[发明专利]一种开关电源的快速启动方法和快速启动控制电路

说明书

技术领域

本发明属于开关电源领域，更具体地，涉及一种开关电源快速启动方法和快速启动控制电路。

背景技术

由于开关电源输出端存在很大的电容，启动过程包括输出电容充电的过程，电压上升越快导致充电电流越大。为防止产生过大的充电电流，开关电源常规启动方式是采用软启动方式。即在电源启动时，占空比由零慢慢增加直到开关电源输出电压达到额定电压。软启动技术能防止启动时开关电源中的开关器件因过流而损坏，但软启动同时也导致在启动阶段开关电源的输出电压上升缓慢。通常开关电源的软启动导致开关电源的输出电压从零到额定电压的建立时间为几十毫秒到几百毫秒不等。

传统的开关电源普遍采用电压模式(或称电压型)脉宽调制(PWM)技术，而近年来电流模式(或称电流型)PWM技术得到了飞速发展，相比电压模式PWM，电流模式PWM具有更好的电压调整率和负载调整率，系统的稳定性和动态特性也得以明显改善。

电压型PWM控制和电流型PWM控制都属于模拟控制，目前数字控制以其诸多的优点在某些方面正逐步取代模拟控制。数字PWM控制器获得了更多的设计自由，可以轻松实现各种复杂、智能的数字算法。

下面应用场合，开关电源的快速启动具有特定的优势：

(1)数字电路的上电复位和供电电压跌落后的处理

当开关电源的负载电路是数字电路(包括微处理器及其外围电路)时，为使数字电路在上电后获得确定的稳定的定安全的逻辑状态，其常常由供电电压上升沿产生复位信号。若供电电压上升过于缓慢，会使上电复位后电路的状态不确定。目前解决这一问题的现有方法是采用专门复位电路，对供电电压设置比较门限值，当供电电压超出门限值时，复位电路便产生上升沿陡峭持续时间足够长的复位信号。在实际使用过程中，即使采用这类复位电路，还会存在上电复位发生错误。

另一种情况是，正常工作的数字电路其供电电压突然跌落时，这时数字电路中并接于电源两端的电容可以维持一段时间供电，若供电电压跌落时间超出这一维持时间，数字电路将处于不稳定逻辑状态。解决这一问题的现有方法是采用专门电源监视电路。该电路的功能是当电压跌落时，产生上升沿陡峭持续时间足够长的复位信号，使数字电路复位以获得安全确定的工作状态。即使采用专门电源监视电路，在实际应用中仍然存在供电电压跌落，数字电路状态混乱的情况。

(2)当开关电源的负载是大功率功能设备，如大功率直流电机或大功率激光电源等，开关电源采用软启动方式，这些功能设备就需要很长时间才能启动。在紧急情况下，有时需要这些设备快速投入工作。

(3)电网上别的大功率设备启动时会导致电压跌落，例如大功率直流电机启动导致的电压跌落，这种跌落会影响同一条供电线路上的开关电源。当输入电压跌落后，为了尽量减少对网上设备的影响，需要开关电源能快速启动，快速的使直流电压回升到正常值。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种既能快速启动，又能让开关器件不产生过流的开关电源快速启动方法和快速启动控制电路。

本发明提供了一种开关电源快速启动方法，包括下述步骤：

(1)在电流上升阶段，以最大允许占空比提升电感电流，直到电感电流达到设定电感电流；

(2)在恒流工作阶段，通过控制开关器件的占空比来控制电感电流使得所述电感电流维持在所述设定电感电流，直到开关电源的输出电压为转换电压；

(3)在稳压工作阶段，通过控制开关器件的占空比使得所述开关电源的输出电压维持在额定电压从而实现开关电源快速启动。

其中，步骤(1)中，所述最大允许占空比是开关电源主电路所能允许的最大占空比；当所述开关电源主电路中的变换器为降压DC/DC变换器时，所述最大允许占空比为1；当所述开关电源主电路中的变换器为桥式非隔离变换器、半桥或全桥隔离变换器时，所述最大允许占空比为0.5减去死区时间部分；当所述开关电源主电路中的变换器为单端反激变换器或单端正激变换器时，所述最大允许占空比为0.5。

其中，所述设定电感电流等于最大安全工作电流I_st的(0.5—0.9)倍。

其中，所述转换电压为额定电压的(0.85-1)倍。