專利名稱：開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的啟動方式，特別是涉及一種開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
開關(guān)電源技術(shù)作為電源管理技術(shù)，廣泛應(yīng)用于便攜設(shè)備的消費類電子設(shè)備。開關(guān)電源技術(shù)可以實現(xiàn)高效率地電源電壓轉(zhuǎn)換，為各種消費類電子設(shè)備提供電源供給，其中包括DC/DC的buck和boost、AC/DC(交流變換直流)的反激變換和正激變換等變換方式。開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的效率達百分九十幾，輸出功率可以從幾瓦到幾十、幾百、幾千瓦等。在開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的使用過程中，由于啟動開關(guān)電源的瞬間會產(chǎn)生一個較高的峰值電流，對開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器中的元器件造成損壞，導(dǎo)致開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的壽命減少或因峰值電流造成安全問題。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，提供一種軟啟動、避免瞬間出現(xiàn)峰值電流的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)。一種開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)，包括計數(shù)模塊、邏輯模塊、電壓發(fā)生模塊及PWM調(diào)制模塊；所述計數(shù)模塊用于向所述邏輯模塊輸出計數(shù)信號；所述邏輯模塊接收所述計數(shù)模塊的計數(shù)信號后，用于根據(jù)所述計數(shù)信號向所述電壓發(fā)生模塊輸出邏輯控 制信號和邏輯處理信號；其中，所述邏輯模塊還向所述計數(shù)模塊輸出邏輯控制信號，所述邏輯控制信號為所述計數(shù)模塊的使能信號；所述電壓發(fā)生模塊接收所述邏輯控制信號和所述邏輯處理信號后，向所述PWM調(diào)制模塊輸出軟啟動電壓信號；所述PWM調(diào)制模塊輸入所述軟啟動電壓信號、電流采樣信號及開關(guān)電源的反饋信號后，輸出P麗調(diào)制信號，所述PWM調(diào)制信號用于控制所述開關(guān)電源的峰值電流；其中，所述計數(shù)信號用于為所述邏輯模塊提供計數(shù)值，所述邏輯處理信號用于控制所述電壓發(fā)生模塊輸出的軟啟動電壓信號每隔固定時間增加固定電壓值，所述軟啟動電壓信號控制所述PWM調(diào)制模塊輸出的PWM調(diào)制信號。在其中一個實施例中，所述計數(shù)模塊為N位計數(shù)器、所述邏輯模塊為邏輯處理電路、所述電壓發(fā)生模塊為階梯電壓發(fā)生器及所述PWM調(diào)制模塊為PWM比較器；所述N位計數(shù)器用于輸出N位計數(shù)信號；所述邏輯處理電路用于接收所述N位計數(shù)信號，并輸出控制信號，所述控制信號用于控制所述N位計數(shù)器和所述階梯電壓發(fā)生器；所述控制信號包括所述邏輯控制信號和所述邏輯處理信號；所述階梯電壓發(fā)生器用于接收所述控制信號，并生成軟啟動電壓信號，所述軟啟動電壓信號為具有2Nf電壓值的階梯電壓；所述PWM比較器用于接收所述軟啟動電壓信號和電流采樣信號，并輸出PWM調(diào)制信號，所述PWM調(diào)制信號用于控制所述開關(guān)電源中的峰值電流以2N個電流值逐漸增加。在其中一個實施例中，所述計數(shù)模塊為計數(shù)器、所述邏輯模塊為開關(guān)控制電路、所述電壓發(fā)生模塊為軟啟動電壓發(fā)生器及所述PWM調(diào)制模塊為PWM比較器；所述計數(shù)器用于輸出計數(shù)信號；所述開關(guān)控制電路用于接收所述計數(shù)信號，并生成控制信號；所述控制信號包括所述邏輯控制信號和所述邏輯處理信號；所述軟啟動電壓發(fā)生器用于接收所述控制信號，并生成軟啟動電壓信號，所述軟啟動電壓信號以線性從零上升；所述PWM比較器用于接收所述軟啟動電壓信號，并生成PWM調(diào)制信號，所述PWM調(diào)制信號用于控制所述開關(guān)電源中的峰值電流每隔固定時間增加固定量。在其中一個實施例中，所述計數(shù)模塊為N位計數(shù)器、所述邏輯模塊為譯碼器、所述電壓發(fā)生模塊為電壓跟隨器及所述PWM調(diào)制模塊為PWM比較器；所述N位計數(shù)器用于輸出計數(shù)信號；所述譯碼器用于接收所述計數(shù)信號，并生成第一控制信號；所述第一控制信號包括所述邏輯控制信號和所述邏輯處理信號；所述電壓跟隨器用于接收所述第一控制信號，并生成軟啟動電壓信號；所述軟啟動電壓信號為階梯電壓信號；所述PWM比較器用于接收所述軟啟動電壓信號，并生成PWM調(diào)制信號，所述PWM調(diào)制信號用于控制所述開關(guān)電源中的峰值電流每隔固定時間增加固定量。在其中一個實施例中，所述計數(shù)模塊為計數(shù)器、所述邏輯模塊為復(fù)位電路、所述電壓發(fā)生模塊為所述軟啟動電壓發(fā)生器、所述PWM調(diào)制模塊為PWM比較器；所述計數(shù)器用于輸出計數(shù)信號；所述復(fù)位電路用于接收所述計數(shù)信號并根據(jù)所述計數(shù)信號輸出復(fù)位信號；所述軟啟動電壓發(fā)生器用于接收所述復(fù)位信號，并根據(jù)所述復(fù)位信號生成軟啟動電壓信號；所述軟啟動電壓信號為時間的函數(shù)；所述PWM比較器用于接收所述軟啟動電壓信號，并根據(jù)所述軟啟動電壓信號輸出PWM調(diào)制信號，所述PWM調(diào)制信號用于控制所述開關(guān)電源中的峰值電流從零按線性規(guī)律逐漸增加。在其中一個實施例中，還包括數(shù)字信號處理電路，所述數(shù)字信號處理電路用于接收所述PWM調(diào)制信號和內(nèi)部時鐘信號，并生成開關(guān)控制信號，所述開關(guān)控制信號用于控制所述開關(guān)電源中的峰值電流。在其中一個實施例中，在所述開關(guān)電源軟啟動過程中，所述PWM調(diào)制模塊根據(jù)所述軟啟動電壓信號和所述電流采樣信號輸出PWM調(diào)制信號；在所述開關(guān)電源軟啟動結(jié)束后，所述PWM調(diào)制模塊根據(jù)所述電流采樣信號和所述開關(guān)電源的反饋信號輸出開關(guān)控制信號，所述開關(guān)控制信號用于控制所述開關(guān)電源的輸出電壓或輸出電流保持恒定。上述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)通過計數(shù)模塊輸出計數(shù)信號，然后由邏輯模塊輸出邏輯控制信號和邏輯處理信號，電壓發(fā)生模塊接收邏輯控制信號和邏輯處理信號后輸出軟啟動電壓信號，PWM調(diào)制模塊在接收到軟啟動電壓信號后，輸出PWM調(diào)制信號。由于開關(guān)電源通常是采用脈寬調(diào)制技術(shù)，其中開關(guān)頻率固定不變。在負載變化或輸入改變的情況下，通過調(diào)整占空比來保持輸出電壓恒定或輸出電流恒定。因此，PWM調(diào)制模塊輸出的PWM調(diào)制信號能夠控制開關(guān)電源的峰值電流每隔固定時間增加電流量。從而實現(xiàn)所述開關(guān)電源的軟啟動。


圖1為開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)模塊圖之一；圖2為軟啟動電壓信號示意圖；圖3 Ca)為開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)模塊圖之二 ；圖3 (b)為階梯電壓發(fā)生器的電路示意圖；圖4為開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)模塊圖之三；圖5 Ca)為開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)模塊圖之四；圖5 (b)為譯碼器的電路示意圖；圖6為開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)模塊圖之五。
具體實施例方式如圖1所示，為開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)模塊圖之一。一種開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)，包括計數(shù)模塊101、邏輯模塊103、電壓發(fā)生模塊105及PWM調(diào)制模塊107。所述計數(shù)模塊101用于向所述邏輯模塊輸出計數(shù)信號。所述邏輯模塊103接收所述計數(shù)模塊的計數(shù)信號后，用于根據(jù)所述計數(shù)信號向所述電壓發(fā)生模塊105輸出邏輯控制信號和邏輯處理信號；其中，所述邏輯模塊103還向所述計數(shù)模塊101輸出邏輯控制信號，所述邏輯控制信號為所述計數(shù)模塊101的使能信號。所述電壓發(fā)生模塊105接收所述邏輯控制信號和所述邏輯處理信號后，向所述PWM調(diào)制模塊107輸出軟啟動電壓信號。所述PWM調(diào)制模塊107輸入所述軟啟動電壓信號、電流采樣信號及開關(guān)電源的反饋信號后，輸出PWM調(diào)制信號，所述PWM調(diào)制信號用于控制所述開關(guān)電源的峰值電流每隔固定時間增加固定量。其中，所述計數(shù)信號用于為所述邏輯模塊103提供計數(shù)值，所述邏輯處理信號用于控制所述電壓發(fā)生模塊105輸出的軟啟動電壓信號每隔固定時間增加固定電壓值，所述軟啟動電壓信號控制所述PWM調(diào)制模塊107輸出的PWM調(diào)制信號每隔固定時間增加固定量。計數(shù)模塊101根據(jù)內(nèi)部的時鐘信號，生成計數(shù)信號。邏輯模塊103接收計數(shù)信號和內(nèi)部復(fù)位信號后，生成邏輯控制信號和邏輯處理信號。從而控制計數(shù)模塊101和電壓發(fā)生模塊105，使計數(shù)模塊101和電壓發(fā)生模塊105在開關(guān)電源上電復(fù)位后開始工作。在開關(guān)電源的軟啟動完成后，邏輯模塊103控制計數(shù)模塊101和電壓發(fā)生模塊105關(guān)閉。電壓發(fā)生模塊105用于接收邏輯處理信號和邏輯控制信號，并生成軟啟動電壓信號。請結(jié)合圖2。軟啟動電壓信號是有2N個電壓值的階梯電壓，從最小值逐漸增加到最大值，當(dāng)軟啟動電壓信號為最大值后關(guān)閉電壓發(fā)生模塊105。同時保持軟啟動電壓信號的電壓值不變。 PWM調(diào)制模塊用于接收軟啟動電壓信號、電流采樣信號及開關(guān)電源的反饋信號，并生成PWM調(diào)制信號。PWM調(diào)制信號用于控制開關(guān)電源的峰值電流。在開關(guān)電源上電復(fù)位后，峰值電流增加的過程所用的時間為軟啟動時間。軟啟動時間與開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的輸入電壓信號無關(guān)。開關(guān)電源的峰值電流與開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的輸出電流關(guān)聯(lián)。峰值電流的上升斜率與開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的輸入電壓相關(guān)聯(lián)。同時，峰值電流的最大值與PWM調(diào)制信號相關(guān)。具體地在啟動過程中PWM調(diào)制信號的控制過程為控制開關(guān)電源的占空比，使占空比從0變化到75%，每隔固定時間，控制占空比增大額定值，從而使開關(guān)電源的峰值電流每隔固定時間增加固定量，實現(xiàn)開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動。請結(jié)合圖3 (a)。在一個實施例中，計數(shù)模塊101為N位計數(shù)器301、所述邏輯模塊103為邏輯處理電路303、所述電壓發(fā)生模塊105為階梯電壓發(fā)生器305及所述PWM調(diào)制模塊107為PWM比較器307。所述N位計數(shù)器301用于輸出N位計數(shù)信號。所述邏輯處理電路303用于接收所述N位計數(shù)信號，并輸出控制信號，所述控制信號用于控制所述N位計數(shù)器和所述階梯電壓發(fā)生器305 ;所述控制信號包括所述邏輯控制信號和所述邏輯處理信號。所述階梯電壓發(fā)生器305用于接收所述控制信號，并生成軟啟動電壓信號，所述軟啟動電壓信號為具有2Nf電壓值的階梯電壓。所述PWM比較器307用于接收所述軟啟動電壓信號和電流采樣信號，并輸出PWM調(diào)制信號，所述PWM調(diào)制信號用于控制所述開關(guān)電源中的峰值電流以2Nf電流值逐漸增加。N位計數(shù)器301接受內(nèi)部時鐘信號和邏輯控制信號，并且輸出計數(shù)信號。邏輯處理電路303接受上電復(fù)位信號和計數(shù)信號，并且輸出邏輯控制信號和邏輯處理信號。階梯電壓發(fā)生器305接受邏輯處理信號和邏輯控制信號并且輸出軟啟動電壓信號。PWM比較器307接受軟啟動電壓信號、電流采樣信號和開關(guān)電源的反饋信號，并輸出PWM調(diào)制信號。在開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器開機啟動后，軟啟動電壓信號決定PWM調(diào)制信號，即軟啟動電壓信號可以限制開關(guān)電源的峰值電流，使峰值電流在一段時間內(nèi)逐漸增加到最大電流值，而不是瞬間達到最大電流值，保護開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的部分器件，避免在開機啟動過程中損壞。時鐘信號是內(nèi)部振蕩電路的輸出信號，邏輯控制信號是邏輯處理電路303的輸出，是N位計數(shù)器301的使能信號。在軟啟動過程結(jié)束后會關(guān)閉N位計數(shù)器301。軟啟動時間是由時鐘信號的頻率、N位計數(shù)器301的計數(shù)值等設(shè)定的，并且邏輯控制信號可以關(guān)閉開關(guān)電源的整個軟啟動系統(tǒng)，包括N位計數(shù)器301和階梯電壓發(fā)生器305。在開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器正常工作時，軟啟動系統(tǒng)的損耗較少。階梯電壓發(fā)生器305接受邏輯處理信號和邏輯控制信號，并且輸出軟啟動電壓信號。邏輯處理信號是N位數(shù)字信號，決定軟啟動電壓信號每變化一個值所用的時間，即決定軟啟動時間。具體地，邏輯處理電路303的輸出不經(jīng)過譯碼，直接控制偏置電流通路的開關(guān)電路，設(shè)置流入階梯電壓發(fā)生器305的接地電阻的偏置電流值。軟啟動電壓信號是接地電阻的阻值與其流過電阻的偏置電流值的乘積。
邏輯處理信號對流過接地電阻的偏置電流進行編程，使得偏置電流每隔固定時間增加一個電流增量，每次增加的電流增量是相同的，從而使得軟啟動電壓信號的增加值是相同的，從而使得軟啟動時開關(guān)管峰值電流的增加值也是相同的。并且邏輯處理信號可以設(shè)置軟啟動時間，即軟啟動時間是由N位計數(shù)器301和邏輯處理電路303設(shè)置的，即軟啟動時間不受開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用條件影響。因而軟啟動時間的一致性更高，更好地滿足不同開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用條件。并且開關(guān)電源變壓器的原邊峰值電流依次增加的電流值是相同的，使開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)更加穩(wěn)定、可靠。PWM比較器307接受軟啟動電壓信號、電流采樣信號和開關(guān)電源的反饋信號，并輸出PWM調(diào)制信號。在開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器上電復(fù)位后的軟啟動過程中，PWM調(diào)制信號是由軟啟動電壓信號和電流采樣信號設(shè)定的。在開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的正常工作工程中，PWM調(diào)制信號是由開關(guān)電源的反饋信號和電流采樣信號設(shè)定的。PWM調(diào)制信號調(diào)整開關(guān)電源的峰值電流，即調(diào)整開關(guān)電源變壓器的原邊峰值電流。在開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器上電復(fù)位后的軟啟動過程中，開關(guān)電源的峰值電流從零開始經(jīng)過一段時間逐漸增加到最大的電流值，而不是瞬間到最大的電流值，保護開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的部分器件，避免在開機啟動過程中損壞。在開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的正常工作過程中，開關(guān)電源的峰值電流是基本不變的，只有當(dāng)負載改變、輸入電壓改變等應(yīng)用條件變化時，開關(guān)電壓的峰值電流會依據(jù)應(yīng)用條件的變化而做出相適應(yīng)的調(diào)整，使得在開關(guān)電源的應(yīng)用條件變化時其輸出電壓或輸出電流保持不變。在本實施例中，請結(jié)合圖3 (b)階梯電壓發(fā)生器305包括輸入偏置電流信號414、PMOS電流鏡管401、403、404、405、406和407、軟啟動結(jié)束信號415、PMOS開關(guān)管402、輸入開關(guān)信號416、417、418和419，NM0S開關(guān)管408、409、410和412，階梯電壓信號420，接地電阻 413。在開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動過程中，軟啟動電壓信號等于階梯電壓信號420，與階梯電壓信號420的電壓值和時序都是完全相同的。在開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動過程結(jié)束后，軟啟動電壓信號不再等于階梯電壓信號420，而是跳變?yōu)楦唠妷海⑶揖S持其高電壓值不變，直到開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器重新開機。如圖2所示。在階梯電壓發(fā)生器305中，當(dāng)輸入開關(guān)信號416與417、418和419都為低電平時，軟啟動結(jié)束信號415為高電平，開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動過程開始。輸入開關(guān)信號416與417,418和419是N位計數(shù)器的4位輸出信號。416信號的頻率是417頻率的2倍，是418信號的4倍，是419信號的8倍。電流鏡管403和407是I倍管、電流鏡管404是2倍管、電流鏡管405是4倍管、電流鏡管406是8倍管；因此流出管子403的偏置電流值為IS、流出管子404的偏置電流值為2*IS、因此流出管子405的偏置電流值為4*IS、流出管子406的偏置電流值為8*IS。如果接地電阻413的阻值為R0，依據(jù)上面的描述可以得出，階梯電壓信
號 420 的電壓值從零開始增加，依次為 IS*R0、2*IS*R0、3*IS*R0......15*IS*R0、16*IS*R0
等值；因此階梯電壓信號420是電壓值依次增加的階梯電壓信號，每次增加的電壓增量是完全相等，電壓信號420 —共有16個電壓值。PWM比較器307的輸出由開關(guān)電源的峰值電流米樣信號和軟啟動電壓信號設(shè)定。從而在開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的開機復(fù)位的軟啟動過程中，使得開關(guān)電源的峰值電流逐漸增加，每次增加的電流增量是完全相等。開關(guān)電源的峰值電流增加到最大電流值的過程中，峰值電流共有16個電流值。例如，開關(guān)電源每增加一個峰值電流的時間為lmS，依據(jù)上面的分析可以得出此開關(guān)電源系統(tǒng)的軟啟動時間為16mS。在階梯電壓發(fā)生器305中，當(dāng)輸入開關(guān)信號416與417、418和419都為高電平時，軟啟動結(jié)束信號415由高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，關(guān)閉電流鏡管401與403、404、405、406和407，使階梯電壓發(fā)生器305的偏置電流值下降為零。上面所述邏輯處理電路303使N位計數(shù)器301電路復(fù)位，即輸入開關(guān)信號416與417、418和419翻轉(zhuǎn)為低電平。軟啟動電壓信號不再等于階梯電壓輸出信號420，而是跳變?yōu)楦唠妷壕S持不變，直到開關(guān)電源重新開機復(fù)位。此時開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動過程結(jié)束。從軟啟動開始到結(jié)束所用時間為軟啟動時間。請結(jié)合圖4。在又一個實施例中，計數(shù)模塊101為計數(shù)器421、所述邏輯模塊103為開關(guān)控制電路423、所述電壓發(fā)生模塊105為軟啟動電壓發(fā)生器425、所述PWM調(diào)制模塊107為PWM比較器427。所述計數(shù)器421用于輸出計數(shù)信號。所述開關(guān)控制電路423用于接收所述計數(shù)信號，并生成控制信號；所述控制信號包括所述邏輯控制信號和所述邏輯處理信號。所述軟啟動電壓發(fā)生器425用于接收所述控制信號，并生成軟啟動電壓信號，所述軟啟動電壓信號以線性從零上升。所述PWM比較器427用于接收所述軟啟動電壓信號，并生成PWM調(diào)制信號，所述PWM調(diào)制信號用于控制所述開關(guān)電源中的峰值電流從零按線性規(guī)律逐漸增加。具體地，開關(guān)控制電路423，被配置來接受輸入計數(shù)信號，并生成控制信號。軟啟動電壓發(fā)生器425，被配置來接受控制信號，并生成軟啟動電壓信號，該電壓以一定斜率從零線性上升的，軟啟動電壓有無數(shù)個電壓值。當(dāng)軟啟動電壓達到最大值后固定不變，直到開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器重新啟動，這個過程所用時間為軟啟動時間；PWM比較器427，被配置來接受軟啟動電壓信號、電流采樣信號與開關(guān)電源的反饋信號，并生成PWM調(diào)制信號，PWM調(diào)制信號控制開關(guān)電源的峰值電流。所述的軟啟動電壓信號與所述的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的輸入電壓信號無關(guān)。所述軟啟動電壓信號與所述控制信號相關(guān)聯(lián)，與所述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動時間相關(guān)聯(lián)。請結(jié)合圖5 (a)。在又一個實施例中，計數(shù)模塊101為N位計數(shù)器531、所述邏輯模塊103為譯碼器533、所述電壓發(fā)生模塊105為電壓跟隨器535及所述PWM調(diào)制模塊107為PWM比較器537。所述N位計數(shù)器531用于輸出計數(shù)信號。所述譯碼器533用于接收所述計數(shù)信號，并生成第一控制信號；所述第一控制信號包括所述邏輯控制信號和所述邏輯處理信號。所述電壓跟隨器535用于接收所述第一控制信號，并生成軟啟動電壓信號；所述軟啟動電壓信號為階梯電壓信號。所述PWM比較器537用于接收所述軟啟動電壓信號，并生成PWM調(diào)制信號，所述PWM調(diào)制信號用于控制所述開關(guān)電源中的峰值電流每隔固定時間增加固定量。具體地，N位計數(shù)器531接受時鐘信號和譯碼器533的系統(tǒng)結(jié)束信號，輸出計數(shù)信號。譯碼器533接受上電復(fù)位信號和計數(shù)信號，并且輸出轉(zhuǎn)換電壓信號，即第一控制信號。電壓跟隨器535接受譯碼器533的輸出轉(zhuǎn)換電壓信號，并且輸出軟啟動電壓信號。PWM比較器537接受軟啟動電壓信號、開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的反饋信號及電流采樣信號，并輸出PWM調(diào)制信號。N位計數(shù)器531接受時鐘信號和譯碼器533的系統(tǒng)結(jié)束信號，輸出計數(shù)信號。時鐘信號由PWM電源控制芯片的振蕩系統(tǒng)產(chǎn)生，并且時鐘信號用于設(shè)置PWM開關(guān)信號的頻率，即開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器開關(guān)管的工作頻率。因而軟啟動時間是由N位計數(shù)器531、譯碼電路533、時鐘信號設(shè)置的，即軟啟動時間的一致性更高。依據(jù)上面的論述，相較于傳統(tǒng)的方法，軟啟動時間的一致性更高，更好地滿足開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器不同的應(yīng)用條件。譯碼器533接受上電復(fù)位信號和計數(shù)信號，并且輸出轉(zhuǎn)換電壓信號。上電復(fù)位信號是開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器開始進入工作狀態(tài)的起始時刻。計數(shù)信號是N位數(shù)字信號，計數(shù)信號的每一位數(shù)字信號的占空比都為0. 5，并且計數(shù)信號從高位數(shù)字信號到低位數(shù)字信號頻率
以2、22、23......2N逐漸增加。因此計數(shù)信號的最低位數(shù)字信號頻率是其最高位數(shù)字信號
頻率的2N倍。計數(shù)信號的N位數(shù)可以設(shè)置軟啟動電壓信號包括多少個電壓值，即設(shè)置軟啟動過程中開關(guān)電源的峰值電流包括多少個電流值。例如，假設(shè)計數(shù)信號是4位數(shù)字信號，那么軟啟動電壓信號由16個電壓值組成。開關(guān)電源完成軟啟動后，譯碼器533輸出結(jié)束信號，結(jié)束信號是N位計數(shù)器531的使能信號。在軟啟動過程結(jié)束后，結(jié)束信號可以復(fù)位N位計數(shù)器531，使N位計數(shù)器531 —直工作于復(fù)位狀態(tài)。計數(shù)信號被復(fù)位為低電平維持不變；并且鎖存軟啟動電壓信號為高電壓，直到開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器重新上電復(fù)位。在軟啟動過程結(jié)束后，只有電壓跟隨器535、PWM比較器537處于正常工作狀態(tài)。PWM比較器507是開關(guān)電源的重要電路結(jié)構(gòu)，只要開關(guān)電源開機復(fù)位后就一直處于工作狀態(tài)。利用電壓跟隨器535在轉(zhuǎn)換電壓信號和PWM比較器537之間緩沖。軟啟動電壓信號與轉(zhuǎn)換電壓信號的相位、電壓值完全相同，后者具有一定的驅(qū)動能力。PWM比較器537接受軟啟動電壓信號、開關(guān)電源的反饋信號及電流采樣信號，并輸出PWM調(diào)制信號。在開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動過程中，軟啟動電壓信號和電流采樣信號來控制PWM調(diào)制信號。在開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的正常工作工程中，反饋信號和電流采樣信號來控制PWM調(diào)制信號。PWM調(diào)制信號可以調(diào)制開關(guān)電源的峰值電流。在電源的軟啟動過程中通過改變軟啟動電壓信號，從而改變PWM調(diào)制信號，進而調(diào)整開關(guān)電源的峰值電流，即調(diào)整電源變壓器的原邊峰值電流。在本實施例中，請結(jié)合圖5 (b)。譯碼器533是由反相器、與非門和NMOS管520、
521....... 528組成。圖5 (b)是典型38譯碼器電路，輸入信號501是軟啟動系統(tǒng)的結(jié)
束信號，輸入信號502、503、504為N位計數(shù)器531輸出的計數(shù)信號，輸入信號505、506、507....... 512是模擬電壓信號,信號515是高電壓信號，輸出信號514是轉(zhuǎn)換電壓信號。NMOS管作為開關(guān)管，被信號501、502、502、504的電平控制，每一時刻只有一個開關(guān)NMOS導(dǎo)通。當(dāng)系統(tǒng)結(jié)束信號501為高電平時，信號502、503、504無效，NMOS管528導(dǎo)通，轉(zhuǎn)換電壓信號514等于信號515。當(dāng)系統(tǒng)結(jié)束信號501為低電平時，信號502、503、504有效。對信號502、503、504進行譯碼，當(dāng)502、503、504都為低電平時，NMOS管520導(dǎo)通，轉(zhuǎn)換電壓信號514等于模擬電壓信號505。其它狀態(tài)如下表所不。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)，其特征在于，包括計數(shù)模塊、邏輯模塊、電壓發(fā)生模塊及PWM調(diào)制模塊； 所述計數(shù)模塊用于向所述邏輯模塊輸出計數(shù)信號； 所述邏輯模塊接收所述計數(shù)模塊的計數(shù)信號后，用于根據(jù)所述計數(shù)信號向所述電壓發(fā)生模塊輸出邏輯控制信號和邏輯處理信號；其中，所述邏輯模塊還向所述計數(shù)模塊輸出邏輯控制信號，所述邏輯控制信號為所述計數(shù)模塊的使能信號； 所述電壓發(fā)生模塊接收所述邏輯控制信號和所述邏輯處理信號后，向所述PWM調(diào)制模塊輸出軟啟動電壓信號； 所述PWM調(diào)制模塊輸入所述軟啟動電壓信號、電流采樣信號及開關(guān)電源的反饋信號后，輸出PWM調(diào)制信號，所述PWM調(diào)制信號用于控制所述開關(guān)電源的峰值電流每隔固定時間增加固定量； 其中，所述計數(shù)信號用于為所述邏輯模塊提供計數(shù)值，所述邏輯處理信號用于控制所述電壓發(fā)生模塊輸出的軟啟動電壓信號每隔固定時間增加固定電壓值，所述軟啟動電壓信號控制所述PWM調(diào)制模塊輸出的PWM調(diào)制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)，其特征在于，所述計數(shù)模塊為N位計數(shù)器、所述邏輯模塊為邏輯處理電路、所述電壓發(fā)生模塊為階梯電壓發(fā)生器及所述PWM調(diào)制模塊為PWM比較器； 所述N位計數(shù)器用于輸出N位計數(shù)信號； 所述邏輯處理電路用于接收所述N位計數(shù)信號，并輸出控制信號，所述控制信號用于控制所述N位計數(shù)器和所述階梯電壓發(fā)生器；所述控制信號包括所述邏輯控制信號和所述邏輯處理信號； 所述階梯電壓發(fā)生器用于接收所述控制信號，并生成軟啟動電壓信號，所述軟啟動電壓信號為具有2Nf電壓值的階梯電壓； 所述PWM比較器用于接收所述軟啟動電壓信號和電流采樣信號，并輸出PWM調(diào)制信號，所述PWM調(diào)制信號用于控制所述開關(guān)電源的峰值電流以2N個電流值逐漸增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)，其特征在于，所述計數(shù)模塊為計數(shù)器、所述邏輯模塊為開關(guān)控制電路、所述電壓發(fā)生模塊為軟啟動電壓發(fā)生器及所述PWM調(diào)制模塊為PWM比較器； 所述計數(shù)器用于輸出計數(shù)信號； 所述開關(guān)控制電路用于接收所述計數(shù)信號，并生成控制信號；所述控制信號包括所述邏輯控制信號和所述邏輯處理信號； 所述軟啟動電壓發(fā)生器用于接收所述控制信號，并生成軟啟動電壓信號，所述軟啟動電壓信號以線性從零上升； 所述PWM比較器用于接收所述軟啟動電壓信號，并生成PWM調(diào)制信號，所述PWM調(diào)制信號用于控制所述開關(guān)電源中的峰值電流從零按線性規(guī)律逐漸增加。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)，其特征在于，所述計數(shù)模塊為N位計數(shù)器、所述邏輯模塊為譯碼器、所述電壓發(fā)生模塊為電壓跟隨器及所述PWM調(diào)制模塊為PWM比較器； 所述N位計數(shù)器用于輸出計數(shù)信號；所述譯碼器用于接收所述計數(shù)信號，并生成第一控制信號；所述第一控制信號包括所述邏輯控制信號和所述邏輯處理信號； 所述電壓跟隨器用于接收所述第一控制信號，并生成軟啟動電壓信號；所述軟啟動電壓信號為階梯電壓信號； 所述PWM比較器用于接收所述軟啟動電壓信號，并生成PWM調(diào)制信號，所述PWM調(diào)制信號用于控制所述開關(guān)電源中的峰值電流每隔固定時間增加固定量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)，其特征在于，所述計數(shù)模塊為計數(shù)器、所述邏輯模塊為復(fù)位電路、所述電壓發(fā)生模塊為所述軟啟動電壓發(fā)生器、所述PWM調(diào)制模塊為PWM比較器； 所述計數(shù)器用于輸出計數(shù)信號； 所述復(fù)位電路用于接收所述計數(shù)信號并根據(jù)所述計數(shù)信號輸出復(fù)位信號； 所述軟啟動電壓發(fā)生器用于接收所述復(fù)位信號，并根據(jù)所述復(fù)位信號生成軟啟動電壓信號；所述軟啟動電壓信號為時間的函數(shù)； 所述PWM比較器用于接收所述軟啟動電壓信號，并根據(jù)所述軟啟動電壓信號輸出PWM調(diào)制信號，所述PWM調(diào)制信號用于控制所述開關(guān)電源中的峰值電流從零按線性規(guī)律逐漸增加。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)，其特征在于，還包括數(shù)字信號處理電路，所述數(shù)字信號處理電路用于接收所述PWM調(diào)制信號和內(nèi)部時鐘信號，并生成開關(guān)控制信號，所述開關(guān)控制信號用于控制所述開關(guān)電源中的峰值電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)，其特征在于，在所述開關(guān)電源軟啟動過程中，所述PWM調(diào)制模塊根據(jù)所述軟啟動電壓信號和所述電流采樣信號輸出PWM調(diào)制信號； 在所述開關(guān)電源軟啟動結(jié)束后，所述PWM調(diào)制模塊根據(jù)所述電流采樣信號和所述開關(guān)電源的反饋信號輸出開關(guān)控制信號，所述開關(guān)控制信號用于控制所述開關(guān)電源的輸出電壓或輸出電流保持恒定。
全文摘要
一種開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)，包括計數(shù)模塊、邏輯模塊、電壓發(fā)生模塊及PWM調(diào)制模塊；上述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動系統(tǒng)通過計數(shù)模塊輸出計數(shù)信號，然后由邏輯模塊輸出邏輯控制信號和邏輯處理信號，電壓發(fā)生模塊接收邏輯控制信號和邏輯處理信號后輸出軟啟動電壓信號，PWM調(diào)制模塊在接收到軟啟動電壓信號后，輸出PWM調(diào)制信號。由于開關(guān)電源通常是采用脈寬調(diào)制技術(shù)，其中開關(guān)頻率固定不變。在負載變化或輸入改變的情況下，通過調(diào)整占空比來保持輸出電壓恒定或輸出電流恒定。因此，PWM調(diào)制模塊輸出的PWM調(diào)制信號能夠控制開關(guān)電源的峰值電流每隔固定時間增加固定值。從而實現(xiàn)開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的軟啟動。
文檔編號H02M1/36GK103066826SQ201210563478
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者賈相英, 張偉, 李杰平, 門洪達, 馮根強, 張碧珍 申請人:深圳市天微電子有限公司