軟啟動方法及電路的制作方法
【專利摘要】軟啟動方法，包括如下步驟：在上電啟機的輸出電壓上升階段，供電電源提供一個很小的電流給軟啟動電容充電，使晶體管導通，從而讓電壓反饋端流出的電流主要經(jīng)晶體管流回地端，以限制電壓反饋端電壓的上升；在軟啟動電容的端電壓逐漸上升時，晶體管輸出端的電壓跟隨軟啟動電容的端電壓，以在輸出電壓上升時，使PWM控制器的占空比從零逐漸增加，且電壓反饋端的電壓逐漸上升。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明軟啟動方法，直接在主邊實現(xiàn)軟啟動，逐漸展開占空比，避免開機時產(chǎn)生大的浪涌電流而損壞器件，且該電路簡單，無需大電容，體積小，軟啟動時間常數(shù)也容易根據(jù)開關(guān)電源功率級別的大小而隨意設計，還易于集成在PWM控制內(nèi)部。
【專利說明】軟啟動方法及電路

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路，特別涉及帶PWM控制器的開關(guān)電源的軟啟動方法及電路。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，開關(guān)電源以效率高、體積小等特點，在通信、工控、計算機以及消費電子中的需求越來越大。在常用的開關(guān)電源中，有電壓控制模式以及加入電流控制模式的雙環(huán)控制，但是不管是什么模式的控制，在上電啟機時，由于反饋環(huán)路還沒有形成通路，PWM控制器會以最大占空比給輸出電容進行充電，為了得到較理想的負載瞬態(tài)響應，開關(guān)電源特別是大功率的電源所選用的輸出電容容值很大，這樣的話，輸出電容就易導致電源在開機時產(chǎn)生很大的浪涌電流，這不僅會污染供電電源網(wǎng)絡，而且有可能損壞晶體管和其它器件。
[0003]如圖1所示，為現(xiàn)有副邊反饋控制的開關(guān)電源，如果啟機時功率管的占空比超過電源達到穩(wěn)態(tài)后所需的占空比，將會導致開機輸出電壓過沖。它的工作原理是:電阻Rl和R2是輸出電壓米樣電阻，它們的分壓作為穩(wěn)壓管TL431的輸入信號，該信號經(jīng)過由穩(wěn)壓管TL431和光耦組成的跨導放大器放大后傳輸?shù)絇WM控制器的FB端(FB端又稱電壓反饋端，以下統(tǒng)一簡稱為FB端)。PWM控制器根據(jù)FB端電壓Vfb的大小調(diào)節(jié)GATE輸出的占空比大小來控制輸出電壓，當輸出電壓Vqut偏高時，光耦從FB端抽取更多的電流，使FB端電壓Vfb下降，GATE輸出的占空比變小，輸出電壓Vqut逐漸下降；當輸出電壓Vqut偏小時，光耦從FB端抽取更小的電流，使FB端電壓Vfb增加，GATE輸出的占空比變大，輸出電壓Vqut逐漸增加。如此，通過光耦與PWM控制器所形成的反饋環(huán)路的不斷調(diào)整，使輸出電壓穩(wěn)定在設定值的范圍內(nèi)。
[0004]雖然在上電啟機過程中，PWM控制器通過控制CS端口的閾值從零伏逐漸上升，可以控制占空比從零逐漸增加，從而減小了開機的浪涌電流。但是，在輸出電壓Vott的上升階段，穩(wěn)壓管TL431沒來得及導通之前，光耦上沒有電流，反饋環(huán)路是斷開的。由于光耦不通過電流，PWM控制器FB端的電壓會被充電到最大值，相當于FB電壓相對于最終的穩(wěn)態(tài)值來說有非常大的過沖。當輸出電SVott上升達到非常接近最終穩(wěn)態(tài)值時，例如最終穩(wěn)態(tài)值偏下50mV(決定于輸出電壓Vqut到FB端口電壓的增益)之內(nèi)，光耦才開始有電流通過，使FB端的電壓開始下降。由于FB端電壓需要從最大值下降到FB端的穩(wěn)態(tài)值，電壓的擺幅大，所以FB端的電壓泄放存在延時，延時時間Td= (Cci.AVfb)/Ici, Λ Vfb，為FB端電壓的擺幅，Ici為從補償電容Ca抽取的電流。正是因為這個延遲時間的存在，使得占空比不能及時迅速地減小，從而導致啟機時輸出電壓過沖。特別是在空載情況下尤為嚴重。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，有如圖2所示的副邊軟啟動電路，改進了在輸出電壓Vtot上升階段的反饋環(huán)路斷開的問題，即通過在光耦端串聯(lián)軟啟動電容Cs，以使光耦提前于穩(wěn)壓管TL431導通之前開啟，從而形成反饋環(huán)路的通路。由于上電啟機一段時間后輸出Vot上升，而軟啟動電容Cs上的電壓為零，所以只要輸出電壓Vott大于光耦主邊的導通壓降，光耦上就有電流流過，這樣的話在輸出電壓Vott到達最終的穩(wěn)態(tài)值之前，反饋環(huán)路已經(jīng)是通路狀態(tài)，從而理論上可防止出現(xiàn)開機輸出電壓過沖的問題。但是，這種副邊軟啟動電路還是存在幾個明顯的缺點:1、在剛啟機時必需PWM控制器能逐漸展開占空比，否則剛啟機時的浪涌電流也是很大，因為Vtot需要上升到一定大小后光耦電流才能限制FB電壓的上升，在這一段時間只能靠PWM控制器限制電流；2、軟啟動結(jié)束后不是完全不起作用，還會對環(huán)路有一定的影響，特別是在大動態(tài)跳變過程中；3、該軟啟動電路無法集成，又因為Rbis的值比較小，要保證一定的軟啟動時間，電容Cs的值比較大，需要幾十微法，電容體積大，特別是輸出電壓Votit的穩(wěn)態(tài)電壓聞的廣品。
[0006]現(xiàn)就現(xiàn)有PWM控制器的軟啟動電路，對其不足總結(jié)如下:
[0007]1、在穩(wěn)壓管TL431沒來得及導通之前，無法建立光耦與PWM控制器所形成的反饋環(huán)路，或無法依電路設計實現(xiàn)對PWM控制器的占空比的控制。
[0008]2、剛啟機時反饋環(huán)路的負反饋不起作用，使PWM控制器的占空比不能充分被限制為由小往大逐漸增加，從而很難把開機浪涌沖擊減小到可接受的范圍之內(nèi)。
[0009]3、FB端電壓需要從最大值下降到穩(wěn)態(tài)值，電壓的擺幅大，且由于補償電容Ca的存在使環(huán)路的響應存在一定的延時，占空比不能及時迅速地減小，從而導致啟機時輸出電壓過沖。在空載情況下尤為嚴重。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]有鑒于此，本發(fā)明的目的是，提供一種在上電啟機時的輸出電壓Vott上升階段，有一個非常小的平均電流給軟啟動電容充電，以預先控制PWM控制器的占空比大小，從而既能夠避免開機浪涌沖擊過大，又能夠消除啟機時的輸出電壓過沖的開關(guān)電源的軟啟動方法。
[0011]與此相應，本發(fā)明另一個目的是，提供一種在上電啟機時的輸出電壓Vtot上升階段，有一個非常小的平均電流給軟啟動電容充電，以預先控制PWM控制器的占空比大小，從而既能夠避免開機浪涌沖擊過大，又能夠消除啟機時的輸出電壓過沖的開關(guān)電源的軟啟動電路。
[0012]就開關(guān)電源的軟啟動方法而言，本發(fā)明的軟啟動方法，包括如下步驟:在上電啟機的輸出電壓上升階段，供電電源提供一個很小的電流給軟啟動電容充電，由于充電較慢，剛啟機時軟啟動電容上的電壓較小，使晶體管導通，從而讓電壓反饋端流出的電流主要經(jīng)晶體管流回地端，以限制電壓反饋端電壓的上升；在軟啟動電容的端電壓逐漸上升時，晶體管輸出端的電壓跟隨軟啟動電容的端電壓，以在輸出電壓上升時，使PWM控制器的占空比從零逐漸增加，且電壓反饋端的電壓逐漸上升。
[0013]作為本發(fā)明軟啟動方法的改進，所述晶體管選用PNP型三極管；所述晶體管輸出端的電壓跟隨軟啟動電容的端電壓，是三極管發(fā)射極的電壓跟隨軟啟動電容的端電壓；所述軟啟動電路在輸出電壓達到穩(wěn)態(tài)值后，PNP型三極管處于反偏截止狀態(tài)，軟啟動電路不再對環(huán)路起作用。
[0014]作為本發(fā)明軟啟動方法的改進，所述晶體管選用P溝道MOS管；所述晶體管輸出端的電壓跟隨軟啟動電容的端電壓，是P溝道MOS管的源極電壓跟隨軟啟動電容的端電壓；所述軟啟動電路在輸出電壓達到穩(wěn)態(tài)值后，P溝道MOS管處于反偏截止狀態(tài)，軟啟動電路不再對環(huán)路起作用。
[0015]作為本發(fā)明軟啟動方法的改進，所述晶體管選用PP型三極管或是P溝道MOS管時，在電源斷電時，由二極管迅速泄放軟啟動電容上的電荷，從而使開關(guān)電源在連續(xù)的快速開關(guān)機狀態(tài)下，軟啟動電路也能正常工作。
[0016]作為本發(fā)明軟啟動方法的改進，所述晶體管采用P溝道MOS管和N溝道MOS管，所述P溝道MOS管由軟啟動電容控制導通，所述N溝道MOS管由使能信號控制邏輯控制，在N溝道MOS管關(guān)斷時，軟啟動控制電路產(chǎn)生的微小電流對軟啟動電容進行充電；所述晶體管輸出端的電壓跟隨軟啟動電容端電壓，是P溝道MOS管的源極電壓跟隨軟啟動電容的端電壓。
[0017]就開關(guān)電源的軟啟動電路而言，本發(fā)明提供的第一種軟啟動電路，適用于帶PWM控制器的開關(guān)電源電路，所述PWM控制器具有電壓反饋端，所述軟啟動電路包括，軟啟動單元，在上電啟機的輸出電壓上升階段，供電電源提供一個很小的電流給軟啟動電容充電，同時，軟啟動電容上的電壓小，使晶體管導通，從而限制電壓反饋端電壓的上升；在軟啟動電容的端電壓逐漸上升時，晶體管輸出端的電壓跟隨軟啟動電容的端電壓，以在輸出電壓上升時，使PWM控制器的占空比從零逐漸增加，且電壓反饋端的電壓逐漸上升。
[0018]作為本發(fā)明軟啟動電路的改進,所述軟啟動單元,包括電源輸入端、鉗位端、地端、電阻、PNP型三極管和軟啟動電容，所述電源輸入端經(jīng)電阻分別與軟啟動電容的正極及PNP型三極管的基極連接，軟啟動電容的負極接地端，所述PNP型三極管的集電極接地端，PNP型三極管的發(fā)射極接鉗位端；所述軟啟動電路還包括泄放單元，所述泄放單元包括二極管，所述電源輸入端經(jīng)反接二極管與軟啟動電容的正極連接，即電源輸入端與二極管的陰極連接，二極管的陽極與軟啟動電容的正極連接，用以在電源輸入端斷電后，由二極管迅速泄放軟啟動電容上的電荷
[0019]就開關(guān)電源的軟啟動電路而言，本發(fā)明提供的第二種改進，所述軟啟動單元，包括電源輸入端、鉗位端、地端、電阻、P溝道MOS管和軟啟動電容，所述電源輸入端經(jīng)電阻分別與軟啟動電容的正極及P溝道MOS管的柵極連接，軟啟動電容的負極接地端，P溝道MOS管的漏極接地端，P溝道MOS管的源極接鉗位端；所述軟啟動電路還包括泄放單元,所述泄放單元包括二極管，所述電源輸入端經(jīng)反接二極管與軟啟動電容的正極連接，即電源輸入端與二極管的陰極連接，二極管的陽極與軟啟動電容的正極連接，用以在電源輸入端斷電后，由二極管迅速泄放軟啟動電容上的電荷。
[0020]就開關(guān)電源的軟啟動電路而言，本發(fā)明提供的第三種改進，所述軟啟動單元，包括軟啟動端、鉗位端、電流源、P溝道MOS管和N溝道MOS管，所述電流源分別與軟啟動端、N溝道MOS管的漏極及P溝道MOS管的柵極連接，N溝道MOS管的柵極與使能信號控制邏輯連接，N溝道MOS管的源極接地，P溝道MOS管的源極與電壓反饋端連接，P溝道MOS管的漏極接地。
[0021]就開關(guān)電源的軟啟動電路而言，本發(fā)明提供的第四種改進，所述軟啟動單元，包括軟啟動電流控制電路、使能信號控制邏輯、P溝道MOS管、N溝道MOS管和軟啟動電容，所述軟啟動電流控制電路分別與軟啟動電容的正極、N溝道MOS管的漏極及P溝道MOS管的柵極連接，軟啟動電容的負極接地；N溝道MOS管的柵極與使能信號控制邏輯連接，N溝道MOS管的源極接地；P溝道MOS管的源極與電壓反饋端連接，P溝道MOS管的漏極接地。
[0022]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明軟啟動方法及集成電路的有益效果是，
[0023]1、直接在主邊實現(xiàn)軟啟動，逐漸展開占空比，避免開機時產(chǎn)生大的浪涌電流而損壞器件。因為在王邊，各易集成在控制器中，減小外圍電路。
[0024]2、由于直接控制FB端口的電壓緩慢上升，待輸出電壓達到穩(wěn)態(tài)值時FB無過沖，無需FB電壓再次調(diào)節(jié)所引起的延時；而且FB電壓上升慢，有足夠的時間等待光耦的導通與反饋，從而可以防止開機過沖現(xiàn)象的產(chǎn)生。
[0025]3、無需大電容，體積小，易于設計。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為現(xiàn)有技術(shù)開關(guān)電源的軟啟動電路；
[0027]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中改進了圖1電路中的部分問題的軟啟動電路；
[0028]圖3為本發(fā)明第一實施例的軟啟動電路的應用電路圖；
[0029]圖4為本發(fā)明第一實施例軟啟動電路應用在開關(guān)電源中的整體電路；
[0030]圖5為本發(fā)明第一實施例軟啟動電路的測試波形圖；
[0031]圖6為本發(fā)明第二實施例的軟啟動電路的應用電路圖；
[0032]圖7為本發(fā)明第三實施例的軟啟動電路的應用電路圖；
[0033]圖8為本發(fā)明第四實施例的軟啟動電路的應用電路圖。

【具體實施方式】
[0034]第一實施例
[0035]請參閱圖3和圖4，圖4中虛框10所指的電路同圖3所示的電路，為一種軟啟動電路，適用于帶PWM控制器的開關(guān)電源電路，PWM控制器具有FB端，F(xiàn)B端又稱電壓反饋端，以下統(tǒng)一簡稱為FB端，
[0036]該軟啟動電路包括軟啟動單元，由電源輸入端Vcc、鉗位端CV、地端GND、電阻Rss、電容Css和PNP型三極管Tl構(gòu)成，
[0037]電源輸入端Vcc經(jīng)電阻Rss分別與電容Css的正極及三極管Tl的基極連接，電容Css的負極接地端GND，三極管Tl的集電極接地端GND，三極管Tl的發(fā)射極接鉗位端CV ；
[0038]該軟啟動電路還包括泄放單元,泄放單元主要由二極管DO構(gòu)成，電源輸入端Vcc經(jīng)反接二極管DO與電容Css的正極連接，即電源輸入端Vcc與二極管DO的陰極連接，二極管DO的陽極與電容Css的正極連接。
[0039]該軟啟動電路的控制步驟如下:
[0040]在上電啟機的輸出電壓Vqut上升階段，軟啟動電容上的電壓小，使三極管導通，從而限制FB電壓的上升，即FB端流出的電流主要經(jīng)由三極管Tl流回地端，而不會把該處的電壓充高；同時，經(jīng)電阻Rss產(chǎn)生的電流對電容Css進行充電；
[0041]在電容Css端電壓逐漸上升時，三極管Tl發(fā)射極的電壓跟隨基極電壓的變化而變化，即鉗位端CV的電壓Vfb跟隨電容Css端電壓的變化而變化，以在輸出電壓Vtot上升時，使PWM控制器的占空比從零逐漸增加，且FB端的電壓Vfb逐漸上升。
[0042]在輸出電壓Vqut達到穩(wěn)態(tài)值后，F(xiàn)B端口的電壓比軟啟動電容上的電壓小，三極管Tl處于反偏截止狀態(tài)，軟啟動電路不再起作用。在電源斷電時，由二極管迅速泄放軟啟動電容上的電荷，從而開關(guān)電源在連續(xù)的快速開關(guān)機狀態(tài)下，軟啟動電路也能正常工作。
[0043]如圖4所示，本發(fā)明軟啟動電路在開關(guān)電源中的工作原理是，軟啟動電路的電源輸入端Vcc接供電電源，電路的地端GND接開關(guān)電源的主邊“地”，鉗位端CV接開關(guān)電源PWM控制器的FB端，F(xiàn)B端還可外接補償電容Ccl ；
[0044]剛上電啟機時，由于電容Css上的電壓為零伏特，隨著時間的推移，由電源輸入端Vcc通過電阻Rss給電容Css充電，在電容Css上的電壓逐漸增加，從而使鉗位端CV的電壓跟隨電容Css上電壓的逐漸增加。此處的三極管Tl為鉗位跟隨管。
[0045]此時，補償電容Ccl電壓只比電容Css上的電壓大一個二極管的壓降(約0.7V)，并且跟隨電容Css上的電壓而逐漸上升。而從PWM控制器的FB端流出的電流僅是用來給補償電容Ccl充電電流的很小一部分，因而對補償電容Ccl的充電快慢基本沒影響，因此，補償電容Ccl的充電電流的大小決定于電容Css的充電電流。
[0046]等到開關(guān)電源的反饋環(huán)路形成通路后，三極管Tl的基極電壓大于發(fā)射極電壓，發(fā)射結(jié)處于反偏狀態(tài)使三極管Tl處于截止狀態(tài)，即電路進入穩(wěn)態(tài)后，該軟啟動電路不再對環(huán)路起作用，也不影響開關(guān)電源的正常工作。在開關(guān)電源關(guān)斷后，該軟啟動電路內(nèi)無供電電源，啟動電容上的電荷通過電荷泄放二極管DO可迅速泄放掉用以在電源輸入端斷電后，由二極管DO迅速泄放軟啟動電容上的電荷，電容Css上的電壓很快掉到零伏，避免了由于電源開關(guān)機速度過快，電容Css的電荷沒能來得及泄放完畢而導致無軟啟動效果的情況，從而使開關(guān)電源在連續(xù)地快速開關(guān)機操作時，軟啟動電路也能正常工作。
[0047]由上述的工作原理可知，由于補償電容CCl的端電壓跟隨電容Css的端電壓由零開始逐漸上升，如此即可通過對電容Css的充電電流的調(diào)節(jié)，而實現(xiàn)對PWM控制器的占空比大小的控制，從而控制PWM控制器的占空比由零開始逐漸增加，而不會很快地被充電到較高電壓，因而減小了開機浪涌電流的沖擊。即可直接在主邊實現(xiàn)軟啟動，逐漸展開占空比，避免開機時產(chǎn)生大的浪涌電流而損壞器件。因為在主邊，容易集成在控制器中，減小外圍電路。
[0048]同時，因跟隨鉗位端CV的補償電容CCl上的電壓上升得較慢，在開關(guān)電源輸出電壓接近最終穩(wěn)態(tài)值前，副邊穩(wěn)壓管TL431、光耦開始工作而形成反饋環(huán)路的過程所延遲的時間內(nèi)，并不會使補償電容CCl的電壓上升多少，以控制補償電容CCl上的電壓正好上升至穩(wěn)壓管TL431、光耦工作所需的導通電壓，此時反饋環(huán)路也形成了通路。如此，由于直接控制FB端口的電壓緩慢上升，待輸出電壓達到穩(wěn)態(tài)值時FB無過沖，無需FB電壓再次調(diào)節(jié)所引起的延時；而且FB電壓上升慢，有足夠的時間等待光耦的導通與反饋，從而可以防止開機過沖現(xiàn)象的產(chǎn)生。軟啟動電路既利用電路固有的延遲時間為反饋環(huán)路形成通路提供了所需要的形成時間，又消除了傳統(tǒng)技術(shù)中FB端電壓的擺幅過大問題，使電路在輸出電壓Vott上升階段與穩(wěn)態(tài)之間平穩(wěn)過渡。
[0049]如圖5所示，為本發(fā)明軟啟動電路的測試波形圖，曲線100(電壓穩(wěn)態(tài)值高的那條)為上機時輸出電壓上升的波形，曲線200為FB端電壓上升的波形?？梢钥闯?，上電啟機時，輸出電壓上升曲線光滑，完全無過沖電壓；FB端電壓逐漸上升，控制占空比逐漸展開，從而間接控制輸出電壓的上升過程。待輸出電壓上升到接近穩(wěn)態(tài)值時，F(xiàn)B端電壓也恰好上升到FB端電壓值的穩(wěn)態(tài)值附近。因為需要等待穩(wěn)壓管TL431導通，電壓反饋環(huán)路形成閉環(huán)，F(xiàn)B端電壓有過沖電壓，但是幅值很小，所以不需要進行大幅度的二次調(diào)整，有效地控制了輸出電壓的過沖。
[0050]并且，該電路簡單，軟啟動時間常數(shù)容易根據(jù)開關(guān)電源功率級別的大小而隨意設計，也容易集成在PWM控制器內(nèi)部。
[0051]第二實施例
[0052]如圖6所示，為本發(fā)明軟啟動電路的第二實施例的電路原理圖，一種軟啟動電路，與第一實施例的不同之處在于，采用P溝道MOS管MP替代PNP三極管Tl，其具體連接關(guān)系是，
[0053]電源輸入端Vcc經(jīng)電阻Rss分別與電容Css的正極及MOS管MP的柵極連接，電容Css的負極接地端GND，MOS管MP的漏極接地端GND，MOS管MP的源極接鉗位端CV ；
[0054]電源輸入端Vcc還經(jīng)反接二極管DO與電容Css的正極連接，即電源輸入端Vcc與二極管DO的陰極連接，二極管DO的陽極與電容Css的正極連接。
[0055]該軟啟動電路的控制步驟如下:
[0056]在上電啟機的輸出電壓Vqut上升階段，軟啟動電容的電壓小，使MOS管MP導通，從而限制電壓反饋端電壓的上升，讓FB端流出的電流主要經(jīng)MOS管MP流回地端；同時，該電流經(jīng)電阻Rss對電容Css進行充電；
[0057]在電容Css端電壓逐漸上升時，MOS管MP源極的電壓跟隨柵極電壓的變化而變化，即鉗位端CV的電壓Vfb跟隨電容Css端電壓的變化而變化，以在輸出電壓Vtot的逐漸上升過程中，使PWM控制器的占空比從零逐漸增加，且FB端的電壓Vfb逐漸上升。
[0058]在輸出電壓Vqut達到穩(wěn)態(tài)值后，MOS管MP處于反偏截止狀態(tài)，軟啟動電路不再起作用。在電源斷電時，由二極管DO泄放電容Css上的電荷，從而使開關(guān)電源在連續(xù)的快速開關(guān)機狀態(tài)下，軟啟動電路也能正常工作。。
[0059]雖然選用三極管成本低，但是為了使得通過三極管Tl基極的電流對軟啟動時間常數(shù)的影響小，需要將電阻RSS設計得小一些，從而使電容CSS的充電電流主要由通過電阻RSS的電流決定，而受PNP三級管Tl的基極電流影響小。采用P溝道MOS管MP后，不存在基極電流，則軟啟動時間完全由RSS和CSS決定。
[0060]第三實施例
[0061]本發(fā)明的軟啟動電路也很容易集成在PWM控制器的內(nèi)部，如圖7所示，為本發(fā)明軟啟動電路的第三實施例的電路原理圖，一種軟啟動電路，與第一實施例的不同之處在于，用電流源替代偏置電阻RSS，用P溝道MOS管MP替代PNP三極管Tl，并增加N溝道MOS管MN，即該軟啟動電路包括軟啟動端SS、電流源、使能信號控制邏輯、P溝道MOS管MP和N溝道MOS管MN,其具體連接關(guān)系是，
[0062]電流源分別與軟啟動端SS、MOS管麗的漏極及MOS管MP的柵極連接，MOS管麗的柵極與使能信號控制邏輯連接，MOS管MN的源極接地；
[0063]MOS管MP的源極與FB端連接，MOS管MP的漏極接地。
[0064]該軟啟動電路的控制步驟如下:
[0065]在上電啟機的輸出電壓VOUT上升階段，軟啟動電容的電壓小，使MOS管MP導通，從而限制電壓反饋端電壓的上升，讓FB端流出的電流主要經(jīng)MOS管MP流回地端；同時，電流源所提供的電流I,ef在MOS管MN關(guān)斷時經(jīng)軟啟動端SS輸出，提供給外置的電容Css充電。軟啟動端SS可外接電容Css,軟啟動端SS的電位即電容Css端電壓。
[0066]在電容Css的端電壓逐漸上升時，MOS管MP的源極電壓跟隨柵極電壓的變化而變化，即MOS管MP的源極電壓Vfb跟隨電容Css端電壓的變化而變化，以在輸出電壓Vqut的逐漸上升過程中，使PWM控制器的占空比從零逐漸增加，且FB端的電壓Vfb逐漸上升。
[0067]在輸出電壓Vqut達到穩(wěn)態(tài)值后，MOS管MP處于反偏截止狀態(tài)，軟啟動電路不再起作用。
[0068]在PWM控制器芯片剛啟動時，使能信號控制邏輯輸出高電平信號，使MOS管麗導通以初始化電容Css的電壓為零伏特。一小段時間過后，使能信號控制邏輯輸出變?yōu)榈碗娖?，MOS管麗關(guān)斷，電流源所提供的基準電流i,ef Wpwm控制器的ss端口流出給外置的電容Css充電，以使FB端的電壓跟隨著電容Css端電壓的增加而逐漸增加。所以，只要根據(jù)開關(guān)電源的功率等級和輸出電容的大小計算所需要的軟啟動時間Tss后，設定PWM控制器外置的電容Css的大小便可。由于在集成電路中很容易產(chǎn)生一個基準電流IMf，該電路的其他器件也很容易集成在PWM控制器的內(nèi)部。
[0069]第四實施例
[0070]如圖8所示，為本發(fā)明軟啟動電路的第四實施例的電路原理圖，一種軟啟動電路，與第三實施例的不同之處在于，將電容Css集成于PWM控制器內(nèi)部，即該軟啟動電路包括軟啟動電流控制電路、電容Css、使能信號控制邏輯、P溝道MOS管MP和N溝道MOS管MN，其具體連接關(guān)系是，
[0071 ] 軟啟動電流控制電路分別與電容Css的正極、MOS管MN的漏極及MOS管MP的柵極連接，電容Css的負極接地；M0S管MN的柵極與使能信號控制邏輯連接，MOS管MN的源極接地；
[0072]MOS管MP的源極與FB端連接，MOS管MP的漏極接地。
[0073]該軟啟動電路的控制步驟如下:
[0074]在上電啟機的輸出電壓Vqut上升階段，軟啟動電容的電壓小，使MOS管MP導通，從而限制電壓反饋端電壓的上升，讓FB端流出的電流主要經(jīng)MOS管MP流回地端；同時，該軟啟動電流控制電路提供一個非常小的平均電流在MOS管MN關(guān)斷時給電容Css充電。
[0075]在電容Css的端電壓逐漸上升時，MOS管MP的源極電壓跟隨柵極電壓的變化而變化，即MOS管MP的源極電壓Vfb跟隨電容Css端電壓的變化而變化，以在輸出電壓Vqut的逐漸上升過程中，使PWM控制器的占空比從零逐漸增加，且FB端的電壓Vfb逐漸上升。
[0076]在輸出電壓Vqut達到穩(wěn)態(tài)值后，MOS管MP處于反偏截止狀態(tài)，軟啟動電路不再起作用。
[0077]與實施例三相比，本實施例的軟啟動電路完全集成在控制芯片內(nèi)部。由于芯片內(nèi)部難以集成大容值的電容，軟啟動電壓的產(chǎn)生由軟啟動控制電路和電容Css共同完成。軟啟動控制電路的目的是為了提供一個非常小的平均電流給電容Css充電，它可以是現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生微電流源的控制電路，也可以是電流脈沖的數(shù)字式控制電路。這種完全內(nèi)置在PWM控制器內(nèi)部的軟啟動電路，雖然軟啟動時間是固定的，但是進一步簡化了 PWM控制器外圍的電路，提高了可靠性和集成度。
[0078]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出的是，上述優(yōu)選實施方式不應視為對本發(fā)明的限制。對于本【技術(shù)領域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍，這里不再用實施例贅述，如在本發(fā)明的軟啟動電路的基礎上，通過集成電路內(nèi)電路的等效變換器件進行功能替換等，本發(fā)明的保護范圍應當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種軟啟動方法，用于PWM控制器集成電路，所述PWM控制器具有電壓反饋端，其特征在于:所述軟啟動方法的控制步驟如下， 在上電啟機的輸出電壓上升階段，供電電源提供一個很小的電流給軟啟動電容充電，同時，軟啟動電容上的電壓小，使晶體管導通，從而限制電壓反饋端電壓的上升； 在軟啟動電容的端電壓逐漸上升時，晶體管輸出端的電壓跟隨軟啟動電容的端電壓，以在輸出電壓上升時，使PWM控制器的占空比從零逐漸增加，且電壓反饋端的電壓逐漸上升。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟啟動方法，其特征在于:所述晶體管選用PNP型三極管；所述晶體管輸出端的電壓跟隨軟啟動電容的端電壓，是三極管發(fā)射極的電壓跟隨軟啟動電容的端電壓；所述軟啟動電路在輸出電壓達到穩(wěn)態(tài)值后，PNP型三極管處于反偏截止狀態(tài)，軟啟動電路不再起作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟啟動方法，其特征在于:所述晶體管選用P溝道MOS管；所述晶體管輸出端的電壓跟隨軟啟動電容的端電壓，是P溝道MOS管的源極電壓跟隨軟啟動電容的端電壓；所述軟啟動電路在輸出電壓達到穩(wěn)態(tài)值后，P溝道MOS管處于反偏截止狀態(tài)，軟啟動電路不再起作用。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的軟啟動方法,其特征在于:所述軟啟動方法,還包括在電源斷電時，由二極管迅速泄放軟啟動電容上的電荷，從而使開關(guān)電源在連續(xù)的快速開關(guān)機狀態(tài)下，軟啟動電路也能正常工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟啟動方法，其特征在于:所述晶體管采用P溝道MOS管和N溝道MOS管，所述P溝道MOS管由軟啟動電容控制導通，所述N溝道MOS管由使能信號控制邏輯控制，在N溝道MOS管關(guān)斷時，軟啟動控制電路產(chǎn)生的微小電流對軟啟動電容進行充電；所述晶體管輸出端的電壓跟隨軟啟動電容端電壓，是P溝道MOS管的源極電壓跟隨軟啟動電容的端電壓。
6.一種軟啟動電路，適用于帶PWM控制器的開關(guān)電源電路，所述PWM控制器具有電壓反饋端，其特征在于:所述軟啟動電路包括， 軟啟動單元，在上電啟機的輸出電壓上升階段，供電電源提供一個很小的電流給軟啟動電容充電，同時，軟啟動電容上的電壓小，使晶體管導通，從而限制電壓反饋端電壓的上升；在軟啟動電容的端電壓逐漸上升時，晶體管輸出端的電壓跟隨軟啟動電容的端電壓，以在輸出電壓上升時，使PWM控制器的占空比從零逐漸增加，且電壓反饋端的電壓逐漸上升。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軟啟動電路，其特征在于: 所述軟啟動單元，包括電源輸入端、鉗位端、地端、電阻、PNP型三極管和軟啟動電容,所述電源輸入端經(jīng)電阻分別與軟啟動電容的正極及PNP型三極管的基極連接，軟啟動電容的負極接地端，所述PNP型三極管的集電極接地端，PNP型三極管的發(fā)射極接鉗位端； 所述軟啟動電路還包括泄放單元，所述泄放單元包括二極管，所述電源輸入端經(jīng)反接二極管與軟啟動電容的正極連接，即電源輸入端與二極管的陰極連接，二極管的陽極與軟啟動電容的正極連接，用以在電源輸入端斷電后，由二極管迅速泄放軟啟動電容上的電荷。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軟啟動電路，其特征在于: 所述軟啟動單元，包括電源輸入端、鉗位端、地端、電阻、P溝道MOS管和軟啟動電容,所述電源輸入端經(jīng)電阻分別與軟啟動電容的正極及P溝道MOS管的柵極連接，軟啟動電容的負極接地端，P溝道MOS管的漏極接地端，P溝道MOS管的源極接鉗位端； 所述軟啟動電路還包括泄放單元，所述泄放單元包括二極管，所述電源輸入端經(jīng)反接二極管與軟啟動電容的正極連接，即電源輸入端與二極管的陰極連接，二極管的陽極與軟啟動電容的正極連接，用以在電源輸入端斷電后，由二極管迅速泄放軟啟動電容上的電荷。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軟啟動電路，其特征在于: 所述軟啟動單元，包括軟啟動端、鉗位端、電流源、P溝道MOS管和N溝道MOS管,所述電流源分別與軟啟動端、N溝道MOS管的漏極及P溝道MOS管的柵極連接，N溝道MOS管的柵極與使能信號控制邏輯連接，N溝道MOS管的源極接地，P溝道MOS管的源極與電壓反饋端連接，P溝道MOS管的漏極接地。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軟啟動電路，其特征在于: 所述軟啟動單元，包括軟啟動電流控制電路、使能信號控制邏輯、P溝道MOS管、N溝道MOS管和軟啟動電容，所述軟啟動電流控制電路分別與軟啟動電容的正極、N溝道MOS管的漏極及P溝道MOS管的柵極連接，軟啟動電容的負極接地；N溝道MOS管的柵極與使能信號控制邏輯連接，N溝道MOS管的源極接地；P溝道MOS管的源極與電壓反饋端連接，P溝道MOS管的漏極接地。
【文檔編號】H02M1/36GK104135146SQ201410366541
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】唐盛斌 申請人:廣州金升陽科技有限公司