軟啟動電路的製作方法
2023-04-27 06:15:46 1
專利名稱：軟啟動電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及軟啟動電路領域，特別涉及一種應用於脈寬調製(Pulse-Width Modulation，簡稱PWM)控制器的軟啟動電路。
背景技術：
圖1為一種現有的採用不具軟啟動功能的PWM控制器的切換式電源供應器的電路 圖。請參見圖1，切換式電源供應器1包括電磁幹擾(ElectroMagnetichterference，簡稱 EMI)濾波器10、輸入整流濾波電路20、反激式(flyback)轉換器30和反饋電路40。交流 電源Vac經過EMI濾波器10濾除EMI噪聲之後，再通過輸入整流濾波電路20而產生直流 電壓Vdc。不具調整性的直流電壓Vdc通過反激式轉換器30轉換成具調整性的直流輸出電 壓Vout以提供至輸出負載。反饋電路40檢測輸出電壓Vout以控制反激式轉換器30來調 整輸出電壓Vout。反激式轉換器30包括變壓器31、開關32和輸出整流濾波電路33。變壓器31在 初級側具有初級繞組311，在次級側具有次級繞組312。初級繞組311的打點端耦接直流電 壓Vdc，初級繞組311的非打點端通過開關32接地，次級繞組312的打點端接地，次級繞組 312的非打點端耦接輸出整流濾波電路33的輸入端，輸出整流濾波電路33的輸出端送出輸 出電壓Vout。反激式轉換器30通過控制開關32的切換來調整直流電壓Vdc由變壓器31 的初級繞組311傳送到次級繞組312的能量，進而調整輸出電壓Vout。反饋電路40包括輸出檢測電路41、PWM控制器42和P麗控制器42所需外接的電 阻器421、423和425、輔助繞組313、整流濾波電路422和電容器424。輸出檢測電路41檢 測輸出電壓Vout而產生與輸出負載(或輸出電流)成正比的光耦電流Ic，例如輸出負載越 大則光耦電流Ic越小；反之，輸出負載越小則光耦電流Ic越大。PWM控制器42例如是型 號LD7575的集成電路，其具有啟動端HV、供電端VCC、閘極驅動輸出端OUT、電流檢測端CS、 電壓反饋端C0MP、接地端GND和工作頻率設定端RT。在直流電壓Vdc建立後，直流電壓Vdc 通過電阻器421產生啟動電流輸入PWM控制器42的啟動端HV，以建立PWM控制器42的供 電。在PWM控制器42的供電建立後，即由設在變壓器31初級側的輔助繞組313配合整流 濾波電路422通過供電端VCC供電給PWM控制器42，並關閉啟動端HV使電阻器421不會產 生功耗，其中輔助繞組313的打點端接地，輔助繞組313的非打點端耦接整流濾波電路422 的輸入端，整流濾波電路422的輸出端耦接供電端VCC。電阻器423和開關32串聯耦接於初級繞組311的非打點端和地之間，故電流檢測 端CS通過電阻器423的跨壓即可得知流過初級繞組311或開關32的電流。電壓反饋端 COMP耦接電容器4M和輸出檢測電路41輸出的光耦電流Ic。在PWM控制器42內部，電壓 反饋端COMP耦接PWM比較器的負輸入端且通過一電阻器耦接一直流供電，故光耦電流Ic 越小則電壓反饋端COMP上的反饋電壓Vfb越高，使得由閘極驅動輸出端OUT輸出的PWM信 號的佔空比(duty cycle)越大，由變壓器31的初級繞組311傳送到次級繞組312的能量 越大；反之，光耦電流Ic越大則反饋電壓Vfb越低，使得由閘極驅動輸出端OUT輸出的PWM信號的佔空比越小，由變壓器31的初級繞組311傳送到次級繞組312的能量越小。接地端 GND接地。工作頻率設定端RT耦接電阻器425，通過電阻器425的電阻值可決定PWM控制 器42的內部工作頻率。在PWM控制器42的供電建立後但輸出電壓Vout尚未建立時，因光耦電流Ic很小， 反饋電壓Vfb很高，使得由閘極驅動輸出端OUT輸出的PWM信號的佔空比會開到最大，流過 初級繞組311或開關32的電流將快速上升到很大，輸出電流跟著快速上升到很大，這樣會 對開關32和輸出負載等組件造成損傷，而且開關32必然需要採用耐壓較高的組件來防止 瞬間電流變化產生的瞬間電壓變化，使得成本增加。為了解決這個問題，多款具有軟啟動功 能的PWM控制器早已被研發出來，不過這些PWM控制器的成本當然比前述不具軟啟動功能 的PWM控制器42還要高。
實用新型內容本實用新型的目的在於提出一種軟啟動電路，可提供PWM控制器軟啟動功能。本實用新型提供的一種軟啟動電路，應用於PWM控制器，其中PWM控制器具有電壓 反饋端，電壓反饋端耦接第一電容器的第一端以接收與輸出負載有關的反饋電壓，第一電 容器的第二端接地，PWM控制器根據反饋電壓輸出PWM信號。所述軟啟動電路包括齊納二 極管、第一二極體、第二電容器和第一電阻器，其中齊納二極體的陰極端耦接第一電容器的 第一端，第一二極體的陽極端耦接齊納二極體的陽極端，第二電容器的第一端耦接第一二 極管的陰極端，第二電容器的第二端接地，第一電阻器的第一端耦接第二電容器的第一端， 第一電阻器的第二端接地。所述PWM控制器應用於切換式電源供應器，而切換式電源供應器採用反激式轉換 器。反激式轉換器包括變壓器、開關和輸出整流濾波電路，其中變壓器的初級側具有初級繞 組，變壓器的次級側具有次級繞組，初級繞組的打點端耦接直流電壓，初級繞組的非打點端 通過開關接地，次級繞組的打點端接地，次級繞組的非打點端耦接輸出整流濾波電路的輸 入端，輸出整流濾波電路的輸出端送出輸出電壓至輸出負載。變壓器的初級側還具有輔助 繞組，輔助繞組的打點端接地，輔助繞組的非打點端耦接整流濾波電路的輸入端，整流濾波 電路的輸出端耦接脈寬調製控制器以提供其所需電源。軟啟動電路還包括第二二極體和第 二電阻器，其中第二二極體的陽極端耦接第二電容器的第一端和第一電阻器的第一端，第 二電阻器的第一端耦接第二二極體的陰極端，第二電阻器的第二端耦接整流濾波電路的輸 出端。本實用新型因採用在PWM控制器的電壓反饋端耦接軟啟動電路，可在切換式電源 供應器啟動瞬間輸出電壓尚未建立時緩和電壓反饋端上反饋電壓的變化，進而降低對切換 式電源供應器的開關和輸出負載等組件所造成的損害，且開關因不需要採用耐壓較高的組 件而使得成本降低。
圖1為一種現有的採用不具軟啟動功能的PWM控制器的切換式電源供應器的電路 圖；圖2為本實用新型一實施例的採用不具軟啟動功能的PWM控制器的切換式電源供應器的電路圖，其中切換式電源供應器包括軟啟動電路。圖中符號的說明1、1』切換式電源供應器；10EMI濾波器；20輸入整流濾波電路；30反激式轉換器；31變壓器；311初級繞組；312次級繞組；313輔助繞組；32開關；33輸出整流濾波電路；40、40』反饋電路；41輸出檢測電路；42PWM控制器；HV啟動端；VCC供電端；OUT閘極驅動輸出端；CS電流檢測端；COMP電壓反饋端；GND接地端；RT工作頻率設定端；421、423、425電阻器；422整流濾波電路；4 第一電容器；43軟啟動電路；431齊納二極體；432第一二極體；433第二電容器；434第一電阻器；435第二二極體；436第二電阻器；Ic光耦電流；Vac交流電源；Vdc直流電壓；Vfb反饋電壓；Vout輸出電壓。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新 型實施方式作進一步地詳細描述。圖2為本實用新型一實施例的採用不具軟啟動功能的PWM控制器的切換式電源供 應器的電路圖，其中切換式電源供應器包括軟啟動電路。請參見圖2，本實用新型的切換式 電源供應器1』例如是在圖1所示的切換式電源供應器1加入軟啟動電路43，但並非限制本 實用新型，本領域具有公知常識者應當知道本實用新型的軟啟動電路43還可應用於其它 的切換式電源供應器中。在本實施例中，切換式電源供應器1』包括EMI濾波器10、輸入整流濾波電路20、 反激式轉換器30和反饋電路40』，其中反饋電路40』除了包括輸出檢測電路41、PWM控制 器42和PWM控制器42所需外接的電阻器421、423和425、輔助繞組313、整流濾波電路422 和第一電容器424之外，還包括軟啟動電路43。EMI濾波器10、輸入整流濾波電路20、反激 式轉換器30、輸出檢測電路41、PWM控制器42和PWM控制器42所需外接的電阻器421、423 和425、輔助繞組313、整流濾波電路422和第一電容器424的工作原理均已於背景技術中 描述，在此不再贅述。軟啟動電路43包括齊納二極體431、第一二極體432、第二電容器433和第一電阻 器434，其中齊納二極體431的陰極端耦接第一電容器424的第一端，第一二極體432的陽 極端耦接齊納二極體431的陽極端，第二電容器433的第一端耦接第一二極體432的陰極 端，第二電容器433的第二端接地，第一電阻器434的第一端耦接第二電容器433的第一 端，第一電阻器434的第二端接地。由於在PWM控制器42的供電建立後但輸出電壓Vout 尚未建立時，光耦電流Ic很小，反饋電壓Vfb很高且大於一閾值電壓，因此選用可在反饋電 壓Vfb大於該閾值電壓時才崩潰導通的齊納二極體431，如此一來，若齊納二極體431尚未 崩潰導通，則表示反饋電壓Vfb小於閾值電壓，故可知輸出電壓Vout已建立；反之，若齊納 二極體431崩潰導通，則表示反饋電壓Vfb大於閾值電壓，故可知輸出電壓Vout尚未建立。在PWM控制器42的供電建立後但輸出電壓Vout尚未建立時，齊納二極體431崩 潰導通，第一電容器4M和第二電容器433並聯耦接。並聯的第一電容器4M和第二電容器433的電容值比只有第一電容器似4時的電容值還要大，使電壓反饋端COMP上的反饋電 壓Vfb因充電時間增加而減緩其上升速度，進而使得由閘極驅動輸出端OUT輸出的PWM信 號的佔空比不會一下開到很大，流過初級繞組311或開關32的電流將不會快速上升到很 大，輸出電流也不會跟著快速上升到很大，這樣會降低對開關32和輸出負載等組件所造成 的損傷，而且開關32不需要採用耐壓較高的組件，使得成本降低。接著，在輸出電壓Vout建立後，光耦電流Ic根據輸出負載而變化，使反饋電壓Vfb 同樣跟著輸出負載而變化，但反饋電壓Vfb並不會大於該閾值電壓，齊納二極體431不會崩 潰導通，電壓反饋端COMP只耦接第一電容器4M而不會耦接第二電容器433，PWM控制器 42正常工作。此時，第一二極體432可防止第二電容器433上的電壓反過來對第一電容器 424充電影響PWM控制器42正常工作，而第一電阻器434可為第二電容器433上的電壓提 供放電路徑。軟啟動電路43還包括第二二極體435和第二電阻器436，其中第二二極體435的 陽極端耦接第二電容器433的第一端和第一電阻器434的第一端，第二電阻器436的第一 端耦接第二二極體435的陰極端，第二電阻器436的第二端耦接整流濾波電路422的輸出 端和供電端VCC。第二電阻器436可在輸出電壓Vout建立後為第二電容器433上的電壓提 供放電路徑，而第二二極體435可防止整流濾波電路422的輸出端供電對第二電容器433 充電。 雖然在本實施例中軟啟動電路43應用於不具軟啟動功能的PWM控制器42，但並非 限制本實用新型，本領域具有公知常識者應當知道本實用新型的軟啟動電路43還可應用 於具軟啟動功能的PWM控制器。經實驗證實，在沈斬！·!!^的交流電源Vac輸入且IA的輸出 負載(或輸出電流)條件下，本實用新型的軟啟動電路43可在切換式電源供應器1』啟動 瞬間輸出電壓Vout尚未建立時降低開關32上約50V的瞬間電壓變化。綜上所述，本實用新型因採用在PWM控制器的電壓反饋端耦接軟啟動電路，可在 切換式電源供應器啟動瞬間輸出電壓尚未建立時緩和電壓反饋端上反饋電壓的變化，進而 降低對切換式電源供應器的開關和輸出負載等組件所造成的損傷，且開關因不需要採用耐 壓較高的組件而使得成本降低。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用 新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保 護範圍之內。
權利要求1.一種軟啟動電路，其特徵在於，應用於一脈寬調製控制器，該脈寬調製控制器具有一 電壓反饋端，該電壓反饋端耦接一第一電容器的第一端以接收與一輸出負載有關的一反饋 電壓，該第一電容器的第二端接地，該脈寬調製控制器根據該反饋電壓輸出一脈寬調製信 號，該軟啟動電路包括一齊納二極體，其陰極端耦接該第一電容器的第一端；一第一二極體，其陽極端耦接該齊納二極體的陽極端；一第二電容器，其第一端耦接該第一二極體的陰極端，其第二端接地；一第一電阻器，其第一端耦接該第二電容器的第一端，其第二端接地。
2.根據權利要求1所述的軟啟動電路，其特徵在於，其中該脈寬調製控制器應用於一 切換式電源供應器。
3.根據權利要求2所述的軟啟動電路，其特徵在於，其中該切換式電源供應器採用一 反激式轉換器。
4.根據權利要求3所述的軟啟動電路，其特徵在於，其中該反激式轉換器包括一變壓 器、一開關和一輸出整流濾波電路，該變壓器的初級側具有一初級繞組，該變壓器的次級側 具有一次級繞組，該初級繞組的打點端耦接一直流電壓，該初級繞組的非打點端通過該開 關接地，該次級繞組的打點端接地，該次級繞組的非打點端耦接該輸出整流濾波電路的輸 入端，該輸出整流濾波電路的輸出端送出一輸出電壓至該輸出負載。
5.根據權利要求4所述的軟啟動電路，其特徵在於，其中該變壓器的初級側還具有一 輔助繞組，該輔助繞組的打點端接地，該輔助繞組的非打點端耦接一整流濾波電路的輸入 端，該整流濾波電路的輸出端耦接該脈寬調製控制器以提供其所需電源。
6.根據權利要求5所述的軟啟動電路，其特徵在於，其中該軟啟動電路還包括一第二二極體，其陽極端耦接該第二電容器的第一端和該第一電阻器的第一端；一第二電阻器，其第一端耦接該第二二極體的陰極端，其第二端耦接該整流濾波電路 的輸出端。
專利摘要本實用新型公開了一種軟啟動電路，屬於電子技術領域，應用於脈寬調製(PWM)控制器，其中PWM控制器具有電壓反饋端，電壓反饋端耦接第一電容器的第一端以接收與輸出負載有關的反饋電壓，第一電容器的第二端接地，PWM控制器根據反饋電壓輸出PWM信號。軟啟動電路包括齊納二極體、第一二極體、第二電容器和第一電阻器，其中齊納二極體的陰極端耦接第一電容器的第一端，第一二極體的陽極端耦接齊納二極體的陽極端，第二電容器的第一端耦接第一二極體的陰極端，第二電容器的第二端接地，第一電阻器的第一端耦接第二電容器的第一端，第一電阻器的第二端接地。本實用新型可在採用PWM控制器的電源啟動瞬間輸出電壓尚未建立時緩和電壓反饋端上反饋電壓的變化。
文檔編號H02M1/36GK201846229SQ20102055645
公開日2011年5月25日 申請日期2010年9月30日 優先權日2010年9月30日
發明者葉俊宏, 張書銘, 王舜弘, 謝慶星, 邱顯鴻, 陳義雄, 陳鴻文, 高志明, 黃志榮 申請人:冠捷投資有限公司