控制信号和逻辑处理信号，电压发生模块接收逻辑控制信号和逻辑处理信号后输出软启动电压信号，PWM调制模块在接收到软启动电压信号后，输出PWM调制信号。由于开关电源通常是采用脉宽调制技术，其中开关频率固定不变。在负载变化或输入改变的情况下，通过调整占空比来保持输出电压恒定或输出电流恒定。因此，PWM调制模块输出的PWM调制信号能够控制开关电源的峰值电流每隔固定时间增加电流量。从而实现所述开关电源的软启动。

附图说明

图1为开关电源转换器的软启动系统模块图之一；

图2为软启动电压信号示意图；

图3（a）为开关电源转换器的软启动系统模块图之二；

图3（b）为阶梯电压发生器的电路示意图；

图4为开关电源转换器的软启动系统模块图之三；

图5（a）为开关电源转换器的软启动系统模块图之四；

图5（b）为译码器的电路示意图；

图6为开关电源转换器的软启动系统模块图之五。

具体实施方式

如图1所示，为开关电源转换器的软启动系统模块图之一。

一种开关电源转换器的软启动系统，包括：计数模块101、逻辑模块103、电压发生模块105及PWM调制模块107。

所述计数模块101用于向所述逻辑模块输出计数信号。

所述逻辑模块103接收所述计数模块的计数信号后，用于根据所述计数信号向所述电压发生模块105输出逻辑控制信号和逻辑处理信号；其中，所述逻辑模块103还向所述计数模块101输出逻辑控制信号，所述逻辑控制信号为所述计数模块101的使能信号。

所述电压发生模块105接收所述逻辑控制信号和所述逻辑处理信号后，向所述PWM调制模块107输出软启动电压信号。

所述PWM调制模块107输入所述软启动电压信号、电流采样信号及开关电源的反馈信号后，输出PWM调制信号，所述PWM调制信号用于控制所述开关电源的峰值电流每隔固定时间增加固定量。

其中，所述计数信号用于为所述逻辑模块103提供计数值，所述逻辑处理信号用于控制所述电压发生模块105输出的软启动电压信号每隔固定时间增加固定电压值，所述软启动电压信号控制所述PWM调制模块107输出的PWM调制信号每隔固定时间增加固定量。

计数模块101根据内部的时钟信号，生成计数信号。逻辑模块103接收计数信号和内部复位信号后，生成逻辑控制信号和逻辑处理信号。从而控制计数模块101和电压发生模块105，使计数模块101和电压发生模块105在开关电源上电复位后开始工作。在开关电源的软启动完成后，逻辑模块103控制计数模块101和电压发生模块105关闭。电压发生模块105用于接收逻辑处理信号和逻辑控制信号，并生成软启动电压信号。请结合图2。软启动电压信号是有2^N个电压值的阶梯电压，从最小值逐渐增加到最大值，当软启动电压信号为最大值后关闭电压发生模块105。同时保持软启动电压信号的电压值不变。

PWM调制模块用于接收软启动电压信号、电流采样信号及开关电源的反馈信号，并生成PWM调制信号。PWM调制信号用于控制开关电源的峰值电流。在开关电源上电复位后，峰值电流增加的过程所用的时间为软启动时间。软启动时间与开关电源转换器的输入电压信号无关。开关电源的峰值电流与开关电源转换器的输出电流关联。峰值电流的上升斜率与开关电源转换器的输入电压相关联。同时，峰值电流的最大值与PWM调制信号相关。具体地在启动过程中PWM调制信号的控制过程为：控制开关电源的占空比，使占空比从0变化到75%，每隔固定时间，控制占空比增大额定值，从而使开关电源的峰值电流每隔固定时间增加固定量，实现开关电源转换器的软启动。

请结合图3（a）。在一个实施例中，计数模块101为N位计数器301、所述逻辑模块103为逻辑处理电路303、所述电压发生模块105为阶梯电压发生器305及所述PWM调制模块107为PWM比较器307。

所述N位计数器301用于输出N位计数信号。

所述逻辑处理电路303用于接收所述N位计数信号，并输出控制信号，所述控制信号用于控制所述N位计数器和所述阶梯电压发生器305；所述控制信号包括所述逻辑控制信号和所述逻辑处理信号。

所述阶梯电压发生器305用于接收所述控制信号，并生成软启动电压信号，所述软启动电压信号为具有2^N个电压值的阶梯电压。

所述PWM比较器307用于接收所述软启动电压信号和电流采样信号，并输出PWM调制信号，所述PWM调制信号用于控制所述开关电源中的峰值电流以2^N个电流值逐渐增加。

N位计数器301接受内部时钟信号和逻辑控制信号，并且输出计数信号。逻辑处理电路303接受上电复位信号和计数信号，并且输出逻辑控制信号和逻辑处理信号。阶梯电压发生器305接受逻辑处理信号和逻辑控制信号并且输出软启动电压信号。PWM比较器307接受软启动电压信号、电流采样信号和开关电源的反馈信号，并输出PWM调制信号。在开关电源转换器开机启动后，软启动电压信号决定PWM调制信号，即软启动电压信号可以限制开关电源的峰值电流，使峰值电流在一段时间内逐渐增加到最大电流值，而不是瞬间达到最大电流值，保护开关电源转换器的部分器件，避免在开机启动过程中损坏。

时钟信号是内部振荡电路的输出信号，逻辑控制信号是逻辑处理电路303的输出，是N位计数器301的使能信号。在软启动过程结束后会关闭N位计数器301。软启动时间是由时钟信号的频率、N位计数器301的计数值等设定的，并且逻辑控制信号可以关闭开关电源的整个软启动系统，包括N位计数器301和阶梯电压发生器305。在开关电源转换器正常工作时，软启动系统的损耗较少。阶梯电压发生器305接受逻辑处理信号和逻辑控制信号，并且输出软启动电压信号。逻辑处理信号是N位数字信号，决定软启动电压信号每变化一个值所用的时间，即决定软启动时间。

具体地，逻辑处理电路303的输出不经过译码，直接控制偏置电流通路的开关电路，设置流入阶梯电压发生器305的接地电阻的偏置电流值。软启动电压信号是接地电阻的阻值与其流过电阻的偏置电流值的乘积。

逻辑处理信号对流过接地电阻的偏置电流进行编程，使得偏置电流每隔固定时间增加一个电流增量，每次增加的电流增量是相同的，从而使得软启动电压信号的增加值是相同的，从而使得软启动时开关管峰值电流的增加值也是相同的。并且逻辑处理信号可以设置软启动时间，即软启动时间是由N位计数器301和逻辑处理电路303设置的，即软启动时间不受开关电源转换器的应用条件影响。

因而软启动时间的一致性更高，更好地满足不同开关电源转换器的应用条件。并且开关电源变压器的原边峰值电流依次增加的电流值是相同的，使开关电源转换器的工作状态更加稳定、可靠。

PWM比较器307接受软启动电压信号、电流采样信号和开关电源的反馈信号，并输出PWM调制信号。在开关电源转换器上电复位后的软启动过程中，PWM调制信号是由软启动电压信号和电流采样信号设定的。在开关电源转换器的正常工作工程中，PWM调制信号是由开关电源的反馈信号和电流采样信号设定的。PWM调制信号调整开关电源的峰值电流，即调整开关电源变压器的原边峰值电流。

在开关电源转换器上电复位后的软启动过程中，开关电源的峰值电流从零开始经过一段时间逐渐增加到最大的电流值，而不是瞬间到最大的电流值，保护开关电源转换器的部分器件，避免在开机启动过程中损坏。在开关电源转换器的正常工作过程中，开关电源的峰值电流是基本不变的，只有当负载改变、输入电压改变等应用条件变化时，开关电压的峰值电流会依据应用条件的变化而做出相适应的调整，使得在开关电源的应用条件变化时其输出电压或输出电流保持不变。

在本实施例中，请结合图3（b）阶梯电压发生器305包括输入偏置电流信号414、PMOS电流镜管401、403、404、405、406和407、软启动结束信号415、PMOS开关管402、输入开关信号416、417、418和419，NMOS开关管408、409、410和412，阶梯电压信号420，接地电阻413。

在开关电源转换器的软启动过程中，软启动电压信号等于阶梯电压信号420，与阶梯电压信号420的电压值和时序都是完全相同的。在开关电源转换器的软启动过程结束后，软启动电压信号不再等于阶梯电压信号420，而是跳变为高电压，并且维持其高电压值不变，直到开关电源转换器重新开机。如图2所示。

在阶梯电压发生器305中，当输入开关信号416与417、418和419都为低电平时，软启动结束信号415为高电平，开关电源转换器的软启动过程开始。输入开关信号416与417、418和419是N位计数器的4位输出信号。416信号的频率是417频率的2倍，是418信号的4倍，是419信号的8倍。电流镜管403和407是1倍管、电流镜管404是2倍管、电流镜管405是4倍管、电流镜管406是8倍管；因此流出管子403的偏置电流值为IS、流出管子404的偏置电流值为2*IS、因此流出管子405的偏置电流值为4*IS、流出管子406的偏置电流值为8*IS。如果接地电阻413的阻值为R0，依据上面的描述可以得出，阶梯电压信号420的电压值从零开始增加，依次为IS*R0、2*IS*R0、3*IS*R0......15*IS*R0、16*IS*R0等值；因此阶梯电压信号420是电压值依次增加的阶梯电压信号，每次增加的电压增量是完全相等，电压信号420一共有16个电压值。

PWM比较器307的输出由开关电源的峰值电流采样信号和软启动电压信号设定。从而在开关电源转换器的开机复位的软启动过程中，使得开关电源的峰值电流逐渐增加，每次增加的电流增量是完全相等。开关电源的峰值电流增加到最大电流值的过程中，峰值电流共有16个电流值。例如，开关电源每增加一个峰值电流的时间为1mS，依据上面的分析可以得出此开关电源系统的软启动时间为16mS。

在阶梯电压发生器305中，当输入开关信号416与417、418和419都为高电平时，软启动结束信号415由高电平翻转为低电平，关闭电流镜管401与403、404、405、406和407，使阶梯电压发生器305的偏置电流值下降为零。上面所述逻辑处理电路303使N位计数器301电路复位，即输入开关信号416与417、418和419翻转为低电平。软启动电压信号不再等于阶梯电压输出信号420，而是跳变为高电压维持不变，直到开关电源重新开机复位。此时开关电源转换器的软启动过程结束。从软启动开始到结束所用时间为软启动时间。

请结合图4。在又一个实施例中，计数模块101为计数器421、所述逻辑模块103为开关控制电路423、所述电压发生模块105为软启动电压发生器425、所述PWM调制模块107为PWM比较器427。

所述计数器421用于输出计数信号。

所述开关控制电路423用于接收所述计数信号，并生成控制信号；所述控制信号包括所述逻辑控制信号和所述逻辑处理信号。

所述软启动电压发生器425用于接收所述控制信号，并生成软启动电压信号，所述软启动电压信号以线性从零上升。

所述PWM比较器427用于接收所述软启动电压信号，并生成PWM调制信号，所述PWM调制信号用于控制所述开关电源中的峰值电流从零按线性规律逐渐增加。

具体地，开关控制电路423，被配置来接受输入计数信号，并生成控制信号。软启动电压发生器425，被配置来接受控制信号，并生成软启动电压信号，该电压以一定斜率从零线性上升的，软启动电压有无数个电压值。当软启动电压达到最大值后固定不变，直到开关电源转换器重新启动，这个过程所用时间为软启动时间；PWM比较器427，被配置来接受软启动电压信号、电流采样信号与开关电源的反馈信号，并生成PWM调制信号，PWM调制信号控制开关电源的峰值电流。所述的软启动电压信号与所述的开关电源转换器的输入电压信号无关。所述软启动电压信号与所述控制信号相关联，与所述开关电源转换器的软启动时间相关联。

请结合图5（a）。在又一个实施例中，计数模块101为N位计数器531、所述逻辑模块103为译码器533、所述电压发生模块105为电压跟随器535及所述PWM调制模块107为PWM比较器537。

所述N位计数器531用于输出计数信号。

所述译码器533用于接收所述计数信号，并生成第一控制信号；所述第一控制信号包括所述逻辑控制信号和所述逻辑处理信号。

所述电压跟随器535用于接收所述第一控制信号，并生成软启动电压信号；所述软启动电压信号为阶梯电压信号。

所述PWM比较器537用于接收所述软启动电压信号，并生成PWM调制信号，所述PWM调制信号用于控制所述开关电源中的峰值电流每隔固定时间增加固定量。

具体地，N位计数器531接受时钟信号和译码器533的系统结束信号，输出计数信号。译码器533接受上电复位信号和计数信号，并且输出转换电压信号，即第一控制信号。电压跟随器535接受译码器533的输出转换电压信号，并且输出软启动电压信号。PWM比较器537接受软启动电压信号、开关电源转换器的反馈信号及电流采样信号，并输出PWM调制信号。

N位计数器531接受时钟信号和译码器533的系统结束信号，输出计数信号。时钟信号由PWM电源控制芯片的振荡系统产生，并且时钟信号用于设置PWM开关信号的频率，即开关电源转换器开关管的工作频率。因而软启动时间是由N位计数器531、译码电路533、时钟信号设置的，即软启动时间的一致性更高。依据上面的论述，相较于传统的方法，软启动时间的一致性更高，更好地满足开关电源转换器不同的应用条件。

译码器533接受上电复位信号和计数信号，并且输出转换电压信号。上电复位信号是开关电源转换器开始进入工作状态的起始时刻。计数信号是N位数字信号，计数信号的每一位数字信号的占空比都为0.5，并且计数信号从高位数字信号到低位数字信号频率以2、2²、2³......2^N逐渐增加。因此计数信号的最低位数字信号频率是其最高位数字信号频率的2^N倍。计数信号的N位数可以设置软启动电压信号包括多少个电压值，即设置软启动过程中开关电源的峰值电流包括多少个电流值。例如，假设计数信号是4位数字信号，那么软启动电压信号由16个电压值组成。

开关电源完成软启动后，译码器533输出结束信号，结束信号是N位计数器531的使能信号。在软启动过程结束后，结束信号可以复位N位计数器531，使N位计数器531一直工作于复位状态。计数信号被复位为低电平维持不变；并且锁存软启动电压信号为高电压，直到开关电源转换器重新上电复位。在软启动过程结束后，只有电压跟随器535、PWM比较器537处于正常工作状态。PWM比较器507是开关电源的重要电路结构，只要开关电源开机复位后就一直处于工作状态。

利用电压跟随器535在转换电压信号和PWM比较器537之间缓冲。软启动电压信号与转换电压信号的相位、电压值完全相同，后者具有一定的驱动能力。PWM比较器537接受软启动电压信号、开关电源的反馈信号及电流采样信号，并输出PWM调制信号。在开关电源转换器的软启动过程中，软启动电压信号和电流采样信号来控制PWM调制信号。在开关电源转换器的正常工作工程中，反馈信号和电流采样信号来控制PWM调制信号。PWM调制信号可以调制开关电源的峰值电流。在电源的软启动过程中通过改变软启动电压信号，从而改变PWM调制信号，进而调整开关电源的峰值电流，即调整电源变压器的原边峰值电流。

在本实施例中，请结合图5（b）。译码器533是由反相器、与非门和NMOS管520、521.......528组成。图5（b）是典型38译码器电路，输入信号501是软启动系统的结束信号，输入信号502、503、504为N位计数器531输出的计数信号，输入信号505、506、507.......512是模拟电压信号，信号515是高电压信号，输出信号514是转换电压信号。

NMOS管作为开关管，被信号501、502、502、504的电平控制，每一时刻只有一个开关NMOS导通。当系统结束信号501为高电平时，信号502、503、504无效，NMOS管528导通，转换电压信号514等于信号515。当系统结束信号501为低电平时，信号502、503、504有效。对信号502、503、504进行译码，当502、503、504都为低电平时，NMOS管520导通，转换电压信号514等于模拟电压信号505。其它状态如下表所示。

501	504	503	502	514
					1	×	×	×	515
0	0	0	0	505
					0	0	0	1	506
0	0	1	0	507
					0	0	1	1	508
0	1	0	0	509
					0	1	0	1	510
0	1	1	0	511
					0	1	1	1	512

请结合图6。在又一个实施例中，计数模块101为计数器601、所述逻辑模块103为复位电路603、所述电压发生模块105为所述软启动电压发生器605、所述PWM调制模块107为PWM比较器607。

所述计数器601用于输出计数信号。

所述复位电路603用于接收所述计数信号并根据所述计数信号输出复位信号；所述复位信号包括所述逻辑控制信号和所述逻辑处理信号。

所述软启动电压发生器605用于接收所述复位信号，并根据所述复位信号生成软启动电压信号；所述软启动电压信号为时间的函数。

所述PWM比较器607用于接收所述软启动电压信号，并根据所述软启动电压信号输出PWM调制信号，所述PWM调制信号用于控制所述开关电源中的峰值电流从零按线性规律逐渐增加。

在本实施例中，开关电源转换器的软启动系统还包括数字信号处理电路，所述数字信号处理电路用于接收所述PWM调制信号和内部时钟信号，并生成开关控制信号，所述开关控制信号用于控制所述开关电源中的峰值电流。

具体地，复位电路603，在开关电源转换器上电复位过程中，生成复位信号。软启动电压发生器605，被配置来接受复位电路的复位信号，并生成软启动电压信号。该软启动电压信号是时间的函数。PWM比较器607，被配置来接受软启动电压信号和电流限制信号，并生成PWM调制信号。数字信号处理电路，被配置来接受PWM调制信号和内部时钟信号，并生成开关控制信号。开关控制信号可以控制开关电源转换器的导通时间，即控制开关电源转换器的峰值电流，能够保证在软启动过程中开关电源的峰值电流是逐渐缓慢增加到最大值，不是迅速增加到最大值。软启动过程结束后，开关电源的电流可以达到最大的限制值。开关电源转换器在不同的负载条件下，能够调整开关电源的导通时间，即改变开关电源的电流限制值，使开关电源在改变负载时，输出电压恒定不变。开关电源转换器的软启动的系统在复位后开始工作，经过一段时间后软启动的系统结束工作，这段时间为软启动时间，软启动时间一般设置为几毫秒到十几毫秒。

在开关电源转换器中，PWM比较器607的输入为：开关电源的反馈信号、软启动电压信号及电流采样信号。在软启动的过程中，反馈信号是无效的，由软启动电压信号和电流采样信号决定PWM比较器607的输出信号，即PWM调制信号。软启动结束后，软启动电压信号无效，由反馈信号和电流采样信号决定PWM调制信号。PWM调制信号经过数字电路处理后，生成开关控制信号控制开关电源的导通时间，即控制开关电源的峰值电流。开关电源转换器正常工作状态下，开关电源的峰值电流固定不变的，只有当负载或输入电压变化时，通过调整开关电源的峰值电流，保持开关电源的输出电压或输出电流固定不变。

基于上述所有实施例，在所述开关电源的软启动过程中，所述PWM调制模块107根据所述软启动电压信号和所述电流采样信号输出PWM调制信号。

在所述开关电源软启动结束后，所述PWM调制模块107根据所述电流采样信号和所述开关电源的反馈信号输出开关控制信号，所述开关控制信号用于控制所述开关电源的输出电压或输出电流保持恒定。

软启动电压信号是有2^N个电压值的阶梯电压，当N等于4时软启动电压信号有16个电压值。每个电压值持续时间为一毫秒。在开关电源转换器的软启动过程中，当软启动电压信号达到第16个值时，其电压值超出开关电源转换器的输出电压的反馈信号，所以其软启动时间为15毫秒。开关电源的峰值电流从最小值开始逐渐增加到最大值，开关电源的峰值电流共有15个电流值。软启动时间与软启动电压信号不受开关电源转换器的输入电压信号影响，在不同的应用条件下都是不改变的，保证软启动时间的一致性。在软启动结束后关闭软启动电路，可以降低开关电源电路的静态电流，减少开关电源转换器不必要的损耗。

上述开关电源转换器的软启动系统通过计数模块101输出计数信号，然后由逻辑模块103输出逻辑控制信号和逻辑处理信号，电压发生模块105接收逻辑控制信号和逻辑处理信号后输出软启动电压信号，PWM调制模块107在接收到软启动电压信号后，输出PWM调制信号。由于开关电源通常是采用脉宽调制结束，其中开关频率固定不变。在负载变化或输入改变的情况下，通过调整占空比来保持输出电压恒定或输出电流恒定。因此，PWM调制模块107输出的PWM调制信号能够控制开关电源的电流每隔固定时间增加电流量。从而实现开关电源转换器的软启动。

相较于传统采用电容和偏置电流来设置软启动电压和软启动时间的方法，本发明采用数字电路来设置的系统，其软启动时间不受工艺偏差影响，保证软启动时间的一致性，满足开关电源转换器的不同的应用环境。本发明的实例中部分的电路结构可以采用电源芯片中已有的电路结构，与其他的系统共用电路结构，已达到简化电路结构和节省电源芯片的成本。本发明的实例采用电流模式技术的开关电源，可以实现其开关电源的峰值电流的逐周期限制，保证开关电源的峰值电流相同，即变压器原边的峰值电流不漂移，以防止在正常工作中变压器的磁芯饱和。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种开关电源转换器的软启动系统，其特征在于，包括：计数模块、逻辑模块、电压发生模块及PWM调制模块；

所述计数模块用于向所述逻辑模块输出计数信号；

所述PWM调制模块输入所述软启动电压信号、电流采样信号及开关电源的反馈信号后，输出PWM调制信号，所述PWM调制信号用于控制所述开关电源的峰值电流每隔固定时间增加固定量；

所述软启动电压信号为具有2^N个电压值的阶梯电压；在所述开关电源软启动过程中，所述PWM调制模块根据所述软启动电压信号和所述电流采样信号输出PWM调制信号；

在所述开关电源软启动结束后，所述PWM调制模块根据所述电流采样信号和所述开关电源的反馈信号输出开关控制信号，所述开关控制信号用于控制所述开关电源的输出电压或输出电流保持恒定；软启动时间与软启动电压信号不受开关电源转换器的输入电压信号影响；

2.根据权利要求1所述的开关电源转换器的软启动系统，其特征在于，所述计数模块为N位计数器、所述逻辑模块为逻辑处理电路、所述电压发生模块为阶梯电压发生器及所述PWM调制模块为PWM比较器；

所述N位计数器用于输出N位计数信号；

所述阶梯电压发生器用于接收所述控制信号，并生成软启动电压信号；

所述PWM比较器用于接收所述软启动电压信号和电流采样信号，并输出PWM调制信号，所述PWM调制信号用于控制所述开关电源的峰值电流以2^N个电流值逐渐增加。

3.根据权利要求1所述的开关电源转换器的软启动系统，其特征在于，所述计数模块为计数器、所述逻辑模块为开关控制电路、所述电压发生模块为软启动电压发生器及所述PWM调制模块为PWM比较器；

所述计数器用于输出计数信号；

所述PWM比较器用于接收所述软启动电压信号，并生成PWM调制信号，所述PWM调制信号用于控制所述开关电源中的峰值电流从零按线性规律逐渐增加。

4.根据权利要求1所述的开关电源转换器的软启动系统，其特征在于，所述计数模块为N位计数器、所述逻辑模块为译码器、所述电压发生模块为电压跟随器及所述PWM调制模块为PWM比较器；

所述N位计数器用于输出计数信号；

5.根据权利要求1所述的开关电源转换器的软启动系统，其特征在于，所述计数模块为计数器、所述逻辑模块为复位电路、所述电压发生模块为所述软启动电压发生器、所述PWM调制模块为PWM比较器；

所述计数器用于输出计数信号；

6.根据权利要求5所述的开关电源转换器的软启动系统，其特征在于，还包括数字信号处理电路，所述数字信号处理电路用于接收所述PWM调制信号和内部时钟信号，并生成开关控制信号，所述开关控制信号用于控制所述开关电源中的峰值电流。