CN218850620U - 一种软启动电路、软启动装置以及开关电源系统 - Google Patents

Abstract

本申请属于开关电源技术领域，提供了一种软启动电路、软启动装置以及开关电源系统，其中，软启动电路包括：电源模块、软启动控制模块以及回授模块，通过软启动控制模块去调节回授模块，将软启动控制模块调节的回授信号输送至电源模块的控制端。从而对输出电压的上升速率进行调节，在本实施例中通过设置软启动控制模块和回授模块实现了对输出电压的上升速率的调节，避免了输出电压突增对用电负载造成的损坏和减小浪涌对电源模块的影响，提高了电源的可靠性。

Description

一种软启动电路、软启动装置以及开关电源系统

技术领域

本申请属于开关电源技术领域，尤其涉及一种软启动电路、软启动装置以及开关电源系统。

背景技术

开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路，在通电的瞬间，由于电容器的初始电压为零，电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流。软启动电路可以避免电源系统在启动的瞬间全占空比运行，使输出电压以受控的上升速率增加至额定稳压点。可以减小浪涌电流，减小对电源模块的影响，减小输出电压的过冲，提高可靠性。随着芯片集成度的提高，软启动电路也集成到了大多数电源芯片内部，然而目前电源管理芯片往往是通过内置固定定时器来完成软启动，无法灵活调整以应对各种各样的应用条件，功能受限，运用单一。

当电源在较重负载条件下甚至非阻性负载下开机时，特别是在高输出电压时，此时芯片内置的软启动受限于软启动时间固定，内置的固定软启动起到的效果将大打折扣。

综上所述，现有的一些软启动方式受限于成本、芯片引脚不够、运用单一等因素，且软启动电路的参数不能根据实际情况进行调节，存在软启动电路对浪涌和电源的输出电压的控制效果比较差的问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种软启动电路、软启动装置以及开关电源系统，旨在解决现有的软启动电路的参数不能根据实际情况进行调节，从而导致软启动方式对浪涌和电源的输出电压的控制效果比较差的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种软启动电路，所述软启动电路包括：

电源模块，用于进行功率变换，提供输出电压；

回授模块，与所述电源模块连接，用于接收所述输出电压，并根据所述输出电压生成回授信号，并将所述回授信号输出至所述电源模块的控制端，所述电源模块还用于根据所述回授信号对所述输出电压的上升速率进行调整；

软启动控制模块，与所述回授模块连接，用于根据所述回授信号进行充放电，从而对所述回授信号的占空比的上升速度进行调节。

在一个实施例中，所述电源模块为AC/DC转换器。

在一个实施例中，所述电源模块为DC/DC转换器。

在一个实施例中，所述回授模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、光耦发光二极管以及稳压源；其中，

所述光耦发光二极管的第一端通过所述第一电阻与所述电源模块的输出端连接，所述光耦发光二极管的第二端与所述第二电容的第一端、所述第三电阻的第一端以及所述稳压源的第一端共接于所述软启动控制模块，所述稳压源的第二端接地，所述第三电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第二电容的第二端、所述稳压源的参考端、所述第五电阻的第一端以及所述第四电阻的第二端共接，所述第五电阻的第二端接地，所述第四电阻的第一端与所述电源模块的输出端连接，所述第二电阻与所述光耦发光二极管并联。

在一个实施例中，所述软启动控制模块包括：第六电阻、第三电容、第一二极管以及第二二极管；其中，

所述第六电阻的第一端通过所述第一电阻与所述电源模块的输出端连接，所述第六电阻的第二端与所述第三电容的第一端共接于所述第一二极管的第一端，所述第一二极管的第二端与所述回授模块连接，所述第三电容的第二端接地，所述第二二极管与所述第六电阻并联。

在一个实施例中，所述第六电阻为可调电阻。

在一个实施例中，所述第三电容为可调电容。

在一个实施例中，所述稳压源为TL431。

本申请实施的第二方面提供了一种软启动装置，包括如上述任一项所述的软启动电路。

本申请实施的第三方面提供了一种开关电源系统，包括如上述任一项所述的软启动电路。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请提供了一种软启动电路包括：电源模块、软启动控制模块以及回授模块，通过软启动控制模块去调节回授模块，将软启动控制模块调节的回授信号输送至电源模块的控制端。从而对输出电压的上升速率进行调节，在本实施例中通过设置软启动控制模块和回授模块实现了对输出电压的上升速率进行调节，避免了输出电压的电压突增对用电负载造成的损坏和减小浪涌对电源的影响，提高了电源可靠性。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的软启动电路结构示意图；

图2为本申请一个实施例提供的软启动电路结构具体电路示意图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路，在通电的瞬间，由于电容器的初始电压为零，电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流。软启动电路通过避免电源系统在电源启动瞬间在全占空比下运行，使输出电压以受控的上升速率增加至额定稳压点。可以减小浪涌电流，减小对电源的影响，提高电源的可靠性。随着芯片集成度的提高，软启动电路也集成到了大多数电源芯片内部，然而目前电源管理芯片往往是通过内置固定定时器来完成软启动，无法灵活调整以应对各种各样的应用条件，功能受限，运用单一。

综上所述，现有的一些软启动方式受限于成本、芯片引脚不够、运用单一等因素，且软启动电路的参数不能根据实际情况进行调节，存在软启动电路对浪涌和电源的输出电压的控制效果比较差的问题。

为了解决上述技术问题，参考图1所示，本申请实施例提供了一种软启动电路，其中，软启动电路包括：电源模块10、软启动控制模块20以及回授模块30。

具体的，电源模块10用于进行功率变换，并提供输出电压。回授模块30与电源模块10连接，回授模块30用于接收输出电压，并根据输出电压生成回授信号，并将回授信号输出至电源模块10的控制端，电源模块10还用于根据回授信号对输出电压的上升速率进行调整。软启动控制模块20与回授模块30连接，软启动控制模块20用于根据回授信号进行充放电，从而对回授信号的占空比的上升速度进行调节。

在本实施例中，电源模块10用于进行功率变换并提供输出电压为用电负载供电。软启动控制模块20与回授模块30连接，软启动控制模块20用于调节回授模块30生成的回授信号的占空比的上升速度，例如，回授信号的占空为50％，在未设置软启动控制模块20以前，回授信号的占空从0％增加至50％需要的时间是10ms，则通过设置软启动控制模块20以后，回授信号的占空从0％增加至50％需要的时间是20ms，如此避免了输出电压的过冲。

在一个实施例中，回授模块30用于接收输出电压，并根据输出电压生成回授信号，并将回授信号输送至电源模块10的控制端。其中，回授信号用于对输出电压的上升速率进行调节。

在本实施例中，回授模块30根据输出电压生成回授信号，经过回授模块30中的光耦发光二极管U1输出至电源模块10的控制端，其中，回授信号可以对输出电压的上升速率进行调整。可以理解的是，回授信号的占空比的上升速度可以控制输出电压的上升速率。软启动控制模块20与回授模块30连接，软启动控制模块20用于根据回授信号进行充电，以使得回授信号的占空比的上升速度变慢，如此使得电源模块10的控制端接收到的回授信号的占空比的上升速度变慢，使得电源模块10根据回授信号调节的输出电压的上升速率变慢。

在一个实施例中，电源模块10为AC/DC转换器或者DC/DC转换器。

具体的，AC/DC转换器是将交流电变为直流电的设备，DC/DC转换器是将直流电变换为直流电的设备。

在本实施例中，电源模块10用于功率变换。功率变换后的输出电压用于为用电负载供电，可以理解的是，用电负载可以是一般的电子设备，例如，冰箱、电视、空调等。具体的，电源模块10可以是AC/DC(交流/直流)转换器或者DC/DC(直流/直流)转换器，电源模块10可以是隔离式电源模块10或者非隔离式的电源模块10，在此不做限定。可以理解的是，电源模块10一般由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部分组成，其中，控制电路的控制端用于接收回授信号，对电源模块的输出电压进行调整。也可以在在此基础上根据实际应用的需要进行增加或者减少相应的功能模块，在此不做限定。

在一个实施例中，参考图2所示，回授模块30包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2、光耦发光二极管U1以及稳压源U2。

具体的，光耦发光二极管U1的第一端通过第一电阻R1与电源模块10的输出端V0连接，光耦发光二极管U1的第二端与第二电容C2的第一端、第三电阻R3的第一端以及稳压源U2的第一端共接于软启动控制模块20，稳压源U2的第二端接地，第三电阻R3的第二端与第一电容C1的第一端连接，第一电容C1的第二端与第二电容C2的第二端、稳压源U2的参考端、第五电阻R5的第一端以及第四电阻R4的第二端共接，第五电阻R5的第二端接地，第四电阻R4的第一端与电源模块10的输出端V0连接，第二电阻R2与光耦发光二极管U1并联。

在一个实施例中，参考图2所示，软启动控制模块20包括：第六电阻R6、第三电容C3、第一二极管D1以及第二二极管D2。

具体的，第六电阻R6的第一端通过第一电阻R1与电源模块10的输出端V0连接，第六电阻R6的第二端与第三电容C3的第一端共接于第一二极管D1的第一端，第一二极管D1的第二端与回授模块30连接，第三电容C3的第二端接地，第二二极管D2与第六电阻R6并联。

在本实施例中，电源模块10的输出端V0提供的输出电压通过第一电阻R1和光耦发光二极管U1后生成回授信号，回授信号经过第一二极管D1给第三电容C3充电，第三电容C3的电压线性上升，稳压源U2的电压同时跟随第三电容C3的电压线性上升，通过光耦发光二极管U1传输的回授信号缓慢增大，使输出至电源模块10的回授信号的占空比的上升速度变慢，再通过光耦发光二极管U1传输到电源模块10的控制端，电源模块10的输出端V0的输出电压以受控的速率上升至额定值。第六电阻R6与第三电容C3的乘积可以控制第三电容C3的充电时间，从而控制和调节软启动时间；稳态工作时，软启动控制模块20不工作；当电源模块10断电瞬间，第三电容C3通过放电回路，即第二二极管D2放电，使断电后即使快速连续恢复启动,软启动电路也能正常工作。

在一个实施例中，第六电阻R6与第三电容C3的乘积可以控制第三电容C3的充电时间，从而控制和调节软启动时间；稳态工作时，软启动控制模块20不工作；当电源断电瞬间，软启动控制模块20的第三电容C3通过放电回路第二二极管D2放电，使断电后即使快速连续恢复启动,软启动电路也能正常工作。

在一个实施例中，当电源模块10刚开始上电时，电源模块10开始正常工作，回授模块30根据输出电压生成回授信号，回授信号通过光耦发光二极管U1反馈至电源模块10的控制端，以对电源模块10的输出电压进行调节。同时，回授信号还经过光耦发光二极管U1进入软启动控制模块20，给第三电容C3充电，通过给第三电容C3充电的通路还有第六电阻R6，第三电容C3电压线性上升，稳压源U2的电压跟随第三电容C3的电压线性上升，使通过光耦发光二极管U1传输的回授信号缓慢增大电流，使回授信号的占空比的上升速度变慢，输出电压以受控的速率上升至额定值。第六电阻R6作为给第三电容C3充电的分流，修改该第六电阻的阻值和第三电容C3的容量的值可以控制第三电容C3的充电时间，从而控制和调节软启动时间，微调软启动时间不建议改动光耦发光二极管U1的分流电阻第二电阻R2，会影响环路的响应。稳态工作时，软启动控制模块20不工作；当电源模块10断电瞬间，软启动控制模块20的第三电容C3通过放电回路第二二极管D2放电，使断电后即使快速连续恢复启动，软启动电路也能正常工作。

在一个实施例中，第六电阻R6为可调电阻。

在一个实施例中，第三电容C3为可调电容。

在一个实施例中，通过设置第六电阻R6为可调电阻、第三电容C3为可调电容，因为第六电阻R6和第三电容C3的乘积可以控制第三电容C3的电压充电上升时间，从而控制软启动时间，可以针对不同的应用条件对第六电阻R6的阻值和第三电容C3的电容值进行调整，以使得软启动控制模块20可以根据不同的应用条件对应的控制其软启动的时间，增加了软启动电路的应用场景。

在一个实施例中，稳压源U2为TL431。

在一个具体实施例应用中，稳压源U2可以选用型号为TL431的稳压芯片。TL431是一种并联稳压集成电路。因其性能好、价格低，因此广泛应用在各种电源电路中，TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从2.5V到36V范围内的任何值。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，在很多应用中可以用它代替齐纳二极管，例如，数字电压表，运放电路、可调压电源，开关电源等。

在一个实施例中，软启动控制模块20可以根据不同的应用条件而进行调节。例如，根据不同的应用条件需求相应的调整第六电阻R6的电阻值和第三电容C3的电容值，以使得软启动控制模块20可以根据不同的应用条件对应的控制其软启动的时间，增加了软启动电路的应用场景。

在一个实施例中，本申请通过在回授网络中外挂外部软启动控制模块20，可针对电源模块10内置的固定软启动功能起到补充和拓展的作用，提升电源模块10的可靠性。

本申请实施例还提供了一种软启动装置，包括如上述的软启动电路。

在本实施例中，通过在软启动装置中设置软启动电路，可以将软启动装置应用到不同的应用场景中，其中，软启动装置与电源装置的输出端和控制端连接，软启动装置可以对电源装置输出端的输出电压进行软启动调节，例如，在电源装置启动时，软启动装置可以使得输出电压的上升速率变慢，避免电源装置在上电瞬间受到浪涌冲击的问题，能够避免输出电压过冲对负载造成损害。

本申请实施例还提供了一种开关电源系统，包括如上述任一项的软启动电路。

在本实例中，通过将软启动电路外挂到开关电源系统中，可以理解的是，软启动电路可以避免开关电源模块10在上电瞬间受到浪涌的冲击和输出电压过冲对负载造成损害。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种软启动电路，其特征在于，所述软启动电路包括：

电源模块，用于进行功率变换，提供输出电压；

回授模块，与所述电源模块连接，用于接收所述输出电压，并根据所述输出电压生成回授信号，并将所述回授信号输出至所述电源模块的控制端，所述电源模块还用于根据所述回授信号对所述输出电压的上升速率进行调整；

软启动控制模块，与所述回授模块连接，用于根据所述回授信号进行充放电，从而对所述回授信号的占空比的上升速度进行调节。

2.如权利要求1所述的软启动电路，其特征在于，所述电源模块为AC/DC转换器。

3.如权利要求1所述的软启动电路，其特征在于，所述电源模块为DC/DC转换器。

4.如权利要求1-3任一项所述的软启动电路，其特征在于，所述回授模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、光耦发光二极管以及稳压源；其中，

所述光耦发光二极管的第一端通过所述第一电阻与所述电源模块的输出端连接，所述光耦发光二极管的第二端与所述第二电容的第一端、所述第三电阻的第一端以及所述稳压源的第一端共接于所述软启动控制模块，所述稳压源的第二端接地，所述第三电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第二电容的第二端、所述稳压源的参考端、所述第五电阻的第一端以及所述第四电阻的第二端共接，所述第五电阻的第二端接地，所述第四电阻的第一端与所述电源模块的输出端连接，所述第二电阻与所述光耦发光二极管并联。

5.如权利要求4所述的软启动电路，其特征在于，所述软启动控制模块包括：第六电阻、第三电容、第一二极管以及第二二极管；其中，

所述第六电阻的第一端通过所述第一电阻与所述电源模块的输出端连接，所述第六电阻的第二端与所述第三电容的第一端共接于所述第一二极管的第一端，所述第一二极管的第二端与所述回授模块连接，所述第三电容的第二端接地，所述第二二极管与所述第六电阻并联。

6.如权利要求5所述的软启动电路，其特征在于，所述第六电阻为可调电阻。

7.如权利要求5所述的软启动电路，其特征在于，所述第三电容为可调电容。

8.如权利要求5-7任一项所述的软启动电路，其特征在于，所述稳压源为TL431。

9.一种软启动装置，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的软启动电路。

10.一种开关电源系统，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的软启动电路。

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