[实用新型]一种基于数字控制的软启动开关电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，特别是一种基于数字控制的软启动开关电源。

背景技术

开关电源以体积小、性能好和使用方便等特点，在通信、网络、工业控制和消费电子领域得到了广泛的应用。如今，开关电源技术已经广泛应用于大功率发光二极管（LED）驱动领域。但由于现在开关电源的功率越来越大，在开关电源系统启动过程中会有比较大的浪涌电流。加之开关电源的启动工作模式只有两种情况：1、开关电源以最大占空比工作，直到输出电流（压）达到额定电流（压）；2、开关电源的开关管一直导通，直到输出电压达到额定电压。对于第一种方法会使负载的电压从0变到额定电压。这样上电时负载的电压变化量ΔV很大，通常情况下，负载对纹波电压是有要求的，这样很容易造成负载不工作或都损坏。而且两种方法开关电源开启时的输入电流都很大，会产生过大的浪涌电流，对电网造成污染，同时影响电源使用寿命。

如图1所示为传统电源控制芯片Boost拓扑图。在启动初始阶段，输出电压远低于设定值，所以反馈电压远低于基准电压，使得误差放大器处于非平衡状态，误差放大器(EA)输出高电平，此时环路处于100％占空比工作，因此会有很大的浪涌电流灌入输出电容。

为了消除启动时的浪涌电流实现输出软启动，通常有两种方法：一种是电压限制的方法；另一种是电流限制的方法。电压限制方法的设计思想是通过限制误差放大器(EA)输出信号Vc的电压值，从而限制启动时的占空比，该方法又可以分为直接限制Vc电压和限制EA输入信号两种。传统的做法是通过一个电流源给电容充电得到斜坡上升的软启动电压，用软启动电压代替Vref或Vc电压，从而达到软启动的目的．这种方法的优点是简单易用，缺点是需要一个软启动电容来控制软启动时间，该电容往往很大，不能集成在芯片上，这将增加应用面积和应用成本。

实用新型内容

本实用新型提出了一种基于数字控制的软启动开关电源。

本实用新型的技术方案是这样的：

一种数字控制软启动的新型电路，包括比较器、软启动电路、PWM锁存器、图腾柱放大电路；开关电源中的电压信号连接比较器U2同相端，基准电压信号连接比较器U2反相端，比较器U2输出端与软启动电路相连接，使电压信号在比较器U2中比较之后送入软启动电路U3；软启动电路U3连接PWM锁存器，使软启动电路U3根据电压信号的大小去控制PWM锁存器信号的占空比，从而达到输出电压缓慢上升的效果；PWM锁存器连接图腾柱放大电路，将弱信号放大后，连接外围电路。

进一步地，计数器输入端连接外部清零信号GLR和外部时钟信号GLK，数字控制是根据清零信号GLR和外部时钟信号GLK产生控制信号。二输入与门U4、U5、U6的一输入端为反相器U3的输出端，另一输入端为对应D触发器输出端口Q非，其输出端接对应D触电器的输入时钟端。在上电后，计数器首先清零，然后由于D触发器上升沿触发，在不同的时钟上升沿输出不同的控制信号；软启动电路依据时钟信号驱使电压信号的电压缓慢上升，有效减小开关电源在上电启动过程中的尖峰电流。

由此可见，本实用新型软在开关电源上电后，外部时钟信号控制计数器单元，根据软启动电路的输出信号大小控制所述PWM锁存器的占空比，使软启动电路输出的电压信号缓慢上升，并通过图腾放大电路将较小的信号放大再与外围电路连接，从而避免了在开关电源启动过程中的尖峰电流，也同时保证了带载能力。而且本实用新型电路结构简单、使用方便、可以广泛用于各电源领域的软启动电路。

相对于在现有技术的基础，采用上述技术的有益效果是：减少开关电源启动过程中的浪涌电流3～5倍，使其对电网的污染减小，对后级负载的冲击减小，对本身元件的耐冲击能力减小，减小开关电源体积，提高整个开关电源系统的使用寿命。

附图说明

图1为传统的电源控制芯片BOOST拓扑图。

图2为本实用新型电源控制芯片BOOST拓扑图。

图3为图2中软启动电路的计数器的结构示意图。

图4为本实用新型时钟信号与启动电压的关系示意图。

图5为本实用新型在软启动过程中开关管电流变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细介绍。