CN109120141A

CN109120141A - 一种高可靠性的启动电路

Info

Publication number: CN109120141A
Application number: CN201811130780.6A
Authority: CN
Inventors: 尹显泓; 王国云; 冯刚
Original assignee: Mornsun Guangzhou Science and Technology Ltd
Current assignee: Mornsun Guangzhou Science and Technology Ltd
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2019-01-01

Abstract

本发明公开了一种高可靠性的启动电路，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第一二极管、一交流信号端口、一输出端口、一地线端口。本发明所公开的高可靠性电路能够有效抑制输出端口的过电流和过电压应力问题，也有效抑制了第一二极管在工作时反向恢复电流拉低启动端口的问题，降低了高温下产品短路异常的风险。同时也进一步提高了电路参数的可选性，使得启动电路调试容易，大大提高量产产品的一致性。

Description

一种高可靠性的启动电路

技术领域

本发明涉及一种启动电路，特别涉及一种提高开关电源可靠性能的启动电路。

背景技术

在开关电源中，一般控制IC都会具有以下几个功能或者引脚：供电脚、电流检测脚、电压反馈脚、占空比输出脚、软启动脚等。

正常上电过程中，供电脚从欠压保护电压达到开启门限，控制IC开始工作，软启动脚电压开始爬升。与此同时电压反馈脚由于电源输出电压很低，隔离反馈的光耦没有电流，电压反馈脚的电压会随着软启动脚的电位上升而上升，此时占空比会随着电压反馈脚升高而增大。输出电压达到设定值时，电压反馈脚、占空比、输出电压达到平衡，保持稳定的输出电压。

在主控IC启动时，若输出电压本身就有很大残压或者甚至大于设定电压值时，此时光耦反馈会有较大的拉电流，将电压反馈脚电位拉在一个较低电位，造成主控IC持续一段时间无占空比输出。若达到一定时间，控制IC内部逻辑会判定此时电路进入异常保护状态而停止工作较长的时间，容易出现产品间歇性工作的状态，与此同时输出电压便不能够稳压输出，出现掉电现象。

上述异常通常也存在与动态跳变过程中。若负载跳变过程中，持续一段时间无占空比，辅助电源不供电，造成控制IC进入欠压状态。此后外部启动电路开始工作，使主控IC供电脚再次达到开启门限电压，IC重新软启动。而此时输出电压往往大于输出电压，造成光耦电流较大，持续拉低电压反馈脚造成起机困难。

为了解决上述问题，通常会在外部电路加入如图1所示的一种主控IC的FB脚启动电路。在控制IC供电欠压时，BOS脚内部集成MOS管产生开关信号，给电感充放电，通过二极管整流升压。因此在BOS出产生方波信号。该方波信号接入启动电路第一二极管阳极。再通过第一电容、第二电容使电压反馈引脚电位抬升，使得主控IC启动成功。

该启动电路对于上述异常问题得到了解决，使电源产品输出能够在各种状况下不会致使主控IC进入异常保护状态而导致输出掉电。但是该电路具有一些缺陷：控制IC电压反馈脚会出现过电压、电流应力和被第一二极管的反向恢复电流瞬态拉低的风险。在高温下，极易造成控制IC短路保护逻辑混乱，保护间歇周期异常，高温短路失效。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种具有高可靠性的启动电路，解决的技术问题是解决高温下开关电源短路失效的风险，提升产品以及主控IC的可靠性能。同时本发明使各个启动电路参数相对独立、容易调试，大大减小电容容差带来的影响，提升产品批量下的一致性问题。

为解决上述可靠性的风险，本发明提供一种开关电源的高可靠性启动电路，包括：第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第一二极管、一交流信号输入端口、一输出端口、一地线端口；所述的交流信号输入端口连接至所述的第一电阻的一端和第一电容的一端，第一电阻的另一端和第一电容的另一端连接至所述的第一二极管的阳极；所述的第一二极管阴极通过所述的第二电阻连接至所述的输出端口；所述的输出端口通过所述的第二电容连接至所述的地线端口。

作为本发明的另一个方案，一种高可靠性启动电路，包括第一电阻、第一电容、第二电容、第二电阻、第一二极管、一交流信号输入端口、一输出端口、一地线端口；所述的交流信号输入端口连接至所述的第一二极管阳极，第一二极管阴极连接至所述的第一电阻的一端和第一电容的一端；所述的第一电阻的另一端和第一电容的另一端连接至所述的第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接至所述的输出端口；所述的输出端口通过第二电容连接至所述的地线端口。

作为本发明的第三个方案，一种高可靠性启动电路，包括第一电阻、第一电容、第二电容、第二电阻、第一二极管、一交流信号输入端口、一输出端口、一地线端口；所述的交流信号输入端口通过第一电阻、第二电阻连接至第一二极管的阳极；所述的第一电容与所述的第一电阻并联；所述的第一二极管的阴极连接至所述的输出端口；所述的输出端口通过所述的第二电容连接至所述的地端口。

作为对以上3种方案的改进，还包括第三电阻，所述的第三电阻与第一电容串联。

本发明包含以下有益效果：由于第二电阻存在大大限制了输出端口的电压和电流应力，提高了产品的可靠性能；同时消除了了第一二极管反向恢复电流给输出端口拉低的风险；高温下，电源的短路可靠性能大大提升，防止了控制IC的保护功能模块的逻辑混乱。同时由于第二电阻、第三电阻的加入，该电路调试极方便，大大降低了第一电容、第二电容、第一二极管的选型难度。选型和容差范围更加广，对产品量产的一致性有了很大的提升。

附图说明

图1为现有技术中的启动电路；

图2为本发明实施例一的电路原理图；

图3为本发明实施例四的电路原理图；

图4为应用图1电路的电源在短路时，FB脚的电压应力波形和电流波形；

图5为应用本发明的一种实施例在电源短路时，FB脚的电压应力波形和电流波形。

具体实施方式

实施例一

图1示出了本发明的电路原理图。

本发明实施例一包括：一交流信号端口AC SIGN(BOS脚)，一输出端口FB，一地线端口GND，第一电容C1，第二电容C2，第一电阻R1，第二电阻R2，第一二极管D1。AC SIGN端口连接至第一电容C1，并且通过第一电容C1连接至第一二极管阳极；第一二极管阴极通过第二电阻R2连接至输出端口FB；输出端口FB通过第二电容C2连接至地线端口GND；第一电阻R1与第一电容并联。

实施例一提高启动电路的短路可靠性的原理为：短路前，由于产品正常工作，ACSIGN为低电平，启动电路不导通；第一电容C1的电压也被第一电阻R1泄放为0V。产品短路时，辅助供电不足，AC SIGN端口的方波信号会持续地间歇性产生，一直给输出端口FB一个启动电压。而此时，由于短路，输出端口FB已经是高电平，本实施例使用的IC通常短路时FB为5.3V。所以在该启动电路第一次工作时，第一电容C1相当于短路，第二电容C2为高电平5.3V，AC SIGN端口方波由低变高，启动电路开始充电。此时第一电容C1两端电压为0V，可看为短路状态，瞬间冲击电流很大，实际测量120mA左右，同时也致使第二电容C2电压瞬间升高，造成输出端口FB脚从5.3V上升至12V左右。AC SIGN第一次产生方波的时候，输出端口FB瞬态过应力，会造成控制IC的可靠性问题，同时也会有致使IC锁死的风险，干扰IC的正常工作。在方波第一次产生的过应力问题后，由于流过第一二极管D1的瞬态电流较大，第一二极管D1关断也会产生较大的反向恢复电流，实测电流尖峰可达到-80mA，造成输出端口FB脚被瞬态拉低到2V左右，随着环境温度的升高甚至会被拉低至0V。短路时FB脚被拉低，会致使IC内部短路保护计时模块计时重置，短路保护不打嗝，危害电源。本发明的第二电阻R2的引入可以消除以上风险，第二电阻R2具体功能为限制瞬态端口FB的过流和过电压，也大大减小第一二极管的反向恢复电流；使FB端口的应力限制在8V以下的可接受范围，同时FB端口被第一二极管的反向恢复电流拉低的现象不复存在。如图5所示，本发明的高可靠性启动电路对输出脚FB端口的电压、电流应力波形相较于图4有了很大的优化，均在可接受范围内。并且FB端口被拉成低电位的现象不复存在。

对电源产品进行高温短路试验，高温短路失效的现象也不再发生。给第一电容C1、第二电容C2进行大幅度增加或减小的条件下进行高温短路试验，高温短路失效的现象也不再发生。试验表明本发明的高可靠性启动电路对于器件容差和短路可靠性能有了非常大的提升，从FB端口的过电压、过电流应力和被反向恢复电流拉低的根本上解决了高温短路失效的异常问题。

通常第一电容C1、第二电容C2都是为pF级别，电容容值间距较大，选型困难。提高了短路可靠性的同时，本发明由于第二电阻R2的限流作用，在兼顾可靠性的同时，第一电容C1的取值可以取得更加大，防止端口FB的应力过冲的旁路电容C2能够取得更小，使得器件的选型更加容易。由于电容容差较大，电阻容差一般只有±1％，使得该电路的一致性比较好。对端口FB的应力限制和降低反向恢复电流的影响都保持十分良好的可控性，给量产的一致性和可靠性带来了进一步的保障。

实施例二

本发明的实施例二是在实施例一的基础上做了调整，所述的交流信号输入端口连接至所述的第一二极管阳极，第一二极管阴极连接至所述的第一电阻的一端和第一电容的一端；所述的第一电阻的另一端和第一电容的另一端连接至所述的第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接至所述的输出端口；所述的输出端口通过第二电容连接至所述的地端口。

本实施例的工作原理与实施例一相同，在此不再赘述。

实施例三

本发明的实施例二也是在实施例一的基础上做了调整，AC SIGN端口通过第一电容C1连接至第二电阻的一端；第二电阻的另一端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接至输出端口FB；输出端口FB通过第二电容C2连接至地线端口GND；第一电阻R1与第一电容并联。

实施例四

图2示出了本发明实施例四的电路原理图之一。

本发明实施例四是在以上3个实施例的基础上增加了电阻R3，R3与电容C1相串联。R3可以在C1的前面，也可以在C1的后面，都不影响本发明的实施。

实施例二提高启动电路的可靠性的原理和实施例一基本相同。通过增加第三电阻R3，与第二电阻R2一起对第一次启动时的电流进行限流作用，大大减小FB端口过应力的风险和FB脚被反向恢复电流瞬态拉低的风险。提高了产品的可靠性。不同处在于第二电阻R2仅仅是起到AC SIGN第一次启动瞬间的限流作用，而第三电阻R3不仅仅起到了AC SIGN第一次启动时的限流作用，而且也参与第一电阻R1的泄放作用。如此增强了电阻的可调节性，对于电阻的选型和调试更加方便了。

本发明的高可靠性启动电路，其核心想法在于在第一电容C1、和第二电容C2的交流通路上加入限流电阻，减小输出端口的应力和被拉低的逻辑风险，提高产品的可靠性；限流电阻R2、第一电容C1、第一二极管D1属于串联关系，其任何不同顺序的串联方式，均在本发明的保护范围；在第一电容C1、和第二电容C2的交流通路中的任何地方，串入一个或多个限流电阻，属于本发明的核心想法，也均在本发明的保护范围。

Claims

1.一种高可靠性的启动电路，其特征在于：包括第一电阻、第一电容、第二电容、第二电阻、第一二极管、一交流信号输入端口、一输出端口、一地线端口；所述的交流信号输入端口连接至所述的第一电阻的一端和第一电容的一端，第一电阻的另一端和第一电容的另一端连接至所述的第一二极管的阳极；所述的第一二极管阴极连接至所述的第二电阻的一端，所述的第二电阻的另一端连接至所述的输出端口；所述的输出端口通过所述的第二电容连接至所述的地线端口。

2.一种高可靠性的启动电路，其特征在于：包括第一电阻、第一电容、第二电容、第二电阻、第一二极管、一交流信号输入端口、一输出端口、一地线端口；所述的交流信号输入端口连接至所述的第一二极管阳极，所述的第一二极管阴极连接至所述的第一电阻的一端和第一电容的一端；所述的第一电阻的另一端和第一电容的另一端连接至所述的第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接至所述的输出端口；所述的输出端口通过所述的第二电容连接至所述的地线端口。

3.一种高可靠性的启动电路，其特征在于：包括第一电阻、第一电容、第二电容、第二电阻、第一二极管、一交流信号输入端口、一输出端口、一地线端口；所述的交流信号输入端口通过所述的第一电阻、所述的第二电阻连接至第一二极管的阳极；所述的第一电容与所述的第一电阻并联；所述的第一二极管的阴极连接至所述的输出端口；所述的输出端口通过所述的第二电容连接至所述的地线端口。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的高可靠性的启动电路，其特征在于：还包括第三电阻，所述的第三电阻与第一电容串联。