[发明专利]电源供应器的软启动控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明是涉及一种电源供应器，尤指一种电源供应器的软启动控制方法及装置。

背景技术

所谓的软启动，是指电源供应器启动后其输出电压(Vo)由零升高到稳态参考值(Vo，ref)的过程，其理想的输出电压曲线是如图6所示。一般的软启动可分为开回路(Open loop)与闭回路(Closed loop)控制。

请参阅图7所示，是既有交换式电源系统的方框图，主要是由一交换式电源供应器70将输入的直流电源(DC INPUT POWER)转换后传送给负载，而其输出电压经过一模拟数字转换器(ADC)71、一数字补偿器72及一数字式脉宽调制器(DPWM)73对交换式电源供应器70作反馈控制，以调整其输出电压；其中：

数字补偿器72是用来调整数字式脉宽调制器73输出的脉波宽度，以便将交换式电源供应器70的输出电压锁定在一预设的范围内；而既有运用在交换式电源系统的模拟数字转换器71约有8个位的数据量，用以将输出电压转换成数字数据以高速的脉波频率提供数字补偿器72作为参考，因此模拟数字转换器71的位长度会影响输出电压的精密度。

当上述交换式电源系统采取开回路软启动、闭回路稳态操作时，由于数字模拟转换器71在稳态操作时才参与将输出电压(Vo)变化范围控制在稳态参考值(Vo，ref)的附近，因此可以提高其位长度的利用率。然而由启动至稳态参考值(Vo，ref)瞬间，交换式电源系统由开回路转换成闭回路时，其过程可能有最大或最小超越量发生(如图8A、8B所示)，若输出电压过高会进入过电压保护，过低则可能会重新启动。

反之，若采取全程闭回路软启动时，其优点包括：

1.启动至稳态全程为闭回路控制，因此启动过程的输出电压波形平滑，输出电压(Vo)曲线将与图6所示的理想曲线类似。

2.由于全程闭回路控制，因此启动至稳态瞬间可尽量抑制最大或最小超越量的发生。

尽管如此，闭回路控制并非毫无缺点：在全程闭回路控制下，模拟数字转换器的转换数值范围须包含全程启动部分，使得在稳态操作时分辨率不足而产生极限环(Limit cycle)。而分辨率不足的问题可选择使用较高位长度的模拟数字转换器，但势必增加成本及功率损耗。

由上述可知，软启动采取开回路或闭回路控制各有其优缺点，因此不论选择开回路或闭回路，必然顾此失彼，无法面面俱到，因此如何兼收二者的优点，却可避免其二者的缺点，即有待进一步检讨，并谋求可行的解决方案。

发明内容

因此本发明主要目的在提供一种电源供应器的软启动控制方法，其有效地整合开回路与闭回路控制，并可大幅提高模拟数字转换器的位长度利用率，确保输出电压波形平滑，且在启动至稳态瞬间可尽量抑制发生最大或最小变化量的产生，以提高电源供应器启动时的系统稳定度。

为达成上述目的采取的主要技术手段是令一电源供应器与一数字式脉宽调制器连接，该电源供应器具有一电压输出端以连接负载；该数字式脉宽调制器可调制输出脉波的宽度，以控制电源供应器的输出电压在一设定的电压范围内，又电源供应器的电压输出端与数字式脉宽调制器间分设有一模拟数字转换器、一数字补偿器及一数字式脉宽调制器；其特征在于：在电源供应器启动后执行以下步骤：

进入一开回路控制模式，令电源供应器输出电压由零向上递升；

判断输出电压是否到达一设定的非稳态电压值；

当输出电压到达该非稳态电压值，即进入一切换控制模式，由模拟数字转换器开始将输出电压转换为数字数据，供作为是否切换为闭回路控制及调整输出电压的依据；

在上述软启动控制方法中，电源供应器的启动过程先后采用了开回路和闭回路控制，在开回路启动过程中，模拟数字转换器并不用于输出电压的控制，直到电源供应器的输出电压大于一非稳态电压值后，模拟数字转换器才将输出电压转换为数字数据，随后进入闭回路控制，在闭回路状态下控制电源供应器启动过程中的输出电压，而在进入稳态后，闭回路控制仍持续进行，该模拟数字转换器持续将输出电压转换为数字数据提供给数字补偿器，由数字补偿器改变数字式脉宽调制器输出的脉波宽度，将电源供应器的输出电压控制在一电压范围内。

利用上述软启动控制方法，本发明的有益效果为：

1.输出电压波形平滑：电源供应器在启动后是采用开回路控制模式，直至进入稳态前切换为闭回路控制，在闭回路控制模式下，可有效抑制启动至稳态的瞬间发生的最大或最小变化量，而确保输出电压波形平滑。