TW200828800A - Soft-start apparatus for power supply - Google Patents

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200828800 九、發明說明： - 【發明所屬之技術領域】 - 本發明涉及一種電源裝置，特別涉及一種電源軟啟動 裝置。 【先前技術】 開關電源以其體積小、性能好和使用方便的特點，在 通訊、網路、工業控制和消費性電子產品等領域得到廣泛 广應用。開關電源在電路中用於為電路的工作提供電能，是 "電路工作最基礎的要求。 開關電源的輸入電路通常採用電橋整流加電容濾波的 形式。在輸入電路合閘瞬間，由於輸入濾波電容的初始電 壓為零，輸入濾波電容迅速充電，形成很大的瞬時衝擊電 流，也稱為浪湧電流，該衝擊電流遠大於穩態輸入電流。 如圖1所示，大功率開關電源輸入採用較大容量的濾波電 容，其衝擊電流可達100A。在開關電源接通的瞬間:如此 C.大的衝擊電流往往會導致後續電路的損壞，如濾波電容， 造成開關電源無法正常工作。因此，開關電源中需設置防 止衝擊電流的軟啟動電路，以保證開關電源的正常可靠的 運行。 如圖2所示，其為傳統的採用熱敏電阻的軟啟動電 路。熱敏電阻R1的-端與整流器D1的正輸出端相連，熱 敏電阻R1的另一端與電解電容C1的正極相連，電解電容 的負極與整流器01的負輸出端相連。交流電藉由整流 器D1整流為直流電後，藉由熱敏電阻Rl給電解電容以 200828800 充電。熱敏電阻R1具有倉溫痄在杳冬μ ^ 貝度係數特性，其電阻值隨著 溫度的升高而迅速減小，因此在電源接通的瞬間，敎敏電 阻R1的阻值較大，起到限制衝擊電流的作用。隨著流過 熱敏電阻R1電流量逐漸增加，熱敏電阻Ri溫度升高，其 阻值則變小，電路趨於正常工作狀態。然而採用熱敏電阻 R1防止衝擊電流-般適用於小功率開關電源。由於熱敏電 阻R1的熱慣性，重新恢復高阻值狀態需要一定時間。所 以，當電源斷電後又需要很快接通的情況，便起不到限制 衝擊電流的作用。此外，實際工作中，熱敏電阻以容易 被燒壞，整個電路無法工作。 【發明内容】 有鑒於此，有必要提供一種穩定的電源軟啟動裝置。 一種電源軟啟動裝置包括電源輸入端、分壓調節電 路、第一延時電路、第一開關電路、第二延時電路、第二 開關電路和電源輸出端，該分壓調節電路用於將來自該電 源輸入端的輸入電流導向該第一延時電路，並為該第一開 關電路提供第-開啟電壓；該第一延時電路用於接收該輸 入電流進行延時動作；該第一開關電路用於在該第一延時 電路延時動作完成|，接收該第一開啟電壓並打開，同時 將該輸入電流導向該第二延時電路並為該第二開關電路提 供第二開啟電壓；該第二延時電路用於接收該輸入電流進 仃延時動作；該第二開關電路用於在該第二延時電路延時 動作完成後，接收該第二開啟電壓並打開，同時將該輸入 電流導向該電源輸出端以輸出。 200828800 如上所述’電流流經電源軟啟動裝置時，需要經過二 次延時才能輸出，若輸入電流的瞬間存在衝擊電流，該衝 擊電流會在該二次延時中消耗，而不會直接從電源輸出端 輸，，以保障後續電路的正常工作。斷電後第一開關電路 和第二開關電路因為沒有開啟電壓的輸入而關閉，為下一 次通電做好準備。 【實施方式】 如圖3所示，一較佳實施例的電源軟啟動裝置包括 電源輸入端1〇〇、分壓調節電路11〇、第一延時電路13〇、 第一開關電路150、第二延時電路17〇、第二開關電路19〇 和電源輸出端200。 電源輸入端1〇〇分別與分壓調節電路11〇、第一開關 電路150和第一開關電路19〇相連。第一延時電路與 ^壓調節電路110相連。第一開關電路15〇分別與分壓調 節電路110、第二延時電路170和第二開關電路19〇相連。 電源輸出端200與第二開關電路19〇相連。電源軟啟動裝 置1〇初始狀態時，第一開關電路150和第二開關電路19〇 均處於關閉狀態，也即斷開狀態，電流不能直接從電源輸 入端100流向電源輸出端2〇〇。 一法分壓調節電路11〇用於將來自電源輸入端1〇〇的輸入 ，抓導向第一延時電路13〇，並為第一開關電路15〇提供 第厂開啟電壓。第一延時電路13〇用於接收所述輸入電流 進2延時動作。第一開關電路15〇用於在第一延時電路13〇 延時動作完成後，接收所述第一開啟電壓並打開（導通）， 200828800 同時將輸入電流導向第二延時電路170並為第二開關電路 190提供第二開啟電壓。第二延時電路170用於接收所述 輸入電流進行延時動作。第二開關電路190用於在第二延 時電路170延時動作完成後，接收所述第二開啟電壓並打 開，同時將所述輸入電流導向電源輸出端200以輸出。輸 入電流斷電後，第一開關電路150和第二開關電路190由 於沒有開啟電壓的提供而關閉，為下一次的通電做好準備。 請參閱圖4，其為電源軟啟動裝置10的具體電路圖。 分壓調節電路110包括電性串聯的分壓電阻R10和可變電 阻W10，其中分壓電阻R10的一端與電源輸入端100相 連，另一端與可變電阻W10 —固定端相連；可變電阻W10 的另一固定端與第一延時電路130相連，可變電阻W10的 活動端與第一開關電路150相連。 第一延時電路130包括相互並聯的第一濾波電容 C10、穩壓管D10和第一電解電容C11。其中第一濾波電 容C10的一端、穩壓管D10的負極以及第一電解電容C11 的正極共同連接，並同時與可變電阻W10的一端相連；第 一濾波電容C10的另一端、穩壓管D10的正極以及第一電 解電容C11的負極共同接地。 第一開關電路150包括輸入電阻R11、上拉電阻R12 和NPN型三極管T10。其中輸入電阻R11的一端與可變電 阻W10的活動端相連，輸入電阻R11的另一端與三極管 T10的基極相連；上拉電阻R12的一端與電源輸入端100 相連，上拉電阻R12的另一端與三極管T10的集電極相 200828800 連，二極管T10的發射極分別與第二延時電路17〇和第二 —開關電路190相連。 ， 第二延時電路170包括相互並聯的第二濾波電容 C12、下拉電阻R13和第二電解電容C13。其中第二濾波 電容C12的一端、下拉電阻R13的一端以及第二電解電容 C13的正極共同相連，並同時與三極管T1〇的發射極相 連，第二濾波電容C12的另一端、下拉電阻R13的另一端 ^以及第二電解電容C13的負極共同接地。 第二開關電路190為一 m〇S管Ql〇。MOS管Qi〇的 漏極與電源輸入端1〇〇相連，MOS管Ql〇的柵極與三極管 T10的發射極相連’ MOS管Q10的源極與電源輪出端20Q 相連，為防止電流從MOS管Q10的漏極直接流入襯底（帶 箭頭的引腳），本實施例將MOS管Q10的襯底與源極相 連，也可以將襯底連接到最低電位上。 電流從電源輸入端100輸入後的短時間内，由於三極 ( 管T10和MOS管Q10都處於截止狀態，電流只能透過分 壓電阻R10和可變電阻W10對第一電解電容C11充電。 充電初始階段，由於分壓電阻R10以及部分可變電阻W10 的分壓，使A點的電壓不足以使三極管T10導通。隨著第 一電解電容C11的充電，第一電解電容C11兩端的電壓逐 漸升高’ A點的電壓也逐漸升高。當A點的電壓升高到三 極管T10的導通電壓時，三極管T10導通。 穩壓管D10用於保護第一電解電容C11，防止第一電 解電容C11兩端電壓過高導致擊穿損壞。當第一電解電容 11 200828800 C11兩端的電壓達到穩壓管D10的反向擊穿電壓時，穩壓 管D10反嚮導通，以避免第一電解電容C11兩端電壓的進 .一步增高。第一濾波電容C10用於濾除電流中的雜波。 三極管T10導通後，從電源輸入端100輸入的電流經 由上拉電阻R12對第二電解電容C13充電。三極管T10導 通後，B點的電壓隨著第二電解電容C13的充電逐漸增 加。當B點的電壓增加到MOS管Q10的開啟電壓時，MOS 管Q10開始導通，從電源輸入端100輸入的電流經由MOS " 管Q10流向電源輸出端200。基於MOS管Q10的開關特 性，在MOS管Q10的導通期間，MOS管Q10柵極的電壓 大小控制著流過漏極和源極的電流大小。MOS管Q10開始 導通後，隨著第二電解電容C13的繼續充電，B點的電壓 繼續增大，使得流過漏極和源極的電流也逐漸增大。 第二濾波電容C12用於濾除電流中的雜波。下拉電阻 R13用於在斷電後第一電解電容C11和第二電解電容C13 f 的放電，為下一次的電源輸出做好準備。電路斷電後，第 一電解電容C11透過可變電阻W10、輸入電阻R11和下拉 電阻13與地連接，進行放電；第二電解電容C13與下拉 電阻13形成回路，並進行放電。 請參閱圖5，其為電源軟啟動裝置10的輸入電流300 和輸出電流301的曲線示意圖’從圖中可以看出，輸入電 流300的開始階段有一個衝擊電流，輸出電流301比輸入 電流300出現的要晚，且輸入電流301為逐漸增加，最終 達到平穩狀態。請同時參閱圖6，其為電源軟啟動裝置10 12 200828800 的輸入電壓500和輸出電壓501的曲線示意圖，由於輸出 -電流3〇〇的開始階段存在一個衝擊電流，使得輸入電壓5〇〇 "開始較高，當衝擊電流過去後，輸出電流300再逐漸降低 到平穩狀態。輸出電壓501則與輸出電流300相對應，逐 漸升高到平穩狀態。 上述電源軟啟動裝置10,藉由第一電解電容C11和第 二電解電容C13的二階充電延時，並同時配合使用二個開 (關元件··三極管T10和MOS管Q10,使得輸入電流中^ 衝擊電流不會直接從電源輸出端200輸出，而在兩個延時 階&消耗，從而避免了衝擊電流對後續電路的損害。另外， 由於MOS管Q10的開關特性，通過其電流的大小隨著第 一電解電容C13充電的增加而增加，因此電源輸出端2〇〇 的輸出電流是逐漸增大，有效的保障後續電路的穩定工 作。電源軟啟動裝置10還可以藉由對可變電阻wl〇的調 節，控制第一電解電容C11的延時時間，以控制電源輸出 {端2〇〇的輸出。其中，本實施例的三極管T1〇和M〇s管 Q10僅為壓控開關元件的舉例，開關特性係藉由其一端的 電壓來控制其另外兩端的導通和截止，且三極管包括NpN 型和PNP型，MOS管包括N溝道型和p溝道型，其均能 貝現開關功能，只是對輸入電壓的要求不同。因此，本實 施例中的三極管T10和M0S管Q1〇可由其中的任意一種 代替’並對應調整相關電路。 【圖式簡單說明】 圖1為衝擊電流示意圖。 13 200828800 圖2為常用電源軟啟動電路原理圖。 圖3為一較佳實施例的電源軟啟動裝置原理框圖。 圖4為圖3所示的電源軟啟動裝置原理圖。 圖5圖3所示的電源軟啟動裝置之電流曲線示意圖 圖6圖3所示的電源軟啟動裝置之電壓曲線示意圖 【主要元件符號說明】 電源軟啟動裝置 10 分壓電阻 R10 可變電阻 W10 第一濾波電容 C10 穩壓管 D10 第一電解電容 C11 輸入電阻 R11 上拉電阻 R12 三極管 T10 第二濾波電容 C12 下拉電阻 R13 第二電解電容 C13 MOS 管 Q10 電源輸入端 100 、 分壓調節電路 110 第一延時電路 130 第一開關電路 150 第二延時電路 170 第二開關電路 190 電源輸出端 200 輸入電流 300 輸出電流 301 輸入電壓 500 輸出電壓 501 14

Claims (1)

1. 200828800 十、申請專利範圍 1· 一種電源軟啟動裝置，其包括電源輸入端、分壓調節電 路、第一延時電路、第一開關電路、第二延時電路、第 二開關電路和電源輪出端，該分壓調節電路用於將來自 該電源輸入端的輪入電流導向該第一延時電路，並為該 第一開關電路提供第一開啟電壓；該第一延時電路用於 接收該輸入電流進行延時動作；該第一開關電路用於在 & 該第一延時電路延時動作完成後，接收該第一開啟電壓 並打開，同時將該輸入電流導向該第二延時電路並為該 第二開關電路提供第二開啟電壓；該第二延時電路用於 接收該輸入電流進行延時動作；該第二開關電路用於在 該第二延時電路延時動作完成後，接收該第二開啟電壓 並打開，同時將該輸入電流導向該電源輸出端以輸出。 2·如申請專利範圍第i項所述之電源軟啟動裝置，其中該 分壓調節電路是藉由電阻分壓的形式實現。 i 3·如申請專利範圍第i項所述之電源軟啟動裝置，其中該 第一延時電路和該第二延時電路的延時是藉由電容= 4. 如申請專利範圍第i項所述之電源軟啟動裝置，其中錢 開關電路和該第二開關電路的打開和關閉是藉= 壓控開關元件來實現。 5. 如申請專利範圍第ί項所述之電源軟啟動裝置，其中該 分壓調節電路包括可變電阻，該可蠻 爻罨阻一固定盥該電 源輸入端端相連，該可變電阻的另— ^ 固疋端與該第一延 15 200828800 :電：：連，該可變電阻的活動端與該第—開關電路相 可變電阻的調節控制該第—開關電路的輸 入電壓。 6·如申明專利範圍第5項所述之電源軟啟動装置，該 第一延時電路包括第一電解電 八" 币电解冤今，該弟一電解電容的正 托：：可變電阻的-固定端相連，該第-電解電容的負 "接地’該第-電解電容藉由自身的充電實現延時。 7·，申請專利範圍第6項所述之電源軟啟動裝置，其中該 f延4電路還包括與該第—電解電容並聯的穩壓 官穩壓管的負極與該第—電解電容的正極相連，該 穩壓管的正極接地，用於限制該第一電解電容兩端的電 壓。 8·如申請專利範圍第6項所述之電源軟啟動裝置，其中該 第一延時電路還包括與該第一電解電容並聯的第一濾 波電容，用於濾除電流中的雜波。 心 (9.如申請專利範圍第5項所述之電源軟啟動裝置，其中該 第一開關電路包括上拉電阻和三極f，該三極管的基極 與該可變電阻的活動端相連，該三極管的集電極藉由該 上拉電阻與該電源輸入端相連，該三極管的發射極分別 與該第二延時電路和該第二開關電路相連。 10·如申請專利範圍第9項所述之電源軟啟動襞置，其中 該第一開關電路還包括輸入電阻，其連接於該三極管的 基極和該可變電阻的活動端之間。 11·如申請專利範圍第9項所述之電源軟啟動裝置，其中 16 200828800 該第二延時電路包括相互並聯的下拉電阻和第二電解 電容，該下拉電阻的一端以及該第二電解電容的正極共 同與該二極管的發射極相連，·該下拉電阻的另一端以及 該第二電解電容的負極共同接地。 12·如申請專利範圍第n項所述之電源軟啟動裴置，其中 該第二延时电路还包括与該第二电解电容并联的第二 滤波电容，用于滤除电流中的杂波。 13·如申請專利範圍第9項所述之電源軟啟動裝置，其中 該第二開關電路為MOS管，該M0S管的漏極鱼該電 源輸入端相連，該MOS管的栅極與該三極管的發射: 相連，該MOS管的源極與該電源輸出端相連。、°