CN201846229U - 软启动电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种软启动电路,属于电子技术领域,应用于脉宽调制(PWM)控制器,其中PWM控制器具有电压反馈端,电压反馈端耦接第一电容器的第一端以接收与输出负载有关的反馈电压,第一电容器的第二端接地,PWM控制器根据反馈电压输出PWM信号。软启动电路包括齐纳二极管、第一二极管、第二电容器和第一电阻器,其中齐纳二极管的阴极端耦接第一电容器的第一端,第一二极管的阳极端耦接齐纳二极管的阳极端,第二电容器的第一端耦接第一二极管的阴极端,第二电容器的第二端接地,第一电阻器的第一端耦接第二电容器的第一端,第一电阻器的第二端接地。本实用新型可在采用PWM控制器的电源启动瞬间输出电压尚未建立时缓和电压反馈端上反馈电压的变化。

Description

软启动电路
技术领域
[0001] 本实用新型涉及软启动电路领域,特别涉及一种应用于脉宽调制(Pulse-Width Modulation,简称PWM)控制器的软启动电路。
背景技术
[0002] 图1为一种现有的采用不具软启动功能的PWM控制器的切换式电源供应器的电路 图。请参见图1,切换式电源供应器1包括电磁干扰(ElectroMagnetichterference,简称 EMI)滤波器10、输入整流滤波电路20、反激式(flyback)转换器30和反馈电路40。交流 电源Vac经过EMI滤波器10滤除EMI噪声之后,再通过输入整流滤波电路20而产生直流 电压Vdc。不具调整性的直流电压Vdc通过反激式转换器30转换成具调整性的直流输出电 压Vout以提供至输出负载。反馈电路40检测输出电压Vout以控制反激式转换器30来调 整输出电压Vout。
[0003] 反激式转换器30包括变压器31、开关32和输出整流滤波电路33。变压器31在 初级侧具有初级绕组311,在次级侧具有次级绕组312。初级绕组311的打点端耦接直流电 压Vdc,初级绕组311的非打点端通过开关32接地,次级绕组312的打点端接地,次级绕组 312的非打点端耦接输出整流滤波电路33的输入端,输出整流滤波电路33的输出端送出输 出电压Vout。反激式转换器30通过控制开关32的切换来调整直流电压Vdc由变压器31 的初级绕组311传送到次级绕组312的能量,进而调整输出电压Vout。
[0004] 反馈电路40包括输出检测电路41、PWM控制器42和P丽控制器42所需外接的电 阻器421、423和425、辅助绕组313、整流滤波电路422和电容器424。输出检测电路41检 测输出电压Vout而产生与输出负载(或输出电流)成正比的光耦电流Ic,例如输出负载越 大则光耦电流Ic越小;反之,输出负载越小则光耦电流Ic越大。PWM控制器42例如是型 号LD7575的集成电路,其具有启动端HV、供电端VCC、闸极驱动输出端OUT、电流检测端CS、 电压反馈端C0MP、接地端GND和工作频率设定端RT。在直流电压Vdc建立后,直流电压Vdc 通过电阻器421产生启动电流输入PWM控制器42的启动端HV,以建立PWM控制器42的供 电。在PWM控制器42的供电建立后,即由设在变压器31初级侧的辅助绕组313配合整流 滤波电路422通过供电端VCC供电给PWM控制器42,并关闭启动端HV使电阻器421不会产 生功耗,其中辅助绕组313的打点端接地,辅助绕组313的非打点端耦接整流滤波电路422 的输入端,整流滤波电路422的输出端耦接供电端VCC。
[0005] 电阻器423和开关32串联耦接于初级绕组311的非打点端和地之间,故电流检测 端CS通过电阻器423的跨压即可得知流过初级绕组311或开关32的电流。电压反馈端 COMP耦接电容器4M和输出检测电路41输出的光耦电流Ic。在PWM控制器42内部,电压 反馈端COMP耦接PWM比较器的负输入端且通过一电阻器耦接一直流供电,故光耦电流Ic 越小则电压反馈端COMP上的反馈电压Vfb越高,使得由闸极驱动输出端OUT输出的PWM信 号的占空比(duty cycle)越大,由变压器31的初级绕组311传送到次级绕组312的能量 越大;反之,光耦电流Ic越大则反馈电压Vfb越低,使得由闸极驱动输出端OUT输出的PWM信号的占空比越小,由变压器31的初级绕组311传送到次级绕组312的能量越小。接地端 GND接地。工作频率设定端RT耦接电阻器425,通过电阻器425的电阻值可决定PWM控制 器42的内部工作频率。
[0006] 在PWM控制器42的供电建立后但输出电压Vout尚未建立时,因光耦电流Ic很小, 反馈电压Vfb很高,使得由闸极驱动输出端OUT输出的PWM信号的占空比会开到最大,流过 初级绕组311或开关32的电流将快速上升到很大,输出电流跟着快速上升到很大,这样会 对开关32和输出负载等组件造成损伤,而且开关32必然需要采用耐压较高的组件来防止 瞬间电流变化产生的瞬间电压变化,使得成本增加。为了解决这个问题,多款具有软启动功 能的PWM控制器早已被研发出来,不过这些PWM控制器的成本当然比前述不具软启动功能 的PWM控制器42还要高。
实用新型内容
[0007] 本实用新型的目的在于提出一种软启动电路,可提供PWM控制器软启动功能。
[0008] 本实用新型提供的一种软启动电路,应用于PWM控制器,其中PWM控制器具有电压 反馈端,电压反馈端耦接第一电容器的第一端以接收与输出负载有关的反馈电压,第一电 容器的第二端接地,PWM控制器根据反馈电压输出PWM信号。所述软启动电路包括齐纳二 极管、第一二极管、第二电容器和第一电阻器,其中齐纳二极管的阴极端耦接第一电容器的 第一端,第一二极管的阳极端耦接齐纳二极管的阳极端,第二电容器的第一端耦接第一二 极管的阴极端,第二电容器的第二端接地,第一电阻器的第一端耦接第二电容器的第一端, 第一电阻器的第二端接地。
[0009] 所述PWM控制器应用于切换式电源供应器,而切换式电源供应器采用反激式转换 器。反激式转换器包括变压器、开关和输出整流滤波电路,其中变压器的初级侧具有初级绕 组,变压器的次级侧具有次级绕组,初级绕组的打点端耦接直流电压,初级绕组的非打点端 通过开关接地,次级绕组的打点端接地,次级绕组的非打点端耦接输出整流滤波电路的输 入端,输出整流滤波电路的输出端送出输出电压至输出负载。变压器的初级侧还具有辅助 绕组,辅助绕组的打点端接地,辅助绕组的非打点端耦接整流滤波电路的输入端,整流滤波 电路的输出端耦接脉宽调制控制器以提供其所需电源。软启动电路还包括第二二极管和第 二电阻器,其中第二二极管的阳极端耦接第二电容器的第一端和第一电阻器的第一端,第 二电阻器的第一端耦接第二二极管的阴极端,第二电阻器的第二端耦接整流滤波电路的输 出端。
[0010] 本实用新型因采用在PWM控制器的电压反馈端耦接软启动电路,可在切换式电源 供应器启动瞬间输出电压尚未建立时缓和电压反馈端上反馈电压的变化,进而降低对切换 式电源供应器的开关和输出负载等组件所造成的损害,且开关因不需要采用耐压较高的组 件而使得成本降低。
附图说明
[0011] 图1为一种现有的采用不具软启动功能的PWM控制器的切换式电源供应器的电路 图;
[0012] 图2为本实用新型一实施例的采用不具软启动功能的PWM控制器的切换式电源供应器的电路图,其中切换式电源供应器包括软启动电路。
[0013] 图中符号的说明:
[0014] 1、1’切换式电源供应器;10EMI滤波器;20输入整流滤波电路;
[0015] 30反激式转换器;31变压器;311初级绕组;312次级绕组;
[0016] 313辅助绕组;32开关;33输出整流滤波电路;40、40’反馈电路;
[0017] 41输出检测电路;42PWM控制器;HV启动端;VCC供电端;
[0018] OUT闸极驱动输出端;CS电流检测端;COMP电压反馈端;
[0019] GND接地端;RT工作频率设定端;421、423、425电阻器;
[0020] 422整流滤波电路;4¾第一电容器;43软启动电路;431齐纳二极管;
[0021] 432第一二极管;433第二电容器;434第一电阻器;435第二二极管;
[0022] 436第二电阻器;Ic光耦电流;Vac交流电源;Vdc直流电压;
[0023] Vfb反馈电压;Vout输出电压。
具体实施方式
[0024] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新 型实施方式作进一步地详细描述。
[0025] 图2为本实用新型一实施例的采用不具软启动功能的PWM控制器的切换式电源供 应器的电路图,其中切换式电源供应器包括软启动电路。请参见图2,本实用新型的切换式 电源供应器1’例如是在图1所示的切换式电源供应器1加入软启动电路43,但并非限制本 实用新型,本领域具有公知常识者应当知道本实用新型的软启动电路43还可应用于其它 的切换式电源供应器中。
[0026] 在本实施例中,切换式电源供应器1’包括EMI滤波器10、输入整流滤波电路20、 反激式转换器30和反馈电路40’,其中反馈电路40’除了包括输出检测电路41、PWM控制 器42和PWM控制器42所需外接的电阻器421、423和425、辅助绕组313、整流滤波电路422 和第一电容器424之外,还包括软启动电路43。EMI滤波器10、输入整流滤波电路20、反激 式转换器30、输出检测电路41、PWM控制器42和PWM控制器42所需外接的电阻器421、423 和425、辅助绕组313、整流滤波电路422和第一电容器424的工作原理均已于背景技术中 描述,在此不再赘述。
[0027] 软启动电路43包括齐纳二极管431、第一二极管432、第二电容器433和第一电阻 器434,其中齐纳二极管431的阴极端耦接第一电容器424的第一端,第一二极管432的阳 极端耦接齐纳二极管431的阳极端,第二电容器433的第一端耦接第一二极管432的阴极 端,第二电容器433的第二端接地,第一电阻器434的第一端耦接第二电容器433的第一 端,第一电阻器434的第二端接地。由于在PWM控制器42的供电建立后但输出电压Vout 尚未建立时,光耦电流Ic很小,反馈电压Vfb很高且大于一阈值电压,因此选用可在反馈电 压Vfb大于该阈值电压时才崩溃导通的齐纳二极管431,如此一来,若齐纳二极管431尚未 崩溃导通,则表示反馈电压Vfb小于阈值电压,故可知输出电压Vout已建立;反之,若齐纳 二极管431崩溃导通,则表示反馈电压Vfb大于阈值电压,故可知输出电压Vout尚未建立。
[0028] 在PWM控制器42的供电建立后但输出电压Vout尚未建立时,齐纳二极管431崩 溃导通,第一电容器4M和第二电容器433并联耦接。并联的第一电容器4M和第二电容器433的电容值比只有第一电容器似4时的电容值还要大,使电压反馈端COMP上的反馈电 压Vfb因充电时间增加而减缓其上升速度,进而使得由闸极驱动输出端OUT输出的PWM信 号的占空比不会一下开到很大,流过初级绕组311或开关32的电流将不会快速上升到很 大,输出电流也不会跟着快速上升到很大,这样会降低对开关32和输出负载等组件所造成 的损伤,而且开关32不需要采用耐压较高的组件,使得成本降低。
[0029] 接着,在输出电压Vout建立后,光耦电流Ic根据输出负载而变化,使反馈电压Vfb 同样跟着输出负载而变化,但反馈电压Vfb并不会大于该阈值电压,齐纳二极管431不会崩 溃导通,电压反馈端COMP只耦接第一电容器4M而不会耦接第二电容器433,PWM控制器 42正常工作。此时,第一二极管432可防止第二电容器433上的电压反过来对第一电容器 424充电影响PWM控制器42正常工作,而第一电阻器434可为第二电容器433上的电压提 供放电路径。
[0030] 软启动电路43还包括第二二极管435和第二电阻器436,其中第二二极管435的 阳极端耦接第二电容器433的第一端和第一电阻器434的第一端,第二电阻器436的第一 端耦接第二二极管435的阴极端,第二电阻器436的第二端耦接整流滤波电路422的输出 端和供电端VCC。第二电阻器436可在输出电压Vout建立后为第二电容器433上的电压提 供放电路径,而第二二极管435可防止整流滤波电路422的输出端供电对第二电容器433 充电。
[0031 ] 虽然在本实施例中软启动电路43应用于不具软启动功能的PWM控制器42,但并非 限制本实用新型,本领域具有公知常识者应当知道本实用新型的软启动电路43还可应用 于具软启动功能的PWM控制器。经实验证实,在沈斩!·!!^的交流电源Vac输入且IA的输出 负载(或输出电流)条件下,本实用新型的软启动电路43可在切换式电源供应器1’启动 瞬间输出电压Vout尚未建立时降低开关32上约50V的瞬间电压变化。
[0032] 综上所述,本实用新型因采用在PWM控制器的电压反馈端耦接软启动电路,可在 切换式电源供应器启动瞬间输出电压尚未建立时缓和电压反馈端上反馈电压的变化,进而 降低对切换式电源供应器的开关和输出负载等组件所造成的损伤,且开关因不需要采用耐 压较高的组件而使得成本降低。
[0033] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,并不用以限制本实用新型,凡在本实用 新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保 护范围之内。

Claims (6)

1. 一种软启动电路,其特征在于,应用于一脉宽调制控制器,该脉宽调制控制器具有一 电压反馈端,该电压反馈端耦接一第一电容器的第一端以接收与一输出负载有关的一反馈 电压,该第一电容器的第二端接地,该脉宽调制控制器根据该反馈电压输出一脉宽调制信 号,该软启动电路包括:一齐纳二极管,其阴极端耦接该第一电容器的第一端;一第一二极管,其阳极端耦接该齐纳二极管的阳极端;一第二电容器,其第一端耦接该第一二极管的阴极端,其第二端接地;一第一电阻器,其第一端耦接该第二电容器的第一端,其第二端接地。
2.根据权利要求1所述的软启动电路,其特征在于,其中该脉宽调制控制器应用于一 切换式电源供应器。
3.根据权利要求2所述的软启动电路,其特征在于,其中该切换式电源供应器采用一 反激式转换器。
4.根据权利要求3所述的软启动电路,其特征在于,其中该反激式转换器包括一变压 器、一开关和一输出整流滤波电路,该变压器的初级侧具有一初级绕组,该变压器的次级侧 具有一次级绕组,该初级绕组的打点端耦接一直流电压,该初级绕组的非打点端通过该开 关接地,该次级绕组的打点端接地,该次级绕组的非打点端耦接该输出整流滤波电路的输 入端,该输出整流滤波电路的输出端送出一输出电压至该输出负载。
5.根据权利要求4所述的软启动电路,其特征在于,其中该变压器的初级侧还具有一 辅助绕组,该辅助绕组的打点端接地,该辅助绕组的非打点端耦接一整流滤波电路的输入 端,该整流滤波电路的输出端耦接该脉宽调制控制器以提供其所需电源。
6.根据权利要求5所述的软启动电路,其特征在于,其中该软启动电路还包括:一第二二极管,其阳极端耦接该第二电容器的第一端和该第一电阻器的第一端;一第二电阻器,其第一端耦接该第二二极管的阴极端,其第二端耦接该整流滤波电路 的输出端。
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