本發(fā)明涉及一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)系統(tǒng)和方法，尤其涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)2kV以上高壓開關(guān)電源在容性負(fù)載或者感性負(fù)載時(shí)均能按照設(shè)定的升流斜率或者升壓斜率升至額定輸出電壓的技術(shù)，屬于高壓開關(guān)電源軟啟動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

高壓開關(guān)電源具有輸入電壓范圍寬、轉(zhuǎn)換效率高、輸出紋波小和工作穩(wěn)定等特點(diǎn)而被廣泛運(yùn)用，其負(fù)載形式可為容性負(fù)載或感性負(fù)載。普通的軟啟動(dòng)高壓開關(guān)電源在容性負(fù)載或者感性負(fù)載時(shí)其升流斜率或者升壓斜率比設(shè)定的斜率大的多，這樣極易導(dǎo)致開關(guān)電源輸出浪涌電流過大或者電壓過沖而導(dǎo)致開關(guān)電源和負(fù)載的損壞。采用自適應(yīng)軟啟動(dòng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高壓開關(guān)電源無(wú)論是何種負(fù)載均能按設(shè)定的升流斜率或者升壓斜率輸出額定電壓，可有效減小浪涌電流或過沖電壓對(duì)高壓開關(guān)電源和負(fù)載的沖擊，提高高壓開關(guān)電源的可靠性和負(fù)載的安全性。

與本發(fā)明相關(guān)的典型文章共3篇、專利2項(xiàng)，下面分別對(duì)其剖析：

《微電子學(xué)》第32卷第1期中“一種采用電壓補(bǔ)償技術(shù)的DC/DC開關(guān)電源的軟啟動(dòng)電路”一文提出了一種采用電壓補(bǔ)償技術(shù)的軟啟動(dòng)控制電路，對(duì)開關(guān)電源合閘浪涌電流有一定的抑制作用，并對(duì)開關(guān)電源容性負(fù)載電子系統(tǒng)具有一定的保護(hù)作用，但對(duì)感性負(fù)載仍然會(huì)產(chǎn)生很大的過沖電壓。

《電源世界》2004第12期“開關(guān)電源軟啟動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用”中分析了熱敏電阻防沖擊電流電路、晶閘管防沖擊電流電路、具有斷電檢測(cè)的晶閘管防沖擊電流電路和定時(shí)器和限流電阻防沖擊電流電路等6種軟啟動(dòng)電路的優(yōu)缺點(diǎn)，主要存在響應(yīng)時(shí)間慢、電源斷電重新接通后失去防沖擊電流作用等問題。

《電子器件》第31卷第2期中“一種DC-DC開關(guān)電源的新穎軟啟動(dòng)電路設(shè)計(jì)”一文中提出了一種基于MOS工藝的新穎軟啟動(dòng)電路，利用限流和數(shù)字軟啟動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了輸出電壓快速、穩(wěn)定的軟啟動(dòng)。但是由于在實(shí)際運(yùn)用過程中電源負(fù)載的復(fù)雜性和不確定性，存在著不能同時(shí)兼顧容性負(fù)載浪涌電流影響和感性負(fù)載過沖電壓影響的問題。

專利號(hào)為200910234284，標(biāo)題為一種數(shù)模轉(zhuǎn)換控制的DC-DC開關(guān)電源軟啟動(dòng)電路，本發(fā)明公開了一種數(shù)模轉(zhuǎn)換控制的DC-DC開關(guān)電源軟啟動(dòng)電路，該電路包括振蕩器，計(jì)數(shù)器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，誤差比較器，PWM比較器，開關(guān)控制器；開關(guān)控制器的Q輸出端接外部開關(guān)整流管的柵級(jí)，QN輸出端接外部續(xù)流管的柵級(jí)，PWM比較器的輸出端與振蕩器的輸出端連接到開關(guān)控制器的輸入端，PWM比較器的輸入端分別接振蕩器的輸出端和誤差放大器的輸出端，誤差比較器的輸入一端是輸出采樣電壓，另外一端是輸入數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的電壓，誤差比較器的輸出端輸出的是采樣電壓和數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的電壓的差值放大信號(hào)，計(jì)數(shù)器的一端連接的是振蕩器的輸出，另外一端是清零信號(hào)，輸出是8位的并行信號(hào)。在電源加電時(shí)控制誤差比較器輸入端的基準(zhǔn)電壓的大小，使其從小到大成階梯狀上升，使輸出端的電壓跟隨這個(gè)基準(zhǔn)電壓緩慢上升，避免了啟動(dòng)過程中的過沖電壓，實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)的功能。該發(fā)明對(duì)開關(guān)電源感性負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的過沖電壓時(shí)具有很好的抑制效果，而對(duì)在容性負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流的抑制效果不佳。

專利號(hào)為200810046622，標(biāo)題為一種脈寬調(diào)制DC-DC開關(guān)電源的軟啟動(dòng)電路，公開了一種脈寬調(diào)制DC-DC開關(guān)電源的軟啟動(dòng)電路，包括分頻計(jì)數(shù)模塊、電流閾值模塊、電流采樣模塊、限流比較器、二輸入或門、振蕩器和RS觸發(fā)器。在外部開關(guān)整流管導(dǎo)通時(shí)采樣功率電感上的電流，通過限制其峰值電流分階段由小到大變化，來(lái)控制占空比階梯型變化，使輸出電壓分階段緩慢上升，可有效避免啟動(dòng)過程中的浪涌電流，但是存在對(duì)感性負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的過沖電壓抑制能力不好的問題。

以上文獻(xiàn)和專利要么對(duì)浪涌電流有很好的抑制作用，要么對(duì)過沖電壓有很好的抑制作用，二者不能兼顧。由于開關(guān)電源負(fù)載的復(fù)雜性和不確定性，以上文獻(xiàn)和專利存在著一定的局限性，而且不能根據(jù)需要設(shè)定升壓或升流斜率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服高壓開關(guān)電源在容性負(fù)載時(shí)產(chǎn)生浪涌電流和在感性負(fù)載時(shí)產(chǎn)生過沖電壓得問題，提出了一種高壓開關(guān)電源軟啟動(dòng)自適應(yīng)軟啟動(dòng)系統(tǒng)和方法，具體的說(shuō)，該技術(shù)能夠保證高壓開關(guān)電源無(wú)論在容性負(fù)載還是感性負(fù)載時(shí)均能按設(shè)定的升流斜率或者升壓斜率升至額定電壓。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)系統(tǒng)和方法包含一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)系統(tǒng)和一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)方法。

其中，一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)系統(tǒng)主要包括電源、整流濾波電路、逆變電路、脈沖變壓器、高壓整流、電壓/電流采樣電路、電壓比較器、單刀雙擲開關(guān)A、單刀雙擲開關(guān)B、斜坡電壓產(chǎn)生電路、斜坡電流產(chǎn)生電路、誤差放大器和軟啟動(dòng)控制電路；

其中，電源為高壓開關(guān)電源；

一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)系統(tǒng)中的連接關(guān)系如下：

整流濾波電路(1)和逆變電路(2)相連；逆變電路(2)和整流濾波電路(1)、脈沖變壓器(3)、軟啟動(dòng)控制電路(10)連接；脈沖變壓器(3)和逆變電路(2)、高壓整流(4)連接；高壓整流(4)和脈沖變壓器(3)、電壓/電流采樣電路(5)連接；電壓/電流采樣電路(5)的電壓采樣輸出和電壓比較器(8)、單刀雙擲開關(guān)B(12)連接；電壓/電流采樣電路(5)的電流采樣輸出和單刀雙擲開關(guān)B(12)連接；斜坡電壓產(chǎn)生電路(6)和電壓比較器(8)、單刀雙擲開關(guān)B(12)連接；斜坡電壓產(chǎn)生電路(6)和電壓比較器(8)、單刀雙擲開關(guān)A(11)連接；斜坡電流產(chǎn)生電路7和單刀雙擲開關(guān)A(11)連接；電壓比較器(8)和電壓/電流采樣電路(5)、斜坡電壓產(chǎn)生電路(6)、單刀雙擲開關(guān)A(11)、單刀雙擲開關(guān)B(12)連接；誤差放大器(9)和單刀雙擲開關(guān)A(11)、單刀雙擲開關(guān)B(12)和軟啟動(dòng)控制電路(10)連接；軟啟動(dòng)控制電路(10)和逆變電路(2)以及誤差放大器(9)連接。

一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)系統(tǒng)中的各模塊功能如下：

電壓/電流采樣電路(5)主要將高壓開關(guān)電源輸出的電壓和電流按一定比例轉(zhuǎn)換成0～5V的直流電壓；斜坡電壓產(chǎn)生電路(6)能夠按設(shè)定的升壓斜率產(chǎn)生斜坡電壓；斜坡電流產(chǎn)生電路(7)能夠按設(shè)定的升流斜率產(chǎn)生斜坡電流；電壓比較器(8)是將電壓采樣輸出和設(shè)定的斜坡電壓進(jìn)行比較，若電壓采樣輸出大于斜波電壓時(shí)輸出正電壓，反之輸出為負(fù)電壓；誤差放大器(9)是將設(shè)定的斜坡電壓/斜坡電流與電壓采樣輸出/電流采樣輸出進(jìn)行比較；軟啟動(dòng)控制電路(10)的主要作用是根據(jù)誤差放大器的輸出來(lái)控制逆變電路使開關(guān)電源按設(shè)定的升壓斜率或升流斜率升至額定電壓。

一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)方法，具體步驟為：

步驟1.接通一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)系統(tǒng)的電源后，電壓/電流采樣電路分別輸出電壓采樣值和電流采樣輸出的直流電壓，斜坡電壓產(chǎn)生電路輸出直流斜坡電壓；

其中，采樣輸出和斜坡電壓產(chǎn)生電路輸出的直流電壓范圍為0到5V；

步驟2.電壓比較器對(duì)輸入的斜坡電壓和步驟1輸出的電壓采樣值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)電壓值，并據(jù)此決定跳至步驟3還是步驟4，具體為：

2.1當(dāng)電壓采樣值輸出高于設(shè)定的斜坡電壓時(shí)，說(shuō)明此時(shí)為感性負(fù)載，電壓比較器輸出5V，跳至步驟3；

2.2當(dāng)電壓采樣值輸出低于或等于設(shè)定的斜坡電壓時(shí)，電壓比較器輸出為-5V，跳至步驟4；

步驟3.將單刀雙擲開關(guān)A和單刀雙擲開關(guān)B均接到a端，跳至步驟5；

步驟4.將單刀雙擲開關(guān)A和單刀雙擲開關(guān)B均接到b端；

步驟5.誤差放大器將步驟1輸出的電壓采樣輸出和斜坡電壓設(shè)定值進(jìn)行誤差計(jì)算，輸出控制電壓給軟啟動(dòng)控制電路；

步驟6.軟啟動(dòng)控制電路根據(jù)步驟5誤差放大器的輸出控制逆變電路使高壓開關(guān)電源按設(shè)定的升壓斜率或升流斜率升至額定電壓；

至此，從步驟1至步驟6，完成了一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)方法。

有益效果

一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)系統(tǒng)和方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

本發(fā)明所提的系統(tǒng)無(wú)論高壓開關(guān)電源的負(fù)載是容性的還是感性的均能按照設(shè)定的升壓斜率升壓至額定值；

本發(fā)明所提的方法可有效減小浪涌電流或者過沖電壓對(duì)高壓開關(guān)電源和負(fù)載的沖擊，提高高壓開關(guān)電源的可靠性和負(fù)載的安全性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)系統(tǒng)和方法的系統(tǒng)組成框圖；

圖2是本發(fā)明一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)系統(tǒng)和方法在實(shí)施例中的自適應(yīng)軟啟動(dòng)升壓波形對(duì)比圖；

圖3是本發(fā)明一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)系統(tǒng)和方法在實(shí)施例中的自適應(yīng)軟啟動(dòng)升流波形對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做以下詳細(xì)描述。

圖1是本發(fā)明一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)系統(tǒng)和方法的系統(tǒng)組成框圖。

由圖1可以看出，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)系統(tǒng)和方法的電路一般包括電壓/電流采樣電路、電壓比較器、斜坡電壓產(chǎn)生電路、斜坡電流產(chǎn)生電路、誤差放大器和軟啟動(dòng)控制電路。

本發(fā)明的工作過程如下：

電源供電后，整流濾波電路1將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，逆變電路2將直流電壓轉(zhuǎn)變成脈沖電壓，變壓器3將脈沖電壓按一定變比提升至額定值，高壓整流電路4將高壓脈沖電壓整流成直流高壓輸出。

當(dāng)電壓/電流采樣電路5輸出的電壓采樣值和斜坡電壓產(chǎn)生電路6輸出的斜坡電壓通過電壓比較器8比較，若電壓采樣值大于設(shè)定的斜坡電壓時(shí)，電壓比較器8輸出低電平，負(fù)載為感性負(fù)載；若電壓采樣值小于設(shè)定的斜坡電壓時(shí)，電壓比較器8輸出高電平，負(fù)載為容性負(fù)載。

在感性負(fù)載時(shí)，誤差放大器9將設(shè)定的斜坡電壓與電壓采樣值之差按一定的比例放大輸出給軟啟動(dòng)控制電路10，軟啟動(dòng)控制電路10控制逆變電路2，使高壓開關(guān)電源按照設(shè)定的升壓斜率升至額定輸出電壓；在容性負(fù)載時(shí)，誤差放大器9將設(shè)定的斜坡電流與電流采樣值之差按一定的比例放大輸出給軟啟動(dòng)控制電路10，軟啟動(dòng)控制電路10控制逆變電路2，使高壓開關(guān)電源按照設(shè)定的升流斜率升至額定輸出電壓。

圖2示出了采用本發(fā)明一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)系統(tǒng)和方法的開關(guān)電源和普通軟啟動(dòng)開關(guān)電源在感性負(fù)載時(shí)升壓波形對(duì)比。橫坐標(biāo)代表時(shí)間，縱坐標(biāo)代表電壓。虛線代表普通軟啟動(dòng)開關(guān)電源感性負(fù)載時(shí)升壓波形，實(shí)折線為采用自適應(yīng)軟啟動(dòng)技術(shù)開關(guān)電源的升壓波形，實(shí)直線為設(shè)定的斜坡電壓。從圖中可以看出普通軟啟動(dòng)開關(guān)電源感性負(fù)載時(shí)升壓波形的斜率明顯陡峭的多，而且有過沖現(xiàn)象，會(huì)對(duì)負(fù)載產(chǎn)生沖擊并可能造成損害；采用本發(fā)明一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)系統(tǒng)和方法后無(wú)論高壓開關(guān)電源的感性負(fù)載情況如何，開關(guān)電源都會(huì)按照設(shè)定的斜坡電壓升至額定電壓。

圖3示出了采用本發(fā)明一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)系統(tǒng)和方法的開關(guān)電源和普通軟啟動(dòng)開關(guān)電源在容性負(fù)載時(shí)升流波形對(duì)比。橫坐標(biāo)代表時(shí)間，縱坐標(biāo)代表電流。虛線代表普通軟啟動(dòng)開關(guān)電源容性負(fù)載時(shí)升流波形，實(shí)折線為采用自適應(yīng)軟啟動(dòng)技術(shù)的升流波形，實(shí)直線為設(shè)定的斜坡電流。從圖中可以看出普通軟啟動(dòng)開關(guān)電源容性負(fù)載時(shí)升流波形的斜率明顯陡峭的多，而且有浪涌現(xiàn)象，會(huì)對(duì)負(fù)載產(chǎn)生沖擊并可能造成損害；采用本發(fā)明一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動(dòng)系統(tǒng)和方法后無(wú)論高壓開關(guān)電源的容性負(fù)載情況如何，開關(guān)電源都會(huì)按照設(shè)定的斜坡電流升至額定電壓。

以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實(shí)施例和附圖所公開的內(nèi)容。凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。