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CN109687700A - 一种dc-dc变换器快恢复软启动电路及启动方法 - Google Patents

一种dc-dc变换器快恢复软启动电路及启动方法 Download PDF

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CN109687700A
CN109687700A CN201910145281.2A CN201910145281A CN109687700A CN 109687700 A CN109687700 A CN 109687700A CN 201910145281 A CN201910145281 A CN 201910145281A CN 109687700 A CN109687700 A CN 109687700A
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China
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capacitor
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soft starting
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戴晓龙
张廷银
徐成焱
沈忱
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Shandong Chaoyue CNC Electronics Co Ltd
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Shandong Chaoyue CNC Electronics Co Ltd
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Abstract

本发明特别涉及一种DC‑DC变换器快恢复软启动电路及启动方法。该DC‑DC变换器快恢复软启动电路及启动方法,包括软启动电路,光耦反馈环路和PWM控制器,所述软启动电路连接到DC‑DC变换器输出端,所述软启动电路,PWM控制器和DC‑DC变换器输出端均连接到光耦反馈环路。该DC‑DC变换器快恢复软启动电路及启动方法,可以有效防止在DC‑DC变换器短路恢复过程中导致的软启动模块失效,进而引起输入浪涌电流过大而重新触发短路保护系统,使系统无法恢复正常工作状态的问题,适用于光耦反馈的DC‑DC电源系统。

Description

一种DC-DC变换器快恢复软启动电路及启动方法
技术领域
本发明涉及电路设计技术领域,特别涉及一种DC-DC变换器快恢复软启动电路及启动方法。
背景技术
DC-DC(Direct Current,直流电源,简称DC)转换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器。DC-DC转换器分为三类:升压型DC-DC转换器、降压型DC-DC转换器以及升降压型DC-DC转换器。实际使用中,根据需求可采用三类控制。
PWM(Pulse Width Modulation)控制技术是对脉冲的宽度进行调制的技术,即通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来等效的获得所需要的波形(含形状和幅值)。PWM控制型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下,通过电压反馈调整其占空比,从而达到稳定输出电压的目的。PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声,具有即使长时间使用,尤其小负载时具有耗电小的优点。
因此开关电源一般都采用脉冲宽度调制(PWM)技术,其特点是频率高,效率高,功率密度高,可靠性高。然而,由于其开关器件工作在高频通断状态,高频的快速瞬变过程本身就是一电磁骚扰(EMD)源,它产生的EMI信号有很宽的频率范围,又有一定的幅度。若把这种电源直接用于数字设备,则设备产生的EMI信号会变得更加强烈和复杂。
PFM(Pulse frequency modulation)控制技术是对脉冲的频率进行调制的技术。与PWM控制型相比,PFM控制型的输出电流小,但是因PFM控制的DC-DC变换器在达到设定电压以上时就会停止动作,所以消耗的电流就会变得很小。因此,消耗电流的减少可改进低负荷时的效率。PWM控制型在低负荷时虽然效率较逊色,但是因其纹波电压小,且开关频率固定,所以噪声滤波器设计比较容易,消除噪声也较简单。
若需同时具备PFM控制型与PWM控制型的优点的话,可选择PWM/PFM切换控制式DC/DC变换器。
PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制,且在重负载时自动转换到PWM控制。目前DC-DC转换器广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。在电路类型分类上属于斩波电路。
常规DC-DC变换器的软启动电路与短路保护电路连接在变压器初级电路中。当系统进入短路状态时,触发短路保护电路,此时PWM控制器的FB引脚拉低,脉宽调制器的驱动输出被禁止,输出电压降为0V。但此时系统初级侧PWM控制器供电正常,软启动电路未重置。当输出短路状态消除之后,短路保护解除,PWM控制器的FB引脚抬高,由于软启动电路未重置,系统恢复工作时浪涌电流无法得到抑制。若浪涌电流过大会引起系统再次触发短路保护电路导致DC-DC变换器重复进入保护状态无法恢复正常。
基于上述情况,本发明设计了一种DC-DC变换器快恢复软启动电路及启动方法。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的缺陷,提供了一种简单高效的DC-DC变换器快恢复软启动电路及启动方法。
本发明是通过如下技术方案实现的:
一种DC-DC变换器快恢复软启动电路及启动方法,其特征在于:包括软启动电路,光耦反馈环路和PWM控制器,所述软启动电路连接到DC-DC变换器输出端,所述软启动电路,PWM控制器和DC-DC变换器输出端均连接到光耦反馈环路。
所述软启动电路包括电阻R1,电阻R2,电容C2,电容C3,三极管Q1和二极管D3,所述二极管D3与电容C2并联后与电阻R1、电阻R2串联,所述电阻R1输出端还连接有三极管Q1;三极管Q1的基极连接电阻R2输出端,集电极连接电阻R1输出端,发射极连接到光耦反馈环路;所述三极管Q1的发射极还连接有电容C3,电容C3另一端等电位接地;所述二极管D3与电容C2并联后负极串联电阻R1和电阻R2,正极等电位接地。
所述电阻R1输出端通过电容C1等电位接地。
所述三极管Q1发射极与光耦反馈环路之间连接有电阻R3。
所述光耦反馈环路包括光耦U2,所述光耦U2的发光二极管正极通过电阻R3连接到软启动电路;所述光耦U2的发光二极管正负极之间并联有电阻R4;所述光耦U2的发光二极管负极还连接有二极管D4,二极管D4负极与光耦U2的发光二极管负极相连,正极等电位接地;所述光耦U2的发光二极管负极还串联有电阻R5和电容C4,电容C4等电位接地;所述光耦U2的发光二极管负极通过电容C5等电位接地。
所述DC-DC变换器输出端火线上串联有电阻R6和电阻R7,电阻R6和电阻R7输出端均等电位接地。
所述PWM控制器的FB引脚和脉宽调制器驱动引脚均连接到光耦U2的三极管集电极,所述光耦U2的三极管发射极接地。
本发明DC-DC变换器快恢复软启动电路的启动方法,其特征在于:当DC-DC变换器首次上电启动时,DC-DC变换器输出端由于初级电压变化而产生感应电压,此时电容C2通过电阻R1和电阻R2进行充电;上电初期电容C2近似于短路,三极管Q1的基极电压为0V,三极管Q1截止;光耦U2的供电端通过电阻R3连接三极管Q1的发射极,此时由于三极管Q1的发射极电压为开路状态,光耦U2无法工作,光耦反馈环路无法正常工作,此时输出电压为0V;
当电容C2充电至三极管Q1基极的开启电压之后,三极管Q1发射极与集电极导通,电容C3开始充电;电容C3充电结束后光耦U2上电,光耦反馈环路开始工作,此时输出电压启动完成,DC/DC变换器正常工作。
当DC/DC变换器输出短路时,短路保护系统拉低PWM控制器FB引脚电压,脉宽调制器驱动引脚输出被禁止,驱动输出电压降为0V,此时电容C2电压也降为0V,三极管Q1截止,光耦U2的供电降为0V,软启动电路自动重置;
当短路状态消除后,PWM控制器FB引脚电压抬高,此时脉宽调制器驱动引脚开始输出,DC-DC变换器输出端由于初级电压变化而产生感应电压,与DC/DC变换器首次上电启动时相同,软启动电路开始工作,起到短路保护结束后输出电压软启动及抑制输入浪涌电流的作用。
本发明的有益效果是:该DC-DC变换器快恢复软启动电路及启动方法,可以有效防止在DC-DC变换器短路恢复过程中导致的软启动模块失效,进而引起输入浪涌电流过大而重新触发短路保护系统,使系统无法恢复正常工作状态的问题,适用于光耦反馈的DC-DC电源系统。
附图说明
附图1为本发明DC-DC变换器快恢复软启动电路示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图和实施例,对本发明进行详细的说明。应当说明的是,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
该DC-DC变换器快恢复软启动电路,包括软启动电路,光耦反馈环路和PWM控制器,所述软启动电路连接到DC-DC变换器输出端,所述软启动电路,PWM控制器和DC-DC变换器输出端均连接到光耦反馈环路。
所述软启动电路包括电阻R1,电阻R2,电容C2,电容C3,三极管Q1和二极管D3,所述二极管D3与电容C2并联后与电阻R1、电阻R2串联,所述电阻R1输出端还连接有三极管Q1;三极管Q1的基极连接电阻R2输出端,集电极连接电阻R1输出端,发射极连接到光耦反馈环路;所述三极管Q1的发射极还连接有电容C3,电容C3另一端等电位接地;所述二极管D3与电容C2并联后负极串联电阻R1和电阻R2,正极等电位接地。
所述电阻R1输出端通过电容C1等电位接地。
所述三极管Q1发射极与光耦反馈环路之间连接有电阻R3。
所述光耦反馈环路包括光耦U2,所述光耦U2的发光二极管正极通过电阻R3连接到软启动电路;所述光耦U2的发光二极管正负极之间并联有电阻R4;所述光耦U2的发光二极管负极还连接有二极管D4,二极管D4负极与光耦U2的发光二极管负极相连,正极等电位接地;所述光耦U2的发光二极管负极还串联有电阻R5和电容C4,电容C4等电位接地;所述光耦U2的发光二极管负极通过电容C5等电位接地。
所述DC-DC变换器输出端火线上串联有电阻R6和电阻R7,电阻R6和电阻R7输出端均等电位接地。
所述PWM控制器的FB引脚和脉宽调制器驱动引脚均连接到光耦U2的三极管集电极,所述光耦U2的三极管发射极接地。
该DC-DC变换器快恢复软启动电路的启动方法,当DC-DC变换器首次上电启动时,DC-DC变换器输出端由于初级电压变化而产生感应电压,此时电容C2通过电阻R1和电阻R2进行充电;上电初期电容C2近似于短路,三极管Q1的基极电压为0V,三极管Q1截止;光耦U2的供电端通过电阻R3连接三极管Q1的发射极,此时由于三极管Q1的发射极电压为开路状态,光耦U2无法工作,光耦反馈环路无法正常工作,此时输出电压为0V;
当电容C2充电至三极管Q1基极的开启电压之后,三极管Q1发射极与集电极导通,电容C3开始充电;电容C3充电结束后光耦U2上电,光耦反馈环路开始工作,此时输出电压启动完成,DC/DC变换器正常工作。
当DC/DC变换器输出短路时,短路保护系统拉低PWM控制器FB引脚电压,脉宽调制器驱动引脚输出被禁止,驱动输出电压降为0V,此时电容C2电压也降为0V,三极管Q1截止,光耦U2的供电降为0V,软启动电路自动重置;
当短路状态消除后,PWM控制器FB引脚电压抬高,此时脉宽调制器驱动引脚开始输出,DC-DC变换器输出端由于初级电压变化而产生感应电压,与DC/DC变换器首次上电启动时相同,软启动电路开始工作,起到短路保护结束后输出电压软启动及抑制输入浪涌电流的作用。

Claims (9)

1.一种DC-DC变换器快恢复软启动电路,其特征在于:包括软启动电路,光耦反馈环路和PWM控制器,所述软启动电路连接到DC-DC变换器输出端,所述软启动电路,PWM控制器和DC-DC变换器输出端均连接到光耦反馈环路。
2.根据权利要求1所述的DC-DC变换器快恢复软启动电路,其特征在于:所述软启动电路包括电阻R1,电阻R2,电容C2,电容C3,三极管Q1和二极管D3,所述二极管D3与电容C2并联后与电阻R1、电阻R2串联,所述电阻R1输出端还连接有三极管Q1;三极管Q1的基极连接电阻R2输出端,集电极连接电阻R1输出端,发射极连接到光耦反馈环路;所述三极管Q1的发射极还连接有电容C3,电容C3另一端等电位接地;所述二极管D3与电容C2并联后负极串联电阻R1和电阻R2,正极等电位接地。
3.根据权利要求2所述的DC-DC变换器快恢复软启动电路,其特征在于:所述电阻R1输出端通过电容C1等电位接地。
4.根据权利要求2或3所述的DC-DC变换器快恢复软启动电路,其特征在于:所述三极管Q1发射极与光耦反馈环路之间连接有电阻R3。
5.根据权利要求4所述的DC-DC变换器快恢复软启动电路,其特征在于:所述光耦反馈环路包括光耦U2,所述光耦U2的发光二极管正极通过电阻R3连接到软启动电路;所述光耦U2的发光二极管正负极之间并联有电阻R4;所述光耦U2的发光二极管负极还连接有二极管D4,二极管D4负极与光耦U2的发光二极管负极相连,正极等电位接地;所述光耦U2的发光二极管负极还串联有电阻R5和电容C4,电容C4等电位接地;所述光耦U2的发光二极管负极通过电容C5等电位接地。
6.根据权利要求5所述的DC-DC变换器快恢复软启动电路,其特征在于:所述DC-DC变换器输出端火线上串联有电阻R6和电阻R7,电阻R6和电阻R7输出端均等电位接地。
7.根据权利要求6所述的DC-DC变换器快恢复软启动电路,其特征在于:所述PWM控制器的FB引脚和脉宽调制器驱动引脚均连接到光耦U2的三极管集电极,所述光耦U2的三极管发射极接地。
8.根据权利要求1~6所述的DC-DC变换器快恢复软启动电路的启动方法,其特征在于:当DC-DC变换器首次上电启动时,DC-DC变换器输出端由于初级电压变化而产生感应电压,此时电容C2通过电阻R1和电阻R2进行充电;上电初期电容C2近似于短路,三极管Q1的基极电压为0V,三极管Q1截止;光耦U2的供电端通过电阻R3连接三极管Q1的发射极,此时由于三极管Q1的发射极电压为开路状态,光耦U2无法工作,光耦反馈环路无法正常工作,此时输出电压为0V;
当电容C2充电至三极管Q1基极的开启电压之后,三极管Q1发射极与集电极导通,电容C3开始充电;电容C3充电结束后光耦U2上电,光耦反馈环路开始工作,此时输出电压启动完成,DC/DC变换器正常工作。
9.根据权利要求8所述的DC-DC变换器快恢复软启动电路的启动方法,其特征在于:当DC/DC变换器输出短路时,短路保护系统拉低PWM控制器FB引脚电压,脉宽调制器驱动引脚输出被禁止,驱动输出电压降为0V,此时电容C2电压也降为0V,三极管Q1截止,光耦U2的供电降为0V,软启动电路自动重置;
当短路状态消除后,PWM控制器FB引脚电压抬高,此时脉宽调制器驱动引脚开始输出,DC-DC变换器输出端由于初级电压变化而产生感应电压,与DC/DC变换器首次上电启动时相同,软启动电路开始工作,起到短路保护结束后输出电压软启动及抑制输入浪涌电流的作用。
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