CN106571739A - 软启动电路及供电装置 - Google Patents

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周永超
施骏
赵麟瑄
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    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
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Abstract

本发明属于显示器测试领域，本发明公开了一种软启动电路，包括电位器、运算放大器和场效应晶体管，其中，所述电位器连接在信号输入端和接地端之间；所述运算放大器的正相输入端与所述电位器的滑动端连接，反相输入端与信号输出端连接；所述场效应晶体管的栅极与所述运算放大器的输出端连接，漏极与信号输入端连接，源极与信号输出端连接；所述电位器的滑动端控制所述运算放大器的正相输入端的电压。本发明还提供一种供电装置，所述供电装置包括以上公开的软启动电路，通过所述软启动电路的数字电位器和运算放大器控制场效应晶体管工作在可变电阻区，使信号输出端的电压缓慢上升，大大减小上电的浪涌电流。

Description

软启动电路及供电装置
技术领域
本发明属于显示器测试领域，更具体地，涉及一种软启动电路及供电装置。
背景技术
目前对于大多数DC-DC开关电源，在开机的瞬间，会在其供电母线上产生一个很大的电流，也就是通常所说的浪涌电流。浪涌电流的产生不仅对电路中的元器件带来很大的瞬时应力，造成元器件受损，还会对挂接在同一供电母线上的其他用电设备(如液晶显示面板等负载)产生较大的瞬时干扰。因此对DC-DC开关电源的浪涌电流加以控制，是十分必要的。
目前为了控制浪涌电流常在储能原件的前端采用软启动电路。图1为现有技术的软启动电路的电路原理图。图2示出了现有技术的软启动电路的输出信号的波形图。如图1所示，所述软启动电路20'由第二电容C2、开关SW以及保险丝F1组成，保险丝F1和开关SW依次串联连接在信号输入端IN和信号输出端OUT之间，第二电容C2连接在保险丝F1和开关SW之间的节点和接地端GND之间。所述软启动电路20'向负载30'提供电源电压，其中，因为负载30'多为容性或者感性负载，例如图1中第一电容C1和第一电阻R1并联连接在信号输出端和接地端之间，所以在开关SW导通的一瞬间会存在充电储能的过程。由于这是一个不受控制的过程，所以过程中会产生一个超出正常工作电流很多倍的瞬间浪涌电流。
浪涌电流的存在，会对保险丝等保护类元件的寿命造成影响，影响电源系统的可靠性。浪涌电流同样对后级负载的元器件也会造成冲击，影响负载系统的稳定性。因为供电电源功率有限，若产生的瞬间电流过大，必然会导致电源输出电压的下降，从而导致负载系统的宕机，甚至 是电源系统控制器的宕机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种软启动电路及供电装置。
根据本发明的一方面，提供一种软启动电路，包括电位器、运算放大器和场效应晶体管，
其中，所述电位器连接在信号输入端和接地端之间；
所述运算放大器的正相输入端与所述电位器的滑动端连接，反相输入端与信号输出端连接；
所述场效应晶体管的栅极与所述运算放大器的输出端连接，漏极与信号输入端连接，源极与信号输出端连接；
所述电位器的滑动端控制所述运算放大器的正相输入端的电压。
优选地，当所述电位器的滑动端输出的电压为0V时，所述场效应晶体管处于截止状态。
优选地，当所述电位器的滑动端输出的电压在预设时间内从0V线性上升到电源电压时，所述场效应晶体管工作在可变电阻区。
优选地，当所述电位器的滑动端输出的电压在预设时间内从0V线性上升到电源电压时，所述信号输出端的电压在预设时间内从0V线性上升到电源电压。
优选地，所述电位器为数字电位器。
根据本发明的另一方面，提供一种供电装置，用于向负载供电，包括：
供电模块，与外部电源连接，用于将外部电源转换成向负载供电的电源电压；
软启动电路，与所述供电模块以及所述负载连接，用于将所述电源电压提供给所述负载；
其中，所述软启动电路包括电位器、运算放大器和场效应晶体管，
所述电位器连接在信号输入端和接地端之间；
所述运算放大器的正相输入端与所述电位器的滑动端连接，反相输入端与信号输出端连接；
所述场效应晶体管的栅极与所述运算放大器的输出端连接，漏极与信号输入端连接，源极与信号输出端连接；
所述电位器的滑动端控制所述运算放大器的正相输入端的电压。
优选地，当所述电位器的滑动端输出的电压为0V时，所述场效应晶体管处于截止状态。
优选地，当所述电位器的滑动端输出的电压在预设时间内从0V线性上升到电源电压时，所述场效应晶体管工作在可变电阻区。
优选地，当所述电位器的滑动端输出的电压在预设时间内从0V线性上升到电源电压时，所述信号输出端的电压在预设时间内从0V线性上升到电源电压。
优选地，所述电位器为数字电位器。
本发明提供的软启动电路及供电装置，通过数字电位器和运算放大器控制场效应晶体管工作在可变电阻区，使信号输出端的电压缓慢上升，大大减小上电的浪涌电流。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了现有技术中的软启动电路的原理图；
图2示出了现有技术的软启动电路的输出信号的波形图；
图3示出了根据本发明实施例的软启动电路的原理图；
图4示出了根据本发明实施例的软启动电路的输出信号的波形图；
图5示出了根据本发明实施例的浪涌电流控制装置的模块示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
图3示出了根据本发明实施例的软启动电路的原理图。如图3所示，所述软启动电路20用于控制浪涌电流，包括电位器VR、运算放大器OP和场效应晶体管Q1。
其中，电位器VR连接在信号输入端IN和接地端GND之间。
在本实施例中，电位器VR为数字电位器DVR，数字电位器DVR的第一端与信号输入端IN连接，第二端与接地端GND连接。在电源不需要输出时，即信号输出端OUT的电压为0V时，数字电位器DVR的滑动端a位于数字电位器DVR的第二端处。
运算放大器OP的正相输入端与电位器VR的滑动端a连接，反相输入端与信号输出端OUT连接。
在本实施例中，运算放大器OP的正相输入端与电位器VR的滑动端a连接，反相输入端与信号输出端OUT连接。当电位器VR的滑动端a从电位器VR的第二端向第一端滑动时，运算放大器OP的正相输入端的电压随着增长。其中，电位器VR的滑动端a可以以固定的速度进行滑动，即在固定时间T内从第二端滑到第一端，导致运算放大器OP的正相输入端的电压随之线性增大，至信号输入端IN输入的电压。
场效应晶体管Q1的栅极G与运算放大器OP的输出端连接，漏极D与信号输入端IN连接，源极S与信号输出端OUT连接。
在本实施例中，场效应晶体管Q1为N沟道增强型MOS晶体管，具有开启电压UGS(th)，其中，UGS(th)>0。当UGS>UGS(th)时，场效应晶体管Q1处于导通状态，即可变电阻区；当UGS<UGS(th)时，场效应晶体管Q1处于截止状态。
电位器VR的滑动端a控制运算放大器的正相输入端的电压。
在本实施例中，当电位器VR的滑动端a从第二端线性移动到第一端的过程中，运算放大器OP的正相输入端的电压随之线性增大，进而导致场效应晶体管Q1的栅极电压UG大于漏极电压US，当UGS>UGS(th)时场效应晶体管Q1导通，工作在可变电阻区，实现了输出端的电压从0V在固定时间T内线性增加至信号输入端IN输入的电压。如图5所示，输出端的电压从0V在固定时间T内线性增加至信号输入端IN输入的电压。
在本实施例中，该信号输入端输入的是供电模块提供的直流电源信号。
图5示出了本发明实施例的软启动电路的输出信号的波形图。使信号输出端的电压缓慢上升，直至信号输出端电压等于信号输入端的电压。
本发明提供的软启动电路20，通过数字电位器和运算放大器控制场效应晶体管工作在可变电阻区，使信号输出端的电压缓慢上升，大大减小上电的浪涌电流。
图5示出了根据本发明实施例的供电装置的模块示意图。如图5所示，供电装置用于向负载30提供电源信号，包括供电模块10和软启动电路20。
其中，供电模块10与外部电源连接，用于将外部电源转换成向负载30供电的电源信号。
在本实施例中，若外部电源是220V的交流电压，而负载30需要12V或5V的直流电压，所述供电模块用于将220V的交流电压转换成12V或5V的直流电压。负载30可以是液晶显示面板，也可以是其他用电设备。
软启动电路20与供电模块10以及负载30连接，用于将电源信号提供给负载30。
软启动电路20用于控制浪涌电流，包括电位器VR、运算放大器OP和场效应晶体管Q1。
其中，电位器VR连接在信号输入端IN和接地端GND之间。
在本实施例中，电位器VR为数字电位器DVR，数字电位器DVR的第一端与信号输入端IN连接，第二端与接地端GND连接。在电源不需要输出时，即信号输出端OUT的电压为0V时，数字电位器DVR的滑动端a位于数字电位器DVR的第二端处。
运算放大器OP的正相输入端与电位器VR的滑动端a连接，反相输入端与信号输出端OUT连接。
在本实施例中，运算放大器OP的正相输入端与电位器VR的滑动端a连接，反相输入端与信号输出端OUT连接。当电位器VR的滑动端a从所述电位器VR的第二端向第一端滑动时，运算放大器OP的正相输 入端的电压随着增长。其中，电位器VR的滑动端a可以以固定的速度进行滑动，即在固定时间T内从第二端滑到第一端，导致运算放大器OP的正相输入端的电压随之线性增大，至信号输入端IN输入的电压。
场效应晶体管Q1的栅极G与运算放大器OP的输出端连接，漏极D与信号输入端IN连接，源极S与信号输出端OUT连接。
在本实施例中，场效应晶体管Q1为N沟道增强型MOS晶体管，具有开启电压UGS(th)，其中，UGS(th)>0。当UGS>UGS(th)时，场效应晶体管Q1处于导通状态，即可变电阻区；当UGS<UGS(th)时，场效应晶体管Q1处于截止状态。
电位器VR的滑动端a控制运算放大器的正相输入端的电压。
在本实施例中，当电位器VR的滑动端a从第二端线性移动到第一端的过程中，运算放大器OP的正相输入端的电压随之线性增大，进而导致场效应晶体管Q1的栅极电压UG大于漏极电压US，当UGS>UGS(th)时场效应晶体管Q1导通，工作在可变电阻区，实现了输出端的电压从0V在固定时间T内线性增加至信号输入端IN输入的电压。如图5所示，输出端的电压从0V在固定时间T内线性增加至信号输入端IN输入的电压。
在本实施例中，该信号输入端输入的是供电模块提供的直流电源信号。
本发明提供的供电装置，利用软启动电路中的数字电位器和运算放大器控制场效应晶体管工作在可变电阻区，使信号输出端的电压缓慢上升，大大减小上电的浪涌电流。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种软启动电路，其特征在于，包括电位器、运算放大器和场效应晶体管，
其中，所述电位器连接在信号输入端和接地端之间；
所述运算放大器的正相输入端与所述电位器的滑动端连接，所述运算放大器的反相输入端与信号输出端连接；
所述场效应晶体管的栅极与所述运算放大器的输出端连接，漏极与所述信号输入端连接，源极与所述信号输出端连接；
所述电位器的滑动端控制所述运算放大器的正相输入端的电压。
2.根据权利要求1所述的软启动电路，其特征在于，当所述电位器的滑动端输出的电压为0V时，所述场效应晶体管处于截止状态。
3.根据权利要求2所述的软启动电路，其特征在于，当所述电位器的滑动端输出的电压在预设时间内从0V线性上升到电源电压时，所述场效应晶体管工作在可变电阻区。
4.根据权利要求3所述的软启动电路，其特征在于，当所述电位器的滑动端输出的电压在预设时间内从0V线性上升到电源电压时，所述信号输出端的电压在预设时间内从0V线性上升到电源电压。
5.根据权利要求4所述的软启动电路，其特征在于，所述电位器为数字电位器。
6.一种供电装置，用于向负载供电，其特征在于，包括：
供电模块，与外部电源连接，用于将外部电源转换成向负载供电的电源电压；
软启动电路，与所述供电模块以及所述负载连接，用于将所述电源电压提供给所述负载；
其中，所述软启动电路包括电位器、运算放大器和场效应晶体管，
所述电位器连接在信号输入端和接地端之间；
所述运算放大器的正相输入端与所述电位器的滑动端连接，所述运算放大器的反相输入端与信号输出端连接；
所述场效应晶体管的栅极与所述运算放大器的输出端连接，漏极与所述信号输入端连接，源极与所述信号输出端连接；
所述电位器的滑动端控制所述运算放大器的正相输入端的电压。
7.根据权利要求6所述的供电装置，其特征在于，当所述电位器的滑动端输出的电压为0V时，所述场效应晶体管处于截止状态。
8.根据权利要求7所述的供电装置，其特征在于，当所述电位器的滑动端输出的电压在预设时间内从0V线性上升到电源电压时，所述场效应晶体管工作在可变电阻区。
9.根据权利要求8所述的供电装置，其特征在于，当所述电位器的滑动端输出的电压在预设时间内从0V线性上升到电源电压时，所述信号输出端的电压在预设时间内从0V线性上升到电源电压。
10.根据权利要求9所述的供电装置，其特征在于，所述电位器为数字电位器。
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