CN110868054B - 直流-直流变换器用的软启动装置及方法 - Google Patents

直流-直流变换器用的软启动装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110868054B
CN110868054B CN201910217978.6A CN201910217978A CN110868054B CN 110868054 B CN110868054 B CN 110868054B CN 201910217978 A CN201910217978 A CN 201910217978A CN 110868054 B CN110868054 B CN 110868054B
Authority
CN
China
Prior art keywords
converter
signal
output
output voltage
pwm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910217978.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110868054A (zh
Inventor
尹秉勋
金庚焕
梁大成
郑遂暋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Zhuoyun Semiconductor Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Zhuoyun Semiconductor Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Zhuoyun Semiconductor Co ltd filed Critical Shenzhen Zhuoyun Semiconductor Co ltd
Publication of CN110868054A publication Critical patent/CN110868054A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110868054B publication Critical patent/CN110868054B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36—Means for starting or stopping converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K7/00—Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
    • H03K7/08—Duration or width modulation ; Duty cycle modulation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明涉及直流‑直流变换器用的软启动装置及方法，所述方法包括如下步骤：在线性充电模式下供应电流，使直流‑直流变换器的输出电压从初始电平以线性上升；在进入开关模式初期，以非同步方式对并联的多个所述电力开关元件进行驱动控制，从而在防止发生涌入电流的同时，提升输出电压；在所述非同步方式驱动控制以后，以同步方式对并联的多个所述电力开关元件进行驱动控制，从而将直流‑直流变换器的输出电压迅速提升至目标电平。

Description

直流-直流变换器用的软启动装置及方法
技术领域
本发明涉及电力供应装置，尤其涉及直流-直流变换器用的软启动装置及其方法。
背景技术
在电子通讯设备中用于稳定地供应电力的供电装置属于语***中最为基本的部分，作为此类供电装置，诸如直流-直流变换器的开关模式供电装置的研究正在进行中。
进行升压动作的直流-直流变换器在启动(startup)时有可能发生过量的涌入电流(inrush current)，为了防止此类现象的发生，有必要适用软启动方式。
通常的软启动方式有，向输出电容器提供限制电流以提升直流-直流变换器的输出电压的线性充电(linear charge)方式，以及通过改变PWM(脉宽调制)占空比来提升直流-直流变换器的输出电压的开关(switching)方式等。
另外，最近还出现了将上述线性充电方式以及开关方式组合起来的在线性充电模式后转换为开关模式的软启动方式。
但是，在从线性充电模式到开关模式的模式转换区间，流过直流-直流变换器的电感器的电流瞬时急剧增加，从而出现过量的涌入电流。这种瞬间涌入电流的方式会导致电感器的劣化或电路损坏、输出电压的瞬态响应等问题。
作为解决上述问题的方案，有本发明人提出并获得授权的直流-直流变换器用的软启动装置及方法(韩国授权专利10-1642761号)。该发明的装置在线性充电模式供应电流使直流-直流变换器的输出电压线性上升，在开关模式根据PWM占空比执行开关动作，将输出电压提升至目标电平，并决定是否从线性充电模式向开关模式进入，在开关模式以控制信号为基础控制PWM占空比。另外，该发明的装置在转换模式区间生成具有初始斜率的控制信号以响应开关模式的初始斜率，从而使PWM占空比逐步增加，并在开关模式期间以限流值为基准对PWM占空比进行控制，以限制直流-直流变换器的电流。通过上述方式有效防止了从线性充电模式转换为开关模式时出现的发生瞬间涌入电流的现象。
但是，上述装置为了实现模式转换时的线性控制，生成具有初始斜率的控制信号(E/A OUT)，以在开关模式初期响应控制信号的斜率从而使PWM占空比逐步增加。即，因在模式转换区间存在对控制信号(E/A OUT)的斜率限制，故难以将输出电压迅速提升至目标电平。
【现有技术文献】
专利文献：韩国授权专利第10-1642761号
发明内容
本发明旨在解决上述问题，本发明的目的在于提供一种直流-直流变换器用的软启动装置及方法，防止在从线性充电模式转换至开关模式时出现的发生瞬间涌入电流的现象，能够实现稳定的模式转换，而且能够将直流-直流变换器的输出电压迅速上升至目标电平。
另外，本发明的另一目的在于提供一种直流-直流变换器用的软启动装置及其方法，针对从线性充电模式转换至开关模式时的涌入电流的发生，无需进行控制信号的斜率调节，也可防止发生瞬间涌入电流的现象。
为了解决上述技术问题，本发明实施例涉及的直流-直流变换器用的软启动装置包括：
门控器，在线性充电模式提供电流，使直流-直流变换器的输出电压从初始电平以线性上升；
PWM驱动器，在开关模式根据PWM占空比执行开关动作，以将所述输出电压上升至目标电平；
过电流防止部，在开关模式期间，以限流值为基准对所述PWM占空比进行控制，以限制所述直流-直流变换器的电流；以及
PWM信号生成部，在开关模式，基于控制信号输出用于控制所述PWM占空比的PWM信号，
所述门控器比较所述直流-直流变换器的输入电压和输出电压以决定是否进入线性充电模式以及开关模式，并且生成并输出信号，该信号用于在所述开关模式初期以非同步方式对并联于直流-直流变换器的电感器的多个电力开关元件进行驱动控制后，以同步方式对所述多个电力开关元件进行驱动控制。
另外，所述直流-直流变换器用的软启动装置中，所述门控器包括：
多个比较器，在不同的路径分别比较所述直流-直流变换器的输入电压和输出电压，以生成输出选择信号，其中，所述多个比较器的输入失调量相互不同；
信号选择输出部，根据从所述比较器分别输出的所述输出选择信号的组合，将从所述PWM驱动器输入的第二PWM信号、所述输出电压、以及线性充电模式中用于使直流-直流变换器的输出电压线性上升的电力开关元件驱动信号中的一个施加至所述多个电力开关元件中的一个电力开关元件，
从所述比较器分别输出的输出选择信号中的一个信号被作为所述PWM驱动器的驱动控制信号而进行输出。
另外，所述比较器中的一个比较器的输入失调量被调节为，在所述输出电压与所述输入电压之差减少至规定的失调量(offset)时，输出逻辑电平转换所需的第一输出选择信号，而所述比较器中的另一个比较器的输入失调量被调节为，在所述输出电压与所述输入电压之差超过规定的失调量时，输出逻辑电平转换所需的第二输出选择信号。
另外，所述PWM信号生成部包括：
误差放大器，基于基准电压与从所述直流-直流变换器的输出电压获得的反馈电压之差，生成转换为开关模式所需的误差信号；
比较器，在开关模式，基于将所述直流-直流变换器的电流检测信号与斜波信号相加的信号和所述误差信号，生成用于控制PWM占空比的PWM信号。
进一步包括软启动计时器，设定所述过电流防止部的限流值，以决定软启动时间，当所述直流-直流变换器反馈的电流检测信号达到限流值时，所述过电流防止部生成限流信号以控制所述PWM占空比。
另外，本发明的另一实施例涉及直流-直流变换器用的软启动方法，用于控制与直流-直流变换器的电感器并联的电力开关元件的驱动，其包括如下步骤：
在线性充电模式供应电流，使直流-直流变换器的输出电压从初始电平以线性上升；
在进入开关模式初期，以非同步方式对并联的多个所述电力开关元件进行驱动控制，从而在防止发生涌入电流的同时，提升输出电压；
在所述非同步方式驱动控制以后，以同步方式对并联的多个所述电力开关元件进行驱动控制，从而将直流-直流变换器的输出电压迅速提升至目标电平。
根据所述方法，在不同的路径分别比较所述直流-直流变换器的输入电压和输出电压，从而分别决定是否进入所述线性充电模式以及所述开关模式、是否以所述非同步方式驱动和所述同步方式驱动。
根据上述技术方案，本发明在从线性充电模式进入开关模式初期，以非同步方式驱动电力开关元件，能够防止瞬间涌入电流的发生的同时，通过负反馈可获得稳定的电感器波形，而且在进入开关模式初期，采用非同步方式，从而能够更为迅速地将直流-直流变换器的输出电压提升至目标电平。
附图说明
图1为本发明一实施例中的直流-直流变换器用的软启动装置的结构示意图。
图2为图1中的门控器12的结构示意图。
图3为用于说明本发明一实施例中的直流-直流变换器用的软启动装置动作的时间图。
图4为用于说明本发明一实施例中的直流-直流变换器用的软启动装置之效果的时间图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的理想实施例进行详细说明。在说明本发明时，对公知的功能或结构，例如直流-直流变换器的具体结构不进行详细说明。后述的用语中被区分为非同步驱动方式和同步驱动方式的开关模式，也可以定义为门控制模式。
首先，图1为本发明一实施例中的直流-直流变换器用的软启动装置的结构示意图，图2为图1中的门控器12的结构示意图。
本发明实施例所涉及的直流-直流变换器用的软启动装置一并使用线性充电模式以及开关模式以实现软启动，在开关模式一并使用非同步驱动方式和同步驱动方式，从而在开关模式转换初期防止涌入电流的发生，同时将直流-直流变换器的输出电压迅速提升至目标电平。
为了实现上述特征，本发明实施例的直流-直流变换器用的软启动装置，在输入电压(VIN)连接电感器L，在所述电感器L上并联作为电力开关元件的电力半导体晶体管N1、P1。所述电力半导体晶体管可以使用MOS(金属-氧化物-半导体)晶体管。电力开关元件P1连接在直流-直流变换器的输出电压(VOUT)端子上，在所述电力开关元件P1的一端连接有反馈电阻R1、R2、输出电容器C以及负载R3。
另一电力开关元件N1的栅极连接有后述的PWM驱动器11，其基于开关模式中被输入的驱动信号(PWM_N)进行开关动作。
另外，门控器12对直流-直流变换器的输入电压(VIN)和输出电压(VOUT)进行比较，从而决定是否进入线性充电模式和开关模式，线性充电模式，供应电流使直流-直流变换器的输出电压(VOUT)从初始电平以线性上升。另外，门控器12生成并输出信号(SEL、PWM_P)，用于在开关模式初期，以非同步方式对并联于直流-直流变换器的电感器L的电力开关元件N1、P1进行驱动控制，然后以同步方式对所述电力开关元件N1、P1进行驱动控制。
以下，参照附图2对门控器12的具体机构以及动作进行详细说明。
门控器12包括：
多个比较器C0、C1，在不同的路径分别比较直流-直流变换器的输入电压(VIN)和输出电压(VOUT)，以生成输出选择信号S0、S1，所述多个比较器C0、C1的输入失调量相互不同；
信号选择输出部M，根据从所述多个比较器C0、C1分别输出的所述输出选择信号S0、S1的组合，将从后述的PWM驱动器11输入的PWM1信号D2、所述输出电压(VOUT)D1、以及线性充电模式中用于使直流-直流变换器的输出电压以线性上升的电力开关元件驱动信号D0中的一个施加至电力开关元件P1，从所述比较器C0、C1分别输出的输出选择信号S0、S1中的一个信号S0被输出为PWM驱动器11的驱动控制信号SEL。
如图2所示，所述电力开关元件驱动信号可使用对升压斩波电路的high-sideSWTR和基准电流进行镜像的信号。在线性充电，当输出电容器C的电压上升时，high-sideSWTR的Vds减少，导致电流复制值减少。因此，在输出电压几乎接近输入电压的区间，将线性充电区间变更为开关模式。
另外，所述比较器C0、C1中的一个，例如比较器C0的输入失调量被调节为，如图3之信号时间图中S0所示，在所述输出电压(VOUT)与所述输入电压(VIN)之差减少至规定的失调量时的时间点TD0，输出逻辑电平转换所需的第一输出选择信号S0，所述比较器中另一比较器C1在所述输出电压(VOUT)与所述输入电压(VIN)之差超过规定的失调量时的时间点TD1，输出逻辑电平转换所需的第二输出选择信号S1。
在使用具有上述输入失调量调节值的比较器C0、C1时，施加于信号选择输出部M的输出选择信号S0、S1可分别具有"0，0"，"1，0"，"1，1"的逻辑电平，逻辑电平"0，0"可定义为表示线性充电模式，"1，0"可定义为表示开关模式中的非同步动作模式，"1，1"可定义为表示开关模式中的同步动作模式。
即，门控器12基于输入电压(VIN)和输出电压(VOUT)，生成控制电力开关元件P1所需的PWM_P信号和驱动PWM驱动器11所需的信号SEL，从而在线性充电模式、开关模式区间中以非同步驱动方式和同步驱动方式控制电力开关元件N1、P1的开关动作。这种门控器12在线性充电模式对流经电感器L的电流进行镜像，通过镜像电流对输出电容器C进行充电，从而使变换器的输出电压(VOUT)从初始电平几乎达到输入电压(VIN)电平为止进行线性上升。
如图1所示，本发明实施例中的直流-直流变换器用的软启动装置进一步包括PWM驱动器11，所述PWM驱动器11在开关模式根据PWM占空比执行开关动作，使输出电压(VOUT)上升至目标电平。
在开关模式，PWM驱动器11根据PWM占空比以非同步或同步驱动方式对并联于直流-直流变换器的电感器L电力开关元件N1、P1进行开关操作，从而提高输出电压(VOUT)。在开关区间，PWM驱动器11的PWM占空比通过后述的PWM信号生成部13、16、17所输出的PWM信号(PWM_IN)进行控制。
而且，本发明实施例中的直流-直流变换器用的软启动装置进一步包括过电流防止部14，当与流经电感器L的电流对应的电流检测信号(i_sense)达到限流值Limit_ref时，由过电流防止部14输出限流信号(I_LIMIT)，以控制PWM占空比，从而限制电感器L的电流。过电流防止部14在开关模式中，以限流值为基准控制PWM占空比，限制流过变换器的电感器L中的电流，以保护电路。如图所示，上述过电流防止部14可由比较器构成。
另外，本发明实施例中的直流-直流变换器用的软启动装置还可包括软启动计时器15。软启动计时器15可决定基于过电流防止部14的限流值(Limit_ref)的电流量控制时间(SS_T)。
另外，本发明实施例中的直流-直流变换器用的软启动装置进一步包括PWM信号生成部13、16、17，该PWM信号生成部13、16、17在开关模式基于控制信号(E/A OUT)输出控制所述PWM占空比所需的PWM信号(PWM_IN)。
构成PWM信号生成部的误差放大器(E/A)17用于在脱离线性充电模式的时间点比较反馈电压(VFB)和基准电压(Vref)，以进入开关模式，其通过反相端子接收从直流-直流变换器的输出电压获得的反馈电压，并通过非反相端子接收基准电压，并基于两个电压之差生成控制信号(E/A OUT)以转换至开关模式。
加法器13将直流-直流变换器反馈的电流检测信号(i_sense)和斜波信号(Ramp)相加后，将相加信号通过非反相端子输入至比较器16。
比较器16在开关模式期间，接收将直流-直流变换器的电流检测信号(i_sense)和斜波信号(Ramp)相加而得出的信号以及控制信号(E/A OUT)，对两个信号进行比较，并根据比较结果，生成PWM信号(PWM_IN)以控制PWM占空比。
以下，参照图3、图4对具有上述结构的直流-直流变换器用的软启动装置的动作进行说明。
图3为用于说明本发明一实施例中的直流-直流变换器用的软启动装置动作的时间图，图4为用于说明本发明一实施例中的直流-直流变换器用的软启动装置之效果的时间图。
首先，门控器12比较输入电压(VIN)和输出电压(VOUT)的值，以决定是否进入线性充电模式以及开关模式。当门控器12的两个比较器C0、C1的输出、即输出选择信号S0、S1的逻辑电平为"0，0"时，动作模式被设定为线性充电模式，在线性充电模式下，来自驱动信号生成部的信号，通过信号选择输出部M的输出端子OUT作为PWM_P信号施加于电力开关元件P1，输出选择信号S0则作为输出选择信号SEL施加于PWM驱动器11使其停止动作。
在该线性充电模式下，向电力开关元件N1、P1分别施加如图3所示的PWM_P信号和PWM_N信号，从而使输出电压(VOUT)从初始电平以线性上升。
即，在线性充电模式下，当输入电压(VIN)高于输出电压(VOUT)时，将PWM_P信号通过电流镜(current mirror)驱动以执行线性充电。
另外，当输出电压(VOUT)逐步上升至如图3所示的TD0时间点，减少至距离输入电压(VIN)规定失调量时，门控器12内的比较器C0的输出、即输出选择信号S0变为"1"电平，从而进入开关模式，在这种开关模式的进入初期，输出电压(VOUT)通过信号选择输出部M作为PWM_P信号被施加至电力开关元件P1，逻辑"1"电平的输出选择信号S0作为输出选择信号SEL被施加至PWM驱动器11。
通过输出电压(VOUT)被施加至电力开关元件P1，电力开关元件P1处于断开(off)状态，在非运行(OFF DUTY)期间，如图1所示，以二极管方式驱动，PWM驱动器11正常驱动而输出的PWM_N信号施加于电力开关元件N1，从而使构成直流-直流变换器的电力开关元件以非同步方式驱动。在该非同步驱动模式下，如图3所示，以PWM_N信号的运行(ON DUTY)D1以及非运行(OFF DUTY)D1'方式进行驱动。
作为参考，在从线性充电模式进入开关模式的初期，以同步方式驱动电力开关元件N1、P1时，流经电感器L的电流(IIND)的斜率在运行区间根据VIN/L而具有上升斜率，而在非运行区间根据(VIN-VOUT)/L而具有下降斜率但在一定区间内具有上升斜率。由此，如图4的IIND1所示，在SS2区间发生涌入电流。
相比之下，本发明设计成，在从线性充电模式进入开关模式初期，以非同步方式驱动电力开关元件N1、P1，如图3所示，流经电感器L的电流IIND的斜率在运行区间即S1区间根据VIN/L而具有上升斜率，在非运行区间即S7区间，根据(VIN-VD(二极管电压)-VOUT)/L而具有下降斜率，从而能够防止线性充电模式后立刻以同步方式驱动时发生的瞬间涌入电流。
另外，在上述非同步驱动模式下执行开关动作后，输出电压(VOUT)进一步上升时，门控器12内的比较器C1的输出即输出选择信号S1反转为"1"电平(图3的TD1时间点)，从而转换为同步驱动模式。
在同步驱动模式下，从PWM驱动器11输出的PWM1信号作为PWM_P信号被施加至电力开关元件P1。在该同步驱动模式下，如图3所示，以PWM_P信号和PWM_N信号的运行D2和非运行D2'方式驱动。流经电感器L的电流(IIND)在S8区间根据VIN/L而具有上升斜率，S9区间则根据(VIN-VOUT)/L而具有下降斜率，之后，通过负反馈以稳定的PWM驱动生成输出电压。
在之后的软启动区间限流模式，随着时间的经过，PWM占空比增加，在反馈电压和基准电压(Vref)超过PWM占空比的时间点，通过负反馈的PWM占空比控制进行正常控制。
作为参考，当设计成使过电流防止部14的限流值(Limit_ref)低于软启动以后的正常动作区间，以抑制急剧的电流供应时，在开关模式以后，将处于通过负反馈正常控制PWM占空比的软启动区间。限流值(Limit_ref)由软启动计时器的输出(SS_T)决定，经过所设计的软启动时间后，将限流值(Limit_ref)变更为更大的值，以避免给正常动作区间中的电流驱动能力带来影响。优选将限流值(Limit_ref)设定为低于软启动以后的正常动作区间，以抑制急剧的电流供应。
以下，参照图4对本发明的执行上述动作的门控器12的技术效果进行具体说明。
首先，图4中LIMIT_REF表示前述的限流值，E/A OUT表示控制信号，IIND1、IIND2、IIND3分别表示流过电感器L的电流，其中，IIND1表示仅采用线性充电模式LCM和同步驱动模式Sync(此时的输出电压为VOUT1)的现有技术的波形图，IIND2表示在开关模式进入初期，响应于固定初始斜率，使PWM占空比逐步增加E/A OUT后，采用同步驱动模式Sync(此时的输出电压为VOUT2)的现有技术的波形图，IIND3表示本发明的流过电感器L的电流(此时的输出电压为VOUT3)。
如图4中的IIND1所示，在表示线性充电模式的SS1区间以后，当在SS2区间(开关模式区间)立刻以同步方式驱动电力开关元件时，发生了涌入电流。
而从IIND2可知，在SS2的初始区间使用具有一定的斜率的控制信号(E/A OUT)，抑制了IIND1所示的涌入电流的发生，但其缺点是，输出电压VOUT2达到目标电平需要大量时间。
相比之下，本发明的通过门控器12的控制而流过电感器L的电流IIND3，在作为线性充电模式区间的SS1区间之后的SS2区间，电力开关元件N1、P1以非同步方式驱动，由此防止了瞬间涌入电流的发生，而且因限流的占空比进行驱动，输出电压VOUT3比VOUT2更块的时间内上升至高电压。在该SS2区间之后的SS3区间，电力开关元件N1、P1以同步方式驱动，从而具有基于负反馈的稳定的驱动。
即，本发明在从线性充电模式进入开关模式的初期，以非同步方式驱动电力开关元件，从而防止了瞬间涌入电流的防止，同时基于负反馈可获得稳定的电感器波形，此外，在进入开关模式的初期，采用非同步方式，因此能够更迅速地将直流-直流变换器的输出电压提升至目标电平。
以上，根据附图对实施例进行了说明，但其仅仅是举例，本领域技术人员能够对本发明的实施例进行各种变形以及等同替换。本发明的保护范围应以所附的权利要求范围来确定。

Claims (6)

1.一种直流-直流变换器用的软启动装置，其特征在于，包括：
门控器，在线性充电模式提供电流，使直流-直流变换器的输出电压从初始电平以线性上升；
PWM驱动器，在开关模式根据PWM占空比执行开关动作，以将所述输出电压提升至目标电平；
过电流防止部，在开关模式期间，以限流值为基准对所述PWM占空比进行控制，以限制所述直流-直流变换器的电流；以及
PWM信号生成部，在开关模式下，基于控制信号输出用于控制所述PWM占空比的PWM信号，
所述门控器比较所述直流-直流变换器的输入电压和输出电压以决定是否进入线性充电模式以及开关模式，并且生成并输出信号，该信号用于在所述开关模式初期以非同步方式对并联于直流-直流变换器的电感器的多个电力开关元件进行驱动控制后，再以同步方式对所述多个电力开关元件进行驱动控制，
所述门控器包括：
多个比较器，在不同的路径分别比较所述直流-直流变换器的输入电压和输出电压，以生成输出选择信号，其中，所述多个比较器的输入失调量相互不同；
信号选择输出部，根据从所述比较器分别输出的所述输出选择信号的组合，将从所述PWM驱动器输入的第二PWM信号、所述输出电压、以及线性充电模式中用于使直流-直流变换器的输出电压以线性上升的电力开关元件驱动信号中的一个，施加至所述多个电力开关元件中的一个电力开关元件，
从所述比较器分别输出的输出选择信号中的一个信号被作为所述PWM驱动器的驱动控制信号而进行输出。
2.根据权利要求1所述的直流-直流变换器用的软启动装置，其特征在于，
所述多个比较器中的一个比较器的输入失调量被调节为，在所述输出电压与所述输入电压之差减少至规定的失调量时，输出逻辑电平转换所需的第一输出选择信号，而所述多个比较器中的另一个比较器的输入失调量被调节为，在所述输出电压与所述输入电压之差超过规定的失调量时，输出逻辑电平转换所需的第二输出选择信号。
3.根据权利要求1所述的直流-直流变换器用的软启动装置，其特征在于，
所述PWM信号生成部包括：
误差放大器，基于基准电压与从所述直流-直流变换器的输出电压获得的反馈电压之差，生成转换为开关模式所需的误差信号；
比较器，在开关模式下，基于将所述直流-直流变换器的电流检测信号与斜波信号相加的信号和所述误差信号，生成用于控制PWM占空比的PWM信号。
4.根据权利要求1所述的直流-直流变换器用的软启动装置，其特征在于，
进一步包括软启动计时器，所述软启动计时器设定所述过电流防止部的限流值，从而决定软启动时间，
当所述直流-直流变换器反馈的电流检测信号达到限流值时，所述过电流防止部生成限流信号以控制所述PWM占空比。
5.一种直流-直流变换器用的软启动方法，在该直流-直流变换器的电感器并联有电力开关元件，其特征在于，包括如下步骤：
在线性充电模式供应电流，使直流-直流变换器的输出电压从初始电平以线性上升；
在进入开关模式初期，以非同步方式对并联的多个所述电力开关元件进行驱动控制，从而在防止发生涌入电流的同时，提升输出电压；以及
在所述非同步方式驱动控制以后，以同步方式对并联的多个所述电力开关元件进行驱动控制，从而将直流-直流变换器的输出电压迅速提升至目标电平，
其中通过输入失调量相互不同的多个比较器，在不同的路径分别比较所述直流-直流变换器的输入电压和输出电压，以生成输出选择信号，
根据从所述比较器分别输出的所述输出选择信号的组合，将从PWM驱动器输入的第二PWM信号、所述输出电压、以及线性充电模式中用于使直流-直流变换器的输出电压以线性上升的电力开关元件驱动信号中的一个，施加至所述多个电力开关元件中的一个电力开关元件，
从所述比较器分别输出的输出选择信号中的一个信号被作为所述PWM驱动器的驱动控制信号而进行输出。
6.根据权利要求5所述的直流-直流变换器用的软启动方法，其特征在于，
在所述开关模式中，在直流-直流变换器的输出电压高于输入电压的时间点，转换至所述同步方式的驱动。
CN201910217978.6A 2018-08-28 2019-03-21 直流-直流变换器用的软启动装置及方法 Active CN110868054B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2018-0101139 2018-08-28
KR1020180101139A KR102096171B1 (ko) 2018-08-28 2018-08-28 Dc-dc 컨버터용 소프트 스타트 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110868054A CN110868054A (zh) 2020-03-06
CN110868054B true CN110868054B (zh) 2021-11-05

Family

ID=69651932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910217978.6A Active CN110868054B (zh) 2018-08-28 2019-03-21 直流-直流变换器用的软启动装置及方法

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102096171B1 (zh)
CN (1) CN110868054B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102204422B1 (ko) 2020-10-15 2021-01-19 주식회사 파워엘에스아이 컨버터용 적응형 소프트 스타트 및 소프트 스톱 장치
CN113612209B (zh) * 2021-07-20 2022-07-12 Tcl华星光电技术有限公司 限流电路
US11909309B2 (en) 2021-09-17 2024-02-20 Nxp Usa, Inc. Stable switching for a power factor correction boost converter using an input voltage and an output voltage

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007325459A (ja) * 2006-06-02 2007-12-13 Sony Corp 電源装置
KR101642761B1 (ko) * 2015-01-22 2016-08-10 주식회사 동운아나텍 Dc-dc 컨버터용 소프트 스타트 장치 및 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003009515A (ja) * 2001-06-21 2003-01-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電源システム
KR20140023697A (ko) * 2012-08-17 2014-02-27 현대모비스 주식회사 초기 기동시 역전류 방지를 위한 마이크로 하이브리드용 컨버터 및 그 방법
US10075073B2 (en) * 2015-09-08 2018-09-11 Rohm Co., Ltd. DC/DC converter and switching power supply having overcurrent protection

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007325459A (ja) * 2006-06-02 2007-12-13 Sony Corp 電源装置
KR101642761B1 (ko) * 2015-01-22 2016-08-10 주식회사 동운아나텍 Dc-dc 컨버터용 소프트 스타트 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102096171B1 (ko) 2020-04-02
KR20200024449A (ko) 2020-03-09
CN110868054A (zh) 2020-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101912211B1 (ko) 소프트 스타트 회로 및 기술
US7208927B1 (en) Soft start system and method for switching regulator
TWI389440B (zh) 電源控制器之軟啟動電路、操作一電源控制器之方法、以及形成一電源控制器之一軟啟動電路之方法
JP5174390B2 (ja) 電源装置及びこれを備えた電子機器
US8368475B2 (en) Oscillator circuit
EP1690331B1 (en) Power circuit and method of rising output voltage of power circuit
US7723972B1 (en) Reducing soft start delay and providing soft recovery in power system controllers
JP4887841B2 (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ制御回路、ｄｃ−ｄｃコンバータ、半導体装置およびｄｃ−ｄｃコンバータ制御方法
CN110868054B (zh) 直流-直流变换器用的软启动装置及方法
JP2005045993A (ja) Ｐｗｍスイッチングレギュレータ制御回路
JP4790369B2 (ja) 突入電流スルー制御システムおよび方法
KR101642761B1 (ko) Dc-dc 컨버터용 소프트 스타트 장치 및 방법
CN109428487B (zh) 开关调整器
EP1715568A2 (en) Constant-voltage circuit capable of reducing time required for starting, semiconductor apparatus including constant-voltage circuit, and control method of constant-voltage circuit
US20160156264A1 (en) Dc-dc converter
US11205959B2 (en) Switching regulator including PFM detector
US9069366B2 (en) Switching regulator
US20070253229A1 (en) Startup for DC/DC converters
CN114208011B (zh) 在连续导电模式下具有预偏置启动的基于校准的纹波注入的恒定导通时间降压转换器
US11722105B2 (en) Recovery control for power converter
US7199643B2 (en) Hot swappable pulse width modulation power supply circuits
JP2011253217A (ja) 電源装置及び液晶パネルドライバｉｃ
JP2010029009A (ja) 電源回路及びその電源回路を使用したシステム電源装置
JP2007236051A (ja) スイッチングレギュレータ
US11569736B2 (en) Self-adjusting DC/DC converter soft-start mechanism

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant