CN111725985A - 一种应用于电力产品的软启动控制电路 - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种应用于电力产品的软启动控制电路，包括电源模块、IC芯片和软启模块，其中软启模块包括第一软启模块、第二软启模块，第一软启模块与IC芯片电流比较器引脚相连，第二软启模块与电源模块的反馈取样电压相连。通过搭建外围电路与开关电源IC芯片的内部电路配合工作，使得电源在刚启机时，输出占空比缓慢展开，防止输出占空比很大的PWM脉冲，导致开关导通的时间过长而过热烧坏。同时，该电路克服了传统软启控制技术，参数设置与系统性能之间难以平衡的问题，并且，该电路在快速开关机的极端情况下，依旧可以保持软启动的功能，大大提高了系统的可靠性和稳定性。

Description

一种应用于电力产品的软启动控制电路

技术领域

本发明专利涉及电源领域，尤其涉及一种应用于电力产品的软启动控制电路。

背景技术

由于集成IC芯片的众多优点，近年来其在开关电源中被广泛的应用。但是在电源刚接通时，稳压电路尚未进入工作状态，开关电源的输出电压的建立需要一定时间，这将使得芯片在这段时间内处于开环工作状态，芯片将输出占空比很大的PWM脉冲，进而开关导通的时间过长，很容易因过热而烧坏。

为了保护电力产品在启动时不受到浪涌冲击,通常结合芯片外电路与芯片内电路实现软启动控制。现有软启控制技术，参数设置较为困难，若是启动充电时间设计过长，易导致开关电源工作有间歇的情况，同时软启结束进入正常工作模式时，环路响应速度变慢，导致产品整体性能下降；若是启动充电时间设计过短，则失去软启控制作用，仍然存在浪涌冲击风险。并且，电网环境复杂多变，存在着快速开关机的极端情况，现有电力产品的软启控制电路，此时基本失去软启动的作用。

发明内容

为解决上述问题，本发明专利提供了一种应用于电力产品的软启动控制电路，本发明的技术方案如下：

本发明专利提供了一种应用于电力产品的软启动控制电路，包括电源模块、IC芯片和软启模块，其中软启模块包括第一软启模块、第二软启模块，第一软启模块与IC芯片电流比较器引脚相连，第二软启模块与电源模块的反馈取样电压相连。

进一步地，第一软启模块包括第一电阻器与第一电容器，第一电阻器第一端与IC芯片环路补偿引脚相连，第二端与第一电容器的第一端相连，第一电容器的第二端接地；第二软启模块包含：防反二极管、PNP型三极管、第二电阻器、第二电容器以及第三电阻器；其中，P型三极管的发射极e与第一电阻器的第一端连接，P型三极管基极b与第二电阻器的第一端、第二电容器的第一端、第三电阻器的第二端以及防反二极管的阳极相连；所述P型三极管集电极c接地、第二电阻器的第二端和第二电容器的第二端接地；所述第三电阻器的第一端和防反二极管的阴极与电源模块的反馈取样电压相连。

进一步地，第一软启模块第一电阻器用于调节IC芯片软启充电的初始基准电压，所述初始基准电压为芯片工作开始时，与第一软启模块相连的引脚电压；所述第一电容器与第一电阻器共同调节第一软启模块的充电时间。

进一步地，第二电容器与第三电阻器共同调节电压反馈环建立后的第二软启模块的充电时间；第二电容器与第二电阻器共同调节断电时第二软启模块的掉电时间；第二电阻器与第三电阻器应设置合理分压，防止三极管误触发；防反二极管防止电流倒灌。

进一步地，PNP型三极管，当第一软启模块与第二软启模块的压差达到开启电压时，导通分流，减小对第一软启模块的充电电流。

所述软启动模块，在电源刚接通时，电源模块通过启机充电电路给IC芯片的电源引脚充电；当电源引脚充电电压达到芯片的工作电压，芯片开始工作，此时系统输出电压的建立需要一定时间，若没有软启电路，较低的输出电压使得加在IC芯片内部的误差比较器的“-”输入端的电压很高，芯片在这段时间输出占空比很大的PWM脉冲；由于软启模块的存在，刚启机时，由于第一电容器电压为0，因此，加在“-”输入端的电压也为0，芯片输出低电平；随着第一软启模块继续充电，加在“-”输入端的电压逐渐升高，芯片发出占空比较小的PWM脉冲。

进一步地，当第一软启模块充电电压大于第二电容器的电压，即PNP型三极管be之间达到开启电压，三极管导通分流，此时第一软启模块的充电电流很小，充电电压缓慢升高，占空比继续缓慢展开，直至电源进入稳定的工作状态。

进一步地，当电源系统建立稳定的工作状态后，取样反馈电路的稳定电压，来给第二电容器充电，当高于第一软启模块的电压，即三极管截止时，第一、二软启模块相互“断离”，此时电路进入正常工作模式，软启动结束。

优选的，由于第二软启模块限制第一软启模块充电电流的作用，以及正常工作时第二软启模块自动“断离”，并不影响系统整体环路补偿，因此，第一软启模块参数设置以正常工作时保证电路的高性能为主。

进一步地，在电源断电时，第二电容器通过第二电阻器迅速放电至零，同时以高性能为主的第一软启模块放电更加快速，由此，所述软启模块可迅速放电至零。在快速开关机时，所述软启模块仍能正常工作，而传统的软启电路由于电源断电不能迅速放电至零，导致快速开关机时失去软启作用。

本发明的有益效果为：提供了一种新型的软启动控制电路，能够克服传统软启动电路参数设置较为困难，难以合理控制启动充电时间的问题，同时克服了软启结束进入正常工作时，环路响应速度变慢，导致产品整体性能下降的问题，并且，在快速开关机的极端情况下，仍能保持软启动的作用，提高了系统的安全性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，附图是本发明的一个实施方式，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，还可以根据附图原理获得其他的附图。

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明具体实施例的软启电路原理图；

标号说明：R1为第一电阻器；R2为第二电阻器；R3为第三电阻器；D1为防反二极管；PGND为变压器初级地；DGND为变压器次级地；C1为第一电容器；C2为第二电容器；VT1为P型三极管；TL为反馈电路取样电压；VDAC为电源系统输入直流电压；OUT为芯片PWM输出脚；CS为电流检测脚；FB为电压反馈脚；COM为环路补偿引脚；VCC为芯片电源引脚；RT/CT为芯片工作频率设置引脚。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

如图1所示，一种应用于电力产品的软启动控制电路，包括电源模块、IC芯片和软启模块。

如图2所示，一种应用于电力产品的软启动控制电路中，电源模块为典型的原边反馈反激式DC-DC变换器，IC芯片为市场上主流的开关电源芯片，软启模块包含第一软启模块和第二软启模块；第一软启模块与IC芯片电流比较器引脚相连，第二软启模块与电源模块的反馈取样电压相连。显而易见地，这是本发明的一个实施方式，还可以根据自己实际需求调整电源拓扑结构，根据附图原理进行参数调整，以满足不同的设计和需求。

本实施例中所述的电源模块为原边反馈反激式DC-DC变换器，设置辅助供电绕组在正常工作时，为IC芯片提供持续稳定的电源，同时取样该绕组电压反馈至芯片FB脚，进而调节控制PWM的占空比大小，且在启机完成建立稳定工作状态后，为第二软启模块提供充电电源，将两级软启模块断开，保证第二软启模块不会影响整个系统的环路性能。

IC芯片为目前市场上主流的开关电源芯片，本发明通过搭建外围电路与IC芯片配合，共同完成软启功能；

所述第一电阻器R1的第一端、P型三极管VT1的发射极e与芯片COM脚相连，通过芯片的内部结构连接IC芯片内部的误差比较器的“-”输入端，第一电阻器R1的第二端连接第一电容器C1的第一端，所述第一电容器C1的第二端接地；所述P型三极管VT1基极b与第二电阻器R2的第一端、第二电容器C2的第一端、第三电阻器R3的第二端以及防反二极管D1的阳极相连；所述P型三极管VT1集电极c接地、第二电阻器R2的第二端和第二电容器C2的第二端接地；所述第三电阻器R3的第一端和防反二极管的阴极与反馈电路的取样电压相连。

电源刚接通时，通过启机充电电路给VCC充电，当VCC达到芯片启动电压时，芯片开始工作，此时，系统输出电压尚未建立，FB脚为0，误差放大器输出最大值，芯片在这段时间输出占空比很大的PWM脉冲；但是，由于第一软启模块的存在，刚启机时，第一电容器C1电压为0，随后，通过第一电阻器R1开始给C1充电，加在误差比较器“-”输入端的电压逐渐升高，芯片发出占空比较小的PWM脉冲。

进一步地，所述第一电阻器R1用于调节IC芯片软启充电的初始基准电压，所述第一电容器C1与第一电阻器R1共同调节第一软启模块的充电充电时间。

进一步地，随着第一电容器C1电压的升高，其与第二软启模块的压差达到开启电压时，即P型三极管VT1导通，此时大部分电流被VT1分流，第一软启模块的充电电流减小，COM脚电压持续缓慢的上升，PWM占空比缓慢展开，直至建立电压反馈环。

进一步，当系统电压反馈环建立后，取样反馈电压通过第三电阻器R3给第二电容器C2充电，随后第二电容器C2逐渐升高，当高于COM电压时，即P型三极管VT1的基极电压大于发射极电压，三极管截止，软启动结束，系统进入正常工作模式，第二软启模块与系统环路反馈“断离”，不影响系统的工作性能。

在进一步的实施例中，第二软启模块的充电时间由第二电容器C2与第三电阻器R3共同调节。

当电源断电时，在电源断电时，第二电容器C2通过第二电阻器R2迅速放电至零，同时以高性能为主的第一软启模块放电更加快速，由此，所述软启模块可迅速放电至零。在快速开关机时，所述软启模块仍能正常工作，而传统的软启电路由于电源断电不能迅速放电至零，导致快速开关机时失去软启作用。

进一步地，P型三极管VT1截止后，第二电阻器R2上分得的电压应大于COM脚电压，防止三极管误触发。

优选的，由于第二软启模块限制第一软启模块充电电流的作用，以及正常工作时第二软启模块自动“断离”，并不影响系统整体环路补偿，因此，第一软启模块参数设置以正常工作时保证电路的高性能为主。

上述发明提供了一种应用于电力产品的软启动控制电路，使得参数设置较为简便，正常工作时仍能保证系统的高性能，并且，在快速开关机的极端情况下，依旧保持软启动的作用。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种应用于电力产品的软启动控制电路，其特征在于，包括电源模块、IC芯片和软启模块，其中软启模块包括第一软启模块、第二软启模块，第一软启模块与IC芯片电流比较器引脚相连，第二软启模块与电源模块的反馈取样电压相连。

2.根据权利要求1所述的一种应用于电力产品的软启动控制电路，其特征在于，第一软启模块包括第一电阻器与第一电容器，第一电阻器第一端与IC芯片环路补偿引脚相连，第二端与第一电容器的第一端相连，第一电容器的第二端接地；第二软启模块包含：防反二极管、PNP型三极管、第二电阻器、第二电容器以及第三电阻器；其中，P型三极管的发射极e与第一电阻器的第一端连接，P型三极管基极b与第二电阻器的第一端、第二电容器的第一端、第三电阻器的第二端以及防反二极管的阳极相连；所述P型三极管集电极c接地、第二电阻器的第二端和第二电容器的第二端接地；所述第三电阻器的第一端和防反二极管的阴极与电源模块的反馈取样电压相连。

3.根据权利要求2所述的一种应用于电力产品的软启动控制电路，其特征在于，第一软启模块第一电阻器用于调节IC芯片软启充电的初始基准电压，所述初始基准电压为芯片工作开始时，与第一软启模块相连的引脚电压；所述第一电容器与第一电阻器共同调节第一软启模块的充电时间。

4.根据权利要求2所述的一种应用于电力产品的软启动控制电路，其特征在于，第二电容器与第三电阻器共同调节电压反馈环建立后的第二软启模块的充电时间；第二电容器与第二电阻器共同调节断电时第二软启模块的掉电时间；第二电阻器与第三电阻器应设置合理分压，防止三极管误触发；防反二极管防止电流倒灌。

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