[实用新型]一种脉宽调制DC－DC开关电源的软启动电路

说明书

技术领域

本实用新型属于集成电路芯片技术，具体涉及一种脉宽调制DC-DC开关电源的软启动电路。

背景技术

DC-DC开关电源在启动过程中，由于输入电压从最小值上升到最大值，开关管的PWM控制信号的占空比从最大值开始变化，逐渐变小。由于电路中有电容存在，对电容充电容易产生浪涌电流，此时通过开关管的电流可以达到很大，容易损坏电路系统。为了避免这种情况，需要在开关电源芯片中加入软启动电路。

软启动电路是用来控制电源输入电压上升过程中PWM脉冲波形的占空比从最小值逐步变化到正常工作时所需要的值，从而控制输出电压逐步变化。由于占空比是从最小值开始逐步变化，不会使开关管较长时间一直导通，避免了浪涌电流的产生。在目前应用的开关电源软启动电路中主要有以下几类：一类是采用电容和电阻，利用电容充电时电压指数上升的特性来控制电压上升过程。这种软启动电路需要加入充电的恒流源和外部电容，而且需要的电容值较大，一般需要几十nF到几μF，这样的大电容不容易集成到大规模集成电路芯片内部。另一类是采用微控制器来控制启动过程的纯数字控制。这种软启动电路虽然能够集成到芯片内部，但是由于是需要另外的微控制器控制且需要在电源电路部分上电前就已经开始工作。对于一般用途的开关电源，过于复杂，成本也太高。

美国专利U.S.6,337,480 B1中描述了一种输出电压分阶段上升的新型软启动电路。这种软启动电路不使用外部电容和微控制器，由振荡器、数字控制、PWM比较器、电阻网络等几个部分组成。PWM比较器负端接振荡器输出，正端接电阻网络的分压值。PWM比较器通过比较电阻的分压值和振荡器输出的三角波信号，产生PWM脉宽控制信号控制功率开关管的导通。数字计数部分采样振荡器的三角波信号并计数，计数达到设定值就通过控制开关来改变电阻网络的分压值，使得分压从0开始按阶梯上升，从而使占空比由最小分阶段上升，实现软启动功能。这种电路弥补了前两种电路的缺点但是也带来了新的不足。第一，这种电路采样电压控制，只适合于电压控制模式，不适合电流控制模式。第二，由于采用的是电阻分压网络，当需要适当地增加软启动上升阶段来达到更好的软启动效果时，电路太复杂。第三，软启动时间由数字计数部分和输出电压决定，不能根据不同的负载电流自动调节。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种脉宽调制DC-DC开关电源的软启动电路，该软启动电路可以适用于电压控制模式和电流控制模式，电路相对简单，软启动时间能根据不同的负载自动调节。

为了实现上述目的，本实用新型提供的脉宽调制DC-DC开关电源的软启动电路包括分频计数模块，电流阈值模块，电流采样模块，限流比较器，二输入或门，振荡器，RS触发器；

RS触发器的输出端连接外部开关整流管的栅级，控制开关整流管的导通与关断，RS触发器的S端接振荡器的输出，R端接二输入或门的输出；开关电源电路的脉宽调制信号和限流比较器的输出接到二输入或门的两个输入端；限流比较器的输入正端和负端分别连电流阈值模块的输出端和电流采样模块的输出端；

分频计数模块的输入端分别接清零信号、置位信号和开关整流管的栅极驱动信号，通过对开关整流管的栅极驱动信号的分频和编码产生第一至第三编码信号，分别与电流阈值模块的三个输入端相连；开关整流管的一端接电源电压，另一端和开关整流管的栅极接电流采样模块的两个输入端。

本实用新型软启动电路不需要在外部加入大电容，不需要用微控制器控制，能集成到大规模集成电路内部；直接限制负载电流，软启效果好，并且可以适用于电压控制模式和电流控制模式；采用电流选通网络，电路相对简单；软启动时间能根据不同的负载自动调节。具体而言，本实用新型具有以下技术特点：

(1)本实用新型脉宽调制DC-DC开关电源时，在外部开关整流管导通时采样功率电感上的电流，通过限制其峰值电流分阶段由小到大变化，来控制占空比阶梯型变化，使输出电压分阶段缓慢上升。由于该电路是限制外部电感的峰值电流，直接避免了启动过程中的浪涌电流，软启动效果好。

(2)限流比较器比较采样到的外部电感上的电流与电流阈值模块提供的电流阈值，并只是在软启过程中与振荡器共同控制开关电源电路的占空比，而在软启动结束后，限流比较器只是起到限制最大输出电流的作用，并不参与控制开关电源电路的占空比，功能相对独立，因此既能用于电压控制模式，又能用于电流控制模式。