CN210579385U - 一种buck拓扑抑制电流过冲的时序控制电路 - Google Patents

一种buck拓扑抑制电流过冲的时序控制电路 Download PDF

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李学军
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李志科
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Abstract

本实用新型公开了一种BUCK拓扑抑制电流过冲的时序控制电路，包括输入电压单元、主控单元、驱动单元、软启动单元和功率变换单元，其中，所述输入电压单元通过所述主控单元依次与所述驱动单元、所述软启动单元及所述功率变换单元连接，所述驱动单元依次与所述软启动单元及所述和功率变换单元连接。本实用新型的有益效果为：通过设置软启动单元来抑制电流过冲，进而保护电感、场效应管Q1及后级LED灯，免受电流过冲损坏；通过设置软启动单元，进而增强了线路的可靠性，同时原理结构简单，成本低。

Description

一种BUCK拓扑抑制电流过冲的时序控制电路
技术领域
本实用新型涉及LED电源技术领域，具体来说，涉及一种BUCK拓扑抑制电流过冲的时序控制电路。
背景技术
在开关电源应用中，BUCK拓扑DCM模式下(如图4所示)，在启动时没有软开关延时下，输出电压为零，反馈还没有建立，输出电容、电感需要充电，导致驱动输出占空比特别大，造成电流急剧爬升，电流过冲大(如图5所示)，电流过冲大容易造成电感瞬间饱和并发热损坏电感，电流过冲大容易造成MOSFET的电流超应力并热击穿MOSFET，在大功率应用中，电流过冲会更大。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
针对相关技术中的问题，本实用新型提出一种BUCK拓扑抑制电流过冲的时序控制电路，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本实用新型采用的具体技术方案如下：
一种BUCK拓扑抑制电流过冲的时序控制电路，包括输入电压单元、主控单元、驱动单元、软启动单元和功率变换单元，其中，所述输入电压单元通过所述主控单元依次与所述驱动单元、所述软启动单元及所述功率变换单元连接，所述驱动单元依次与所述软启动单元及所述和功率变换单元连接。
进一步的，所述输入电压单元包括直流电流源DC、电容C2和电阻R5，所述直流电流源DC的负极与所述电容C2的一端连接并接地，所述直流电流源DC的正极依次与所述电容C2的另一端及所述电阻R5的一端连接。
进一步的，所述主控单元包括主控IC模块，且所述主控IC模块上依次设置有VCC引脚、GATE引脚、CS引脚、ZCD引脚及GND引脚，所述VCC引脚与所述电阻R5的另一端连接，所述GND引脚接地。
进一步的，所述驱动单元包括电阻R3、电阻R4、三极管Q2及二极管D3，所述电阻R3的一端与所述GATE引脚连接，所述电阻R3的另一端依次与所述三极管Q2的基极及所述二极管D3的正极连接，所述三极管Q2的集电极接地，所述三极管Q2的发射极通过所述电阻R4与所述二极管D3的负极连接。
进一步的，所述软启动单元包括二极管D1、二极管D2、电容C1、电阻R1及电阻R2，所述二极管D1的正极依次与所述电阻R3的一端及所述GATE引脚连接，所述二极管D1的负极依次与所述电容C1的一端及所述电阻R2的一端连接，所述电容C1的另一端依次与所述电阻R1的一端及所述二极管D2的正极连接，所述二极管D2的负极与所述CS引脚连接，所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的另一端连接并接地。
进一步的，所述功率变换单元包括场效应管Q1、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻RS、二极管D4、电容C3、电感L1及LED灯，所述场效应管Q1的栅极依次与所述电阻R4的另一端及所述二极管D3的负极连接，所述场效应管Q1的源极依次与所述电阻R6的一端及所述电阻RS的一端连接，所述电阻RS的另一端接地，所述电阻R6的另一端依次与所述二极管D2的负极及所述CS引脚连接，所述场效应管Q1的漏极依次与所述二极管D4的正极及所述电感L1的第一输入端连接，所述电感L1的第二输入端接地，所述二极管D4的负极依次与所述电阻R5的一端、所述电容C3的一端及所述LED灯的一端连接，所述电容C3的另一端依次与所述LED灯的另一端及所述电感L1的第一输出端连接，所述电感L1的第二输出端通过所述电阻R7依次与所述电阻R8的一端及所述ZCD引脚连接，所述电阻R8的另一端接地。
本实用新型的有益效果为：通过设置软启动单元来抑制电流过冲，进而保护电感、场效应管Q1及后级LED灯，免受电流过冲损坏；通过设置软启动单元，进而增强了线路的可靠性，同时原理结构简单，成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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是根据本实用新型实施例的一种BUCK拓扑抑制电流过冲的时序控制电路的模块图：
图2是根据本实用新型实施例的一种BUCK拓扑抑制电流过冲的时序控制电路的原理逻辑图；
图3是根据本实用新型实施例的一种BUCK拓扑抑制电流过冲的时序控制电路的应用效果图；
图4是现有技术中的时序控制电路图；
图5是现有技术中的时序控制电路的应用效果图。
图中：
1、输入电压单元；2、主控单元；3、驱动单元；4、软启动单元；5、功率变换单元。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图，这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
根据本实用新型的实施例，提供了一种BUCK拓扑抑制电流过冲的时序控制电路。
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明，如图1-2所示，根据本实用新型实施例的BUCK拓扑抑制电流过冲的时序控制电路，包括输入电压单元1、主控单元2、驱动单元3、软启动单元4和功率变换单元5，其中，所述输入电压单元1通过所述主控单元2依次与所述驱动单元3、所述软启动单元4及所述功率变换单元5连接，所述驱动单元3依次与所述软启动单元4及所述和功率变换单元5连接。
在一个实施例中，对于上述输入电压单元1来说，所述输入电压单元1包括直流电流源DC、电容C2和电阻R5，所述直流电流源DC的负极与所述电容C2的一端连接并接地，所述直流电流源DC的正极依次与所述电容C2的另一端及所述电阻R5的一端连接。
在一个实施例中，对于上述主控单元2来说，所述主控单元2包括主控IC模块，且所述主控IC模块上依次设置有VCC引脚、GATE引脚、CS引脚、ZCD引脚及GND引脚，所述VCC引脚与所述电阻R5的另一端连接，所述GND引脚接地。
在一个实施例中，对于上述驱动单元3来说，所述驱动单元3包括电阻R3、电阻R4、三极管Q2及二极管D3，所述电阻R3的一端与所述GATE引脚连接，所述电阻R3的另一端依次与所述三极管Q2的基极及所述二极管D3的正极连接，所述三极管Q2的集电极接地，所述三极管Q2的发射极通过所述电阻R4与所述二极管D3的负极连接。
在一个实施例中，对于上述软启动单元4来说，所述软启动单元4包括二极管D1、二极管D2、电容Cl、电阻R1及电阻R2，所述二极管D1的正极依次与所述电阻R3的一端及所述GATE引脚连接，所述二极管D1的负极依次与所述电容C1的一端及所述电阻R2的一端连接，所述电容C1的另一端依次与所述电阻R1的一端及所述二极管D2的正极连接，所述二极管D2的负极与所述CS引脚连接，所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的另一端连接并接地。
在一个实施例中，对于上述功率变换单元5来说，所述功率变换单元5包括场效应管Q1、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻RS、二极管D4、电容C3、电感L1及LED灯，所述场效应管Q1的栅极依次与所述电阻R4的另一端及所述二极管D3的负极连接，所述场效应管Q1的源极依次与所述电阻R6的一端及所述电阻RS的一端连接，所述电阻RS的另一端接地，所述电阻R6的另一端依次与所述二极管D2的负极及所述CS引脚连接，所述场效应管Q1的漏极依次与所述二极管D4的正极及所述电感L1的第一输入端连接，所述电感L1的第二输入端接地，所述二极管D4的负极依次与所述电阻R5的一端、所述电容C3的一端及所述LED灯的一端连接，所述电容C3的另一端依次与所述LED灯的另一端及所述电感L1的第一输出端连接，所述电感L1的第二输出端通过所述电阻R7依次与所述电阻R8的一端及所述ZCD引脚连接，所述电阻R8的另一端接地。
为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下就本实用新型在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。
在实际应用时，本实用新型在电源开通瞬间，VCC引脚上的电压爬升至控IC模块启动电压，驱动GATE输出占空比，刚启动瞬间，电容C1没有储存电荷，电容C1瞬态相当于短路，驱动GATE的电压通过限流电阻R1对电容C1充电并通过二极管D2把电压与ISEN电压Vb点的电压相叠加到CS引脚，使其电压达到Vocp电压阀值，当CS引脚检测到电压达到Vocp电压的阀值，产生OCP过流保护，提前关闭驱动GATE的占空比输出，从而减小驱动GATE的占空比输出时间，这样的驱动GATE占空比由窄变宽会维持到限流电阻R1对电容C1充满电后结束软启动过程，然后电容C1通过泄放电阻R2时行放电，放完电荷时间需要大于最大判断时的时间，保证电容C1不会把电荷完全放掉，不会再次进入软启动，通过限流电阻R1对电容C1充电时的Va点电压(图3)，从Va点上的电压，可以看出Va点电压呈现指数慢慢变小，驱动GATE占空比由窄变宽，电流缓缓爬升，不会产生电流过冲损坏场效应管Q1和L1电感及后级LED灯。
综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过设置软启动单元4来抑制电流过冲，进而保护电感、场效应管Q1及后级LED灯，免受电流过冲损坏；通过设置软启动单元4，进而增强了线路的可靠性，同时原理结构简单，成本低。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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BUCK拓扑抑制电流过冲的时序控制电路，其特征在于，包括输入电压单元(1)、主控单元(2)、驱动单元(3)、软启动单元(4)和功率变换单元(5)，其中，所述输入电压单元(1)通过所述主控单元(2)依次与所述驱动单元(3)、所述软启动单元(4)及所述功率变换单元(5)连接，所述驱动单元(3)依次与所述软启动单元(4)及所述和功率变换单元(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种BUCK拓扑抑制电流过冲的时序控制电路，其特征在于，所述输入电压单元(1)包括直流电流源DC、电容C2和电阻R5，所述直流电流源DC的负极与所述电容C2的一端连接并接地，所述直流电流源DC的正极依次与所述电容C2的另一端及所述电阻R5的一端连接。
3.根据权利要求2所述的一种BUCK拓扑抑制电流过冲的时序控制电路，其特征在于，所述主控单元(2)包括主控IC模块，且所述主控IC模块上依次设置有VCC引脚、GATE引脚、CS引脚、ZCD引脚及GND引脚，所述VCC引脚与所述电阻R5的另一端连接，所述GND引脚接地。
4.根据权利要求3所述的一种BUCK拓扑抑制电流过冲的时序控制电路，其特征在于，所述驱动单元(3)包括电阻R3、电阻R4、三极管Q2及二极管D3，所述电阻R3的一端与所述GATE引脚连接，所述电阻R3的另一端依次与所述三极管Q2的基极及所述二极管D3的正极连接，所述三极管Q2的集电极接地，所述三极管Q2的发射极通过所述电阻R4与所述二极管D3的负极连接。
5.根据权利要求4所述的一种BUCK拓扑抑制电流过冲的时序控制电路，其特征在于，所述软启动单元(4)包括二极管D1、二极管D2、电容C1、电阻R1及电阻R2，所述二极管D1的正极依次与所述电阻R3的一端及所述GATE引脚连接，所述二极管D1的负极依次与所述电容C1的一端及所述电阻R2的一端连接，所述电容C1的另一端依次与所述电阻R1的一端及所述二极管D2的正极连接，所述二极管D2的负极与所述CS引脚连接，所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的另一端连接并接地。
6.根据权利要求5所述的一种BUCK拓扑抑制电流过冲的时序控制电路，其特征在于，所述功率变换单元(5)包括场效应管Q1、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻RS、二极管D4、电容C3、电感L1及LED灯，所述场效应管Q1的栅极依次与所述电阻R4的另一端及所述二极管D3的负极连接，所述场效应管Q1的源极依次与所述电阻R6的一端及所述电阻RS的一端连接，所述电阻RS的另一端接地，所述电阻R6的另一端依次与所述二极管D2的负极及所述CS引脚连接，所述场效应管Q1的漏极依次与所述二极管D4的正极及所述电感L1的第一输入端连接，所述电感L1的第二输入端接地，所述二极管D4的负极依次与所述电阻R5的一端、所述电容C3的一端及所述LED灯的一端连接，所述电容C3的另一端依次与所述LED灯的另一端及所述电感L1的第一输出端连接，所述电感L1的第二输出端通过所述电阻R7依次与所述电阻R8的一端及所述ZCD引脚连接，所述电阻R8的另一端接地。
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