CN110707916A - 一种开关电源用软启动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种开关电源用软启动电路，包括：一电压采样与误差放大模块；一PWM发生模块，所述PWM发生模块的参考脉冲输入端与所述电压采样与误差放大模块的误差放大输出端连接，其斜波输入端与斜波发生器的输出端连接；以及一软启动控制模块，所述软启动控制模块具有一控制输出端，所述软启动控制模块的控制输出端并接在所述PWM发生模块的参考脉冲输入端与所述电压采样与误差放大模块的误差放大输出端之间。本发明明显降低了由于电路启动瞬间带来的瞬间过流值，从而解决电路启动引起控制上与功率器件选型上的麻烦，使得电路性能得到极大的优化。

Description

一种开关电源用软启动电路

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种开关电源用软启动电路。

背景技术

电源是所有用电设备的能量源，随着社会的进步科技的发展，与生活、工作息息相关。为了达到使用需求，一般需要将一种电源形态转换为各种所需状态，从而衍生多种变换电路，按照功能划分为交流直流整流电路、直流交流逆变电路、频率变换电路、直流斩波电路等。根据控制方式的不同，可分为模拟电源、数字电源。由于模电电源控制方法简单成熟、开发周期短、成本低，所以在市场上得到广泛应用。

但是在电源实现软启动方面，部分电源控制IC不具备软启动功能，这一方面相对于电源来说，实现起来比较困难。在开关电源的输出侧，通常情况会用容值大的电容滤波去耦，确保输出电压的稳定性，在电源开启的瞬间，由于电容上的初始电压值为零会形成很大的冲击电流，对于大功率的电源，此类情况更为严重，这种大电流冲击，对于保险丝选择、功率器件选型、及系统的稳定性等都带来很大挑战。预防冲击电流的软启动直流电源电路设计显得格外重要，以此保证开关电源正常可靠运行。为此，本申请人进行了有益的探索和研究，找到了解决上述问题的方法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种开关电源用软启动电路。

为了实现上述目的，本发明可以采用如下技术方案来实现：

一种开关电源用软启动电路，包括：

一电压采样与误差放大模块，所述电压采样与误差放大模块具有一电压采样输入端、一参考电压输入端和一误差放大输出端；

一PWM发生模块，所述PWM发生模块具有一参考脉冲输入端、一斜波输入端和一PMW波输出端，所述PWM发生模块的参考脉冲输入端与所述电压采样与误差放大模块的误差放大输出端连接，其斜波输入端与斜波发生器的输出端连接；以及

一软启动控制模块，所述软启动控制模块具有一控制输出端，所述软启动控制模块的控制输出端并接在所述PWM发生模块的参考脉冲输入端与所述电压采样与误差放大模块的误差放大输出端之间。

在本发明的一个优选实施例中，所述电压采样与误差放大模块包括第一、第二、第三电阻、第一电容和第一比较放大器，所述第一电阻的一端作为所述电压采样与误差放大模块的电压采样输入端，其另一端与所述第二电阻的一端、第一电容的一端并接后连接在所述第一比较放大器的反向端上，所述第二电阻的另一端接地，所述第一电容的另一端与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第一比较放大器的输出端并接后作为所述电压采样与误差放大模块的误差放大输出端，所述第一比较放大器的正向端作为所述电压采样与误差放大模块的参考电压输入端，其电源正极与电源VCC连接，其电源负极接地。

在本发明的一个优选实施例中，所述PWM发生模块为第二比较放大器，所述第二比较放大器的正向端作为所述PWM发生模块的参考脉冲输入端，其反向端作为所述PWM发生模块的斜波输入端，其输出端作为所述PWM发生模块的PMW波输出端，其电源正极与电源VCC连接，其电源负极接地。

在本发明的一个优选实施例中，所述软启动控制模块包括第四、第五电阻、第二电容以及三极管，所述第四电阻的一端与电源VCC连接，其另一端与所述第五电阻的一端并接后连接在所述三极管的基极上，所述第五电阻的另一端与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与所述三极管的集电极并接后接地，所述三极管的发射极作为所述软启动控制模块的控制输出端。

在本发明的一个优选实施例中，所述三极管为PNP型三极管。

由于采用了如上技术方案，本发明的有益效果在于：

1、本发明明显降低了由于电路启动瞬间带来的瞬间过流值，从而解决电路启动引起控制上与功率器件选型上的麻烦，使得电路性能得到极大的优化；

2、本发明的软启动电路的构造简单，方便调试，容易实现；

3、本发明的软启动电路均为普通电子元器件，而且所用器件数量少，节约占用PCB面积小，制造成本低廉，且易于生产。

4、该软启动电路，初始启动参数可调，根据负载情况以及供电电源保护特性选择，可调整最佳启动工况点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，图中给出的是一种开关电源用软启动电路，包括电压采样与误差放大模块100、PWM发生模块200以及软启动控制模块300。

电压采样与误差放大模块100具有一电压采样输入端、一参考电压输入端和一误差放大输出端。具体地，电压采样与误差放大模块100包括电阻R1、R2、R3、电容C1和比较放大器S1，电阻R1的一端作为电压采样与误差放大模块100的电压采样输入端并连接电路输出，其另一端与电阻R2的一端、电容C1的一端并接后连接在比较放大器S1的反向端上，电阻R2的另一端接地，电容C1的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与比较放大器S1所述第一比较放大器的输出端并接后作为电压采样与误差放大模块100的误差放大输出端，比较放大器S1的正向端作为电压采样与误差放大模块100的参考电压输入端并连接参考电压输出，其电源正极与电源VCC连接，其电源负极接地。

PWM发生模块200具有一参考脉冲输入端、一斜波输入端和一PMW波输出端，PWM发生模块200的参考脉冲输入端与电压采样与误差放大模块100的误差放大输出端连接，其斜波输入端与斜波发生器的输出端连接。具体地，PWM发生模块200为比较放大器S2，比较放大器S2的正向端作为PWM发生模块200的参考脉冲输入端，其反向端作为PWM发生模块200的斜波输入端，其输出端作为PWM发生模块200的PMW波输出端，其电源正极与电源VCC连接，其电源负极接地。

软启动控制模块300具有一控制输出端，软启动控制模块300的控制输出端并接在PWM发生模块200的参考脉冲输入端与电压采样与误差放大模块100的误差放大输出端之间。具体地，软启动控制模块300包括电阻R4、R5、电容C2以及三极管Q3，电阻R4的一端与电源VCC连接，其另一端与电阻R5的一端并接后连接在三极管Q3的基极上，电阻R5的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端与三极管Q3的集电极并接后接地，三极管Q3的发射极作为软启动控制模块300的控制输出端。在本实施例中，三极管Q3优选地为PNP型三极管。

本发明通过电阻R1、R2构成的分压采样电路采得输出电压，采得输出电压通过比较放大器S1与参考电压作比较得到误差值，然后将误差值通过由电阻R1、R2、R3、电容C1以及比较放大器S1组成的PI调节电路，得到比较器S1的输出值，即比较放大器S2的正向端所需要的参考值，与比较放大器S2反向端的斜波进行比较得到用于开关控制所需的PMW波。软启动控制模块300通过调节在电路启动时比较放大器S2的正向端的参考值上升速度来实现控制比较器S2的输出值，即占空比打开速度，来实现电路的软启动，通过调节电阻R4、R5的阻值比值大小，来实现控制PWM发生模块200输出初始占空比的大小，电阻R4、R5的比值越大，PWM发生模块200输出初始占空比的越小；电阻R4、R5的比值越小，PWM发生模块200输出初始占空比的越大；调节电阻R4、R5的阻值以及电容C2来控制由电阻R4、R5、电容C2构成的RC电阻的时间常数，从而控制PNP型三极管Q3的基极电压上升速度，继而达到控制比较放大器S2的正向端所需要的参考值上升速度，最终达到实现控制PWM发生模块200输出初始占空比的打开速度，即达到了控制软启动效果的目的。电阻R4的阻值越大，电容R5的容值越大，控制PWM发生模块200初始输出占空比的打开速度越慢，电路的软启动效果越明显，电路瞬时冲击现象被抑制的越明显。软启动控制模块300的三极管选择时，三极管Q3PN的导通压降越小，控制PWM发生模块200输出初始占空比可以被控制的越小。通过合理的选择软启动控制模块300电阻R4、R5、电容C2以及三极管Q3，从而达到更加全面控制软启动电路性能。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种开关电源用软启动电路，其特征在于，包括：

一电压采样与误差放大模块，所述电压采样与误差放大模块具有一电压采样输入端、一参考电压输入端和一误差放大输出端；

一PWM发生模块，所述PWM发生模块具有一参考脉冲输入端、一斜波输入端和一PMW波输出端，所述PWM发生模块的参考脉冲输入端与所述电压采样与误差放大模块的误差放大输出端连接，其斜波输入端与斜波发生器的输出端连接；以及

一软启动控制模块，所述软启动控制模块具有一控制输出端，所述软启动控制模块的控制输出端并接在所述PWM发生模块的参考脉冲输入端与所述电压采样与误差放大模块的误差放大输出端之间。

2.如权利要求1所述的开关电源用软启动电路，其特征在于，所述电压采样与误差放大模块包括第一、第二、第三电阻、第一电容和第一比较放大器，所述第一电阻的一端作为所述电压采样与误差放大模块的电压采样输入端，其另一端与所述第二电阻的一端、第一电容的一端并接后连接在所述第一比较放大器的反向端上，所述第二电阻的另一端接地，所述第一电容的另一端与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第一比较放大器的输出端并接后作为所述电压采样与误差放大模块的误差放大输出端，所述第一比较放大器的正向端作为所述电压采样与误差放大模块的参考电压输入端，其电源正极与电源VCC连接，其电源负极接地。

3.如权利要求1所述的开关电源用软启动电路，其特征在于，所述PWM发生模块为第二比较放大器，所述第二比较放大器的正向端作为所述PWM发生模块的参考脉冲输入端，其反向端作为所述PWM发生模块的斜波输入端，其输出端作为所述PWM发生模块的PMW波输出端，其电源正极与电源VCC连接，其电源负极接地。

4.如权利要求1所述的开关电源用软启动电路，其特征在于，所述软启动控制模块包括第四、第五电阻、第二电容以及三极管，所述第四电阻的一端与电源VCC连接，其另一端与所述第五电阻的一端并接后连接在所述三极管的基极上，所述第五电阻的另一端与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与所述三极管的集电极并接后接地，所述三极管的发射极作为所述软启动控制模块的控制输出端。

5.如权利要求4所述的开关电源用软启动电路，其特征在于，所述三极管为PNP型三极管。

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