CN105262326A - 一种开关电源输出电压线性启动控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关电源输出电压线性启动控制电路，包括误差放大单元、输出采样单元、基准电压单元、电流控制单元、放电电路单元和第一电容C1，所述电容C1的一端与误差放大单元的输入端相连，其另一端接地；所述输出采样单元的输入端与电源输出电压相连，其输出端与误差放大单元的输入端相连，所述基准电压单元的输出端与误差放大单元的输入端相连，所述电流控制单元的输出端与误差放大单元的输入端相连，所述放电电路单元的输入端与基准电压单元的输出端相连。本发明能够实现在开关电源开机时对输出电压波形进行控制，使其具有线性上升特性，提高了电路安全性和适应性，为负载***安全提供了保障。

Description

一种开关电源输出电压线性启动控制电路

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，具体涉及一种开关电源输出电压线性启动控制电路。

背景技术

开关电源和作为***二次电源的DC/DC变换器广泛应用于航天、航空、船舶、兵器、电子、铁路、通信、医疗电子、工业自动化设备等军民用电子***中。在开关电源开机启动时即输入电源上电时，开关电源的输出电压波形对负载整机***有很大影响。输出电压上升时间、斜率不同会对负载造成不同的冲击，如大容性负载时产生较大的浪涌电流。如果输出电压有较大的启动过冲，严重时会导致负载过压损坏。在有些应用场合，电源会多次频繁开机、关机，电路在这种状态下第一电容上电压如果在关机时间内没有放完电，在再次开机时输出电压将无法按线性上升，并可能产生过冲造成负载出现故障或损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开关电源输出电压线性启动控制电路，能够实现在开关电源开机时对输出电压波形进行控制，使其具有线性上升特性，提高了电路安全性和适应性，为负载***安全提供了保障。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括误差放大单元、输出采样单元、基准电压单元、电流控制单元、放电电路单元和第一电容C1，所述电容C1的一端与误差放大单元的输入端相连，其另一端接地；

所述输出采样单元的输入端与电源输出电压相连，其输出端与误差放大单元的输入端相连，用于对输出电压进行采样并将其送入误差放大单元；所述基准电压单元的输出端与误差放大单元的输入端相连，用于产生一个高精度的基准电压，并将该基准电压作为误差放大单元的参考电压；所述电流控制单元的输出端与误差放大单元的输入端相连，用于产生一个可控制的恒流电流电源对电容C1进行充电，使电容C1上的电压线性上升；所述放电电路单元，用于在电源关机时迅速将电容C1上的电压泄放，为下一次开机时电容C1上电压从零开始做准备。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述误差放大单元包括误差放大器N1，去耦电容C2，补偿电容C4、C5，以及补偿电阻R7，所述误差放大器N1的输出端与输出反馈控制电路的输入端相连，其同相输入端依次通过电阻R7和补偿电容C5与误差放大器N1的输出端相连，所述补偿电容C4并联在补偿电阻R7和补偿电容C5的两端，误差放大器N1的反相输入端经电容C1接地，所述去耦电容C2的一端与误差放大器N1的同相输入端相连，其另一端与误差放大器N1的反相输入端相连。

所述输出采样单元包括电阻R1、R2、R3和电容C3，所述电阻R1的一端与电源输出电压相连，其另一端通过电阻R2接地，所述电容C3的一端连接在电阻R1和电阻R2之间的节点处，其另一端经电阻R3与电源输出电压相连，所述电阻R1和R2之间的节点与误差放大单元的同相输入端相连。

所述基准电压单元包括精密电压基准源D3和软启电容C6，所述精密电压基准源D3的阳极接地，其阴极经电阻R4与误差放大单元的输入端相连，所述电阻R6并联在精密电压基准源D3的两端。

所述电流控制单元包括三极管Q1、偏置电阻R6和限流电阻R5，所述放电电路单元包括二极管D1和D2，所述三极管Q1的基极经电阻R6与电源VCC相连，其集电极经电阻R5与电源VCC相连，其发射极与误差放大单元的反相输入端相连，所述二极管D1的阳极与三极管Q1的基极相连，其阴极与电源VCC相连，所述二极管D2的阳极与误差放大单元的反相输入端相连，其阴极与电源VCC相连。

由上述技术方案可知，（1）本发明的开关电源输出电压线性启动控制电路通过控制三极管基级电流以使误差放大器的基准电压线性上升，从而控制电路在开机时输出电压成线性关系上升，在输出电压上升过程中不会出现凹陷、二次启动以及过冲等现象。整个控制电路原理结构简单，只多出一个晶体三极管、二个电阻和二个电容，占用空间小，调试方便。（2）误差放大器的基准电压的上升斜率和时间是由充电电容容量和充电电流大小确定的，而这两个参数都是很容易计算和设置的，通过设置合适的参数可以得到与负载***更加匹配的输出电压波形，提高产品的***适应性。

附图说明

图1是本发明的电路框图；

图2是本发明的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示，本实施例的开关电源输出电压线性启动控制电路，包括误差放大单元11、输出采样单元12、基准电压单元13、电流控制单元14、放电电路单元15和第一电容C1，电容C1的一端与误差放大单元11的输入端相连，其另一端接地；输出采样单元12的输入端与电源输出电压相连，其输出端与误差放大单元11的输入端相连，用于对输出电压进行采样并将其送入误差放大单元11；基准电压单元13的输出端与误差放大单元11的输入端相连，用于产生一个高精度的基准电压，并将该基准电压作为误差放大单元11的参考电压；电流控制单元14的输出端与误差放大单元11的输入端相连，用于产生一个可控制的恒流电流电源对电容C1进行充电，使电容C1上的电压线性上升；放电电路单元5，用于在电源关机时迅速将电容C1上的电压泄放，为下一次开机时电容C1上电压从零开始做准备。

如图2所示，输出反馈控制电路包括有光电耦合器N2，误差放大单元11包括误差放大器N1，去耦电容C2，补偿电容C4、C5，以及补偿电阻R7，误差放大器N1的输出端通过电阻R8与光电耦合器N2的输入端相连，其同相输入端依次通过电阻R7和补偿电容C5与误差放大器N1的输出端相连，补偿电容C4并联在补偿电阻R7和补偿电容C5的两端，误差放大器N1的反相输入端经电容C1接地，去耦电容C2的一端与误差放大器N1的同相输入端相连，其另一端与误差放大器N1的反相输入端相连。

输出采样单元12包括电阻R1、R2、R3和电容C3，电阻R1的一端与电源输出电压相连，其另一端通过电阻R2接地，电容C3的一端连接在电阻R1和电阻R2之间的节点处，其另一端经电阻R3与电源输出电压相连，电阻R1和R2之间的节点与误差放大器N1的同相输入端相连。

基准电压单元13包括精密电压基准源D3和软启电容C6，精密电压基准源D3的阳极接地，其阴极经电阻R4与误差放大器N1的反相输入端相连，电阻R6并联在精密电压基准源D3的两端。

电流控制单元14包括三极管Q1、偏置电阻R6和限流电阻R5，放电电路单元15包括二极管D1和D2，三极管Q1的基极经电阻R6与电源VCC相连，其集电极经电阻R5与电源VCC相连，其发射极经电阻R4与误差放大器N1的反相输入端相连，二极管D1的阳极与三极管Q1的基极相连，其阴极与电源VCC相连，二极管D2的阳极与误差放大单元11的反相输入端相连，其阴极与电源VCC相连。

工作原理：当开关电源刚开始开机加电时，VCC电压通过R6给C6充电，C6上电压缓慢上升，当C6上的电压小于三极管Q1的开通be结电压时，精密电压基准源D3的电压为零，误差放大器N1的输出为低电平，这时流过光电耦合器N2中发光二极管的电流为最大值，其反馈到初级PWM控制器关闭PWM脉宽输出信号，使产品输出电压为零，处于电路输出启动延迟阶段。当C6上电压上升到三极管Q1的开通be结电压时，三极管Q1开通，这时电阻R6两端电压恒定不变，所以流入三极管Q1基极的电流为恒定电流，流过三极管Q1的Ic电流也基本恒定不变。此时恒定的Ic电流通过电阻R4给电容C1电容充电，电容C1两端的电压线性上升，误差放大器N1的输出电压也随着线性上升，导致流过光电耦合器N2中发光二极管的电流也随着线性降低，由此控制电路输出电压线性上升。当电路断电时，电容C1和软启电容C6上的电压通过二极管D2、D1快速放电，为电路下次加电开机最好准备。

本发明所述开关电源输出电压线性启动控制电路，适用于各种隔离型开关电源或DC/DC变换器，可以在开机时有效控制开关电源输出电压的启动输出波形，使其上升时间、斜率可控，输出过冲小。在输出电压线性启动控制电路的作用下，可使输出电压线性缓慢上升，极大减小输出过冲甚至可做到无过冲，将大大减少对负载的冲击影响，避免输出电压超过负载安全电压要求而损坏负载***。其放电电路能够在微秒时间内将第一电容上的电压泄放完，远远小于电源开机的启动延时时间，能保证电源多次频繁开机、关机输出电压都线性上升，提高了电路安全性和适应性，为负载***安全提供了保障。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种开关电源输出电压线性启动控制电路，其特征在于：包括误差放大单元（11）、输出采样单元（12）、基准电压单元（13）、电流控制单元（14）、放电电路单元（15）和第一电容C1，所述电容C1的一端与误差放大单元（11）的输入端相连，其另一端接地；

所述输出采样单元（12）的输入端与电源输出电压相连，其输出端与误差放大单元（11）的输入端相连，用于对输出电压进行采样并将其送入误差放大单元（11）；

所述基准电压单元（13）的输出端与误差放大单元（11）的输入端相连，用于产生一个高精度的基准电压，并将该基准电压作为误差放大单元（11）的参考电压；

所述电流控制单元（14）的输出端与误差放大单元（11）的输入端相连，用于产生一个可控制的恒流电流电源对电容C1进行充电，使电容C1上的电压线性上升；

所述放电电路单元（5），用于在电源关机时迅速将电容C1上的电压泄放，为下一次开机时电容C1上电压从零开始做准备。

2.根据权利要求1所述的开关电源输出电压线性启动控制电路，其特征在于：所述误差放大单元（11）包括误差放大器N1，去耦电容C2，补偿电容C4、C5，以及补偿电阻R7，所述误差放大器N1的输出端与输出反馈控制电路的输入端相连，其同相输入端依次通过电阻R7和补偿电容C5与误差放大器N1的输出端相连，所述补偿电容C4并联在补偿电阻R7和补偿电容C5的两端，误差放大器N1的反相输入端经电容C1接地，所述去耦电容C2的一端与误差放大器N1的同相输入端相连，其另一端与误差放大器N1的反相输入端相连。

3.根据权利要求1所述的开关电源输出电压线性启动控制电路，其特征在于：所述输出采样单元（12）包括电阻R1、R2、R3和电容C3，所述电阻R1的一端与电源输出电压相连，其另一端通过电阻R2接地，所述电容C3的一端连接在电阻R1和电阻R2之间的节点处，其另一端经电阻R3与电源输出电压相连，所述电阻R1和R2之间的节点与误差放大单元（11）的同相输入端相连。

4.根据权利要求1所述的开关电源输出电压线性启动控制电路，其特征在于：所述基准电压单元（13）包括精密电压基准源D3和软启电容C6，所述精密电压基准源D3的阳极接地，其阴极经电阻R4与误差放大单元（11）的输入端相连，所述电阻R6并联在精密电压基准源D3的两端。

5.根据权利要求1所述的开关电源输出电压线性启动控制电路，其特征在于：所述电流控制单元（14）包括三极管Q1、偏置电阻R6和限流电阻R5，所述放电电路单元（15）包括二极管D1和D2，所述三极管Q1的基极经电阻R6与电源VCC相连，其集电极经电阻R5与电源VCC相连，其发射极与误差放大单元（11）的反相输入端相连，所述二极管D1的阳极与三极管Q1的基极相连，其阴极与电源VCC相连，所述二极管D2的阳极与误差放大单元（11）的反相输入端相连，其阴极与电源VCC相连。