CN114499148A - 升压型直流转换器起动控制方法、装置及开关电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种升压型直流转换器起动控制方法、装置及开关电源，该方法包括：依次执行的自举电容预充电阶段、输出电压补齐阶段和输出电压抬升阶段；在自举电容预充电阶段，控制下功率管周期性通断，并控制上功率管保持关断，直至自举电容两端的电压达到预充电电压阈值；在输出电压补齐阶段，控制下功率管保持关断，控制上功率管的栅极电压逐渐升高；在输出电压抬升阶段，基于预设软起动驱动信号控制上功率管与下功率管交替开通，并控制预设软起动驱动信号的占空比逐渐增大，直至转换器的输出电压达到预设输出电压。本发明通过分段控制策略降低电感电流，同时保证自举电路的充电电压达到起动要求，避免电流过冲，提高电路安全性和可靠性。

Description

升压型直流转换器起动控制方法、装置及开关电源
技术领域
本发明涉及直流转换器控制技术领域，尤其涉及一种升压型直流转换器起动控制方法、装置及开关电源。
背景技术
在直流转换器（DC/DC）应用中，输出电压从低电位逐渐升高到预设电压，完成转换器起动。由于电路中输出电容的存在，起动的过程中需要对输出电容充电，同时提供负载电流，为了防止起动过程中电流过大，对电路***造成损坏，需要对电流大小进行限制。常用的限流方法为，缓慢增大上升过程中的PWM信号的占空比，使其从最小值开始经过较长时间逐步变化到正常工作时所需的数值，实现软起动。
图1是现有的一种升压型直流转换器的电路原理图。
在升压型（Boost）直流转换器中，电路的占空比为下功率管开启时间占交替周期的百分比。结合图1所示，在Boost转换器中，设置上功率管HS和下功率管LS，功率管常采用N型MOSFET功率管，对于N型功率管而言，功率管导通要求栅极电压高于源极和漏极电压，通常采用自举电路提供栅极所需的驱动电压。自举电路主要由上功率管HS和自举电容CBoost组成升压电路，为了防止升高后的电压倒灌回原始的输入电压，在电源端与自举电容CBoost的正极端之间设置防反二极管D1，利用自举电容CBoost两端电压不能突变的特性来升高栅极电压。因此，自举电路能够工作的前提在于，在上功率管HS开启之前，自举电容CBoost两端电压足够大。在现有的Boost转换器中，只有下功率管LS导通，自举电容CBoost才开始充电。
如图1所示，在下功率管LS导通阶段，电感L两端是正向的电压VIN，VIN为电源输入电压，电感电流增加；在上功率管HS导通阶段，电感L两端的电压是VIN-VO, VO为输出电压，在软起动开始阶段，VO= VIN- VD，VD是上功率管体二极管的导通压降，大约等于0.7V，VIN-VO大于零。在软起动开始阶段，无论上功率管HS导通或者下功率管LS导通，电感L两端的电压始终为正向，也就是说，在Boost转换器软起动开始阶段，电感电流IL持续上升甚至过冲。在输出电压VO大于VIN之后，电感电流在上功率管导通阶段下降。若为了给自举电容CBoost充电，下功率管长时间开启，则容易导致电感电流过冲，甚至超出电流安全范围，影响电路可靠性和安全性。
发明内容
本发明提供一种升压型直流转换器起动控制方法、装置及开关电源，以实现通过分段控制策略防止电感电流过冲，提高电路安全性和可靠性。
根据本发明的一方面，提供了一种升压型直流转换器起动控制方法，所述转换器设有自举电容、上功率管、下功率管和电感，所述下功率管开通时，所述自举电容的充电回路导通，所述方法包括：依次执行的自举电容预充电阶段、输出电压补齐阶段和输出电压抬升阶段；在所述自举电容预充电阶段，控制所述下功率管周期性通断，并控制所述上功率管保持关断，直至所述自举电容两端的电压达到预充电电压阈值；在输出电压补齐阶段，控制所述下功率管保持关断，控制所述上功率管的栅极电压逐渐升高；在输出电压抬升阶段，基于预设软起动驱动信号控制所述上功率管与所述下功率管交替开通，并控制所述预设软起动驱动信号的占空比逐渐增大，直至所述转换器的输出电压达到预设输出电压。
可选地，所述控制所述上功率管的栅极电压逐渐升高，包括：控制所述上功率管的驱动电路输出高阻态信号；采用预设电流源对所述上功率管的栅极进行充电，所述上功率管的栅极电压随着充电时间的延长逐渐升高。
可选地，在所述自举电容预充电阶段和所述输出电压抬升阶段，所述预设电流源对所述上功率管的栅极的充电路径关断。
可选地，所述控制所述下功率管周期性通断，包括：控制所述下功率管开通；获取所述下功率管的开通时间，并根据所述开通时间控制所述下功率管关断；或者，获取流经所述电感的第一实测电流值，并根据所述第一实测电流值控制所述下功率管关断。
可选地，在所述自举电容预充电阶段，控制所述下功率管关断之后，所述方法还包括：获取所述下功率管的关断时间，并根据所述关断时间控制所述下功率管开通；或者，获取流经所述电感的第二实测电流值，根据所述第二实测电流值控制所述下功率管开通。
可选地，所述控制所述预设软起动驱动信号的占空比逐渐增大，包括：采用抬升控制回路基准电压的方式控制所述预设软起动驱动信号的占空比逐渐增大，其中，所述基准电压为开关管控制回路的调制参考电压；所述基准电压在所述自举电容预充电阶段开始抬升。
可选地，所述输出电压补齐阶段结束的条件包括下述任一项：所述转换器的输出电压近似等于电源输入电压；或者，控制回路基准电压超过所述输出电压的采样值。
根据本发明的另一方面，提供了一种升压型直流转换器起动控制装置，所述转换器设有自举电容、上功率管、下功率管和电感，所述下功率管开通时，所述自举电容的充电回路导通，用于执行上述起动控制方法，所述方法包括：依次执行的自举电容预充电阶段、输出电压补齐阶段和输出电压抬升阶段，所述装置包括：上功率管驱动电路和下功率管驱动电路；在所述自举电容预充电阶段，所述下功率管驱动电路用于控制所述下功率管周期性通断，所述上功率管驱动电路用于控制所述上功率管保持关断，直至所述自举电容两端的电压达到预充电电压阈值；在输出电压补齐阶段，所述下功率管驱动电路用于控制所述下功率管保持关断，所述上功率管驱动电路用于控制所述上功率管的栅极电压逐渐升高；在输出电压抬升阶段，所述上功率管驱动电路和所述下功率管驱动电路用于基于预设软起动驱动信号控制所述上功率管与所述下功率管交替开通，并控制所述预设软起动驱动信号的占空比逐渐增大，直至所述转换器的输出电压达到预设输出电压。
根据本发明的另一方面，提供了一种开关电源，包括上述升压型直流转换器起动控制装置。
本发明的技术方案，通过设置依次执行的自举电容预充电阶段、输出电压补齐阶段和输出电压抬升阶段，在自举电容预充电阶段，控制下功率管周期性通断，并控制上功率管保持关断，直至自举电容两端的电压达到预充电电压阈值，通过控制下功率管周期性通断，避免电感电流持续上升；在输出电压补齐阶段，控制下功率管保持关断，控制上功率管的栅极电压逐渐升高，通过控制上功率管缓慢起动，使电感电流缓慢上升，将输出电压抬升至输入电压附近，避免开关管开通引起的电感电流过冲；在输出电压抬升阶段，基于预设软起动驱动信号控制上功率管与下功率管交替开通，并控制预设软起动驱动信号的占空比逐渐增大，直至转换器的输出电压达到预设输出电压，通过分段控制策略调整起动起始阶段的电流，避免升压型转换器在起动起始阶段电感电流持续增加，解决了升压型转换器起动过程中电流过冲的问题，提高电路安全性和可靠性，起动效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有的一种升压型直流转换器的电路原理图；
图2是本发明实施例一提供的一种升压型直流转换器起动控制方法的流程图；
图3是本发明实施例一提供的另一种升压型直流转换器起动控制方法的流程图；
图4是本发明实施例一提供的又一种升压型直流转换器起动控制方法的流程图；
图5是本发明实施例一提供的一种升压型直流转换器起动控制方法的仿真结果示意图；
图6为本发明实施例二提供的一种升压型直流转换器起动控制装置的结构示意图；
图7是本发明实施例三提供的一种开关电源的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
本发明实施例一提供了一种升压型直流转换器起动控制方法，本实施例可适用于升压型直流变换器的起动起始阶段进行分段控制的应用场景，该方法可以由起动控制装置来执行，该起动控制装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该起动控制装置可配置于开关电源的控制模块中。
结合参考图1所示，该升压型直流转换器设有自举电容CBoost、上功率管HS、下功率管LS和电感L，在下功率管LS开通时，自举电容的充电回路导通。
在本实施例中，该升压型直流转换器起动控制方法包括：依次执行的自举电容预充电阶段、输出电压补齐阶段和输出电压抬升阶段，在不同控制阶段，对上功率管HS、下功率管LS执行不同的控制策略，分段限制电路电流的增长。在升压型直流转换器起动后，无论自举电容两端的电压是多少，首先进入自举电容预充电阶段，对自举电容进行充电。
图2是本发明实施例一提供的一种升压型直流转换器起动控制方法的流程图，如图2所示，该升压型直流转换器起动控制方法，具体包括如下步骤：
步骤S1：在自举电容预充电阶段，控制下功率管周期性通断，并控制上功率管保持关断，直至自举电容两端的电压达到预充电电压阈值。
其中，预充电电压阈值为维持驱动电路起动下功率管所需的最低电压值，预充电电压阈值可小于或者等于自举电容的满电电压。
在本步骤中，结合图1所示，控制上功率管保持断开状态，当下功率管开启时，电源对自举电容进行充电，电感电流逐渐升高；当下功率管关断时，自举电容两端的电压维持基本不变，电感电流在路径电阻作用下逐渐降低。经过下功率管的周期性通断，自举电容重复充电、电压保持的动作，自举电容两端的电压逐渐升高。在预充电阶段，对下功率管的开通时间和关断时间进行调整，缩短下功率管的开通时间，延长下功率管的关断时间，将电感电流控制在安全范围内，避免预充电阶段电流过冲。
步骤S2：在输出电压补齐阶段，控制下功率管保持关断，控制上功率管的栅极电压逐渐升高。
其中，输出电压VO为升压型直流转换器输出的电压。
在本步骤中，自举电容预充电阶段结束时，输出电压VO受负载限制，在负载较重的应用环境中，输出电压VO等于VIN-VD，其中，VIN为电源输入电压，VD是上功率管体二极管的导通压降，大约等于0.7V，采用上功率管与下功率管交替通断的方式抬升输出电压VO容易导致电流过冲，因此，控制上功率管与下功率管暂停开关动作，采用栅极电流驱动方式控制上功率管的栅极电压逐渐升高，将输出电压缓慢拉升至输入电压VIN，避免开关管交替通断起动方式导致的电流上升并过冲。
步骤S3：在输出电压抬升阶段，基于预设软起动驱动信号控制上功率管与下功率管交替开通，并控制预设软起动驱动信号的占空比逐渐增大，直至转换器的输出电压达到预设输出电压。
一实施例中，控制预设软起动驱动信号的占空比逐渐增大，包括：采用抬升控制回路基准电压VREF的方式控制预设软起动驱动信号的占空比逐渐增大，其中，基准电压VREF为开关管控制回路中脉宽调制比较器的参考电压。其中，基准电压VREF在自举电容预充电阶段开始抬升。直流转换器的工作原理是，采用比较器比较输出电压采样值VFB和基准电压VREF，根据比较结果，生成PWM驱动信号，控制开关的占空比，使输出电压采样值VFB和基准电压VREF近似相等。
具体来说，在升压型直流转换器起动后，首先执行自举电容预充电阶段，经过下功率管周期性通断，将自举电容两端的电压逐渐拉升至维持驱动电路起动下功率管所需的最低电压值，自举电容预充电阶段结束。
在自举电容预充电阶段结束后，控制下功率管保持关断，并采用对栅极提供充电电流的方式控制上功率管的栅极电压VHG逐渐升高，当上功率管的栅极电压VHG达到开通阈值电压时，上功率管从关断状态进入开启状态。由于上功率管的栅极电压VHG刚刚达到开通阈值电压，栅极电压VHG与开通阈值电压之间电压差很小，两者之间的电压差称为过驱动电压（Overdrive Voltage）。此时，上功率管的源极与漏极之间的电压差为0.7V，远大于过驱动电压，使上功率管工作在饱和区。在饱和区，上功率管等效于一个恒流源，流经上功率管的电流与过驱动电压的平方成正比。在电流的拉升下，输出电压VO从VIN-VD逐渐升高。随着栅极电压VHG升高，过驱动电压增大，输出电压VO逐渐升高，在输出电压补齐阶段结束时，输出电压VO近似等于输入电压VIN。
在输出电压抬升阶段，基于预设软起动驱动信号控制上功率管与下功率管交替开通，在软起动过程中，基准电压VREF在自举电容预充电阶段，从低位开始上升，在开关管控制回路的作用下预设软起动驱动信号的占空比相应增大，使输出电压采样值VFB跟随基准电压VREF。当基准电压VREF达到稳态值时，预设软起动驱动信号的占空比从最小值逐渐增加到驱动电路工作所需的数值，输出电压VO同步稳定到正常工作的输出电压，结束整个软起动过程。在输出电压抬升阶段，自举电容两端的电压在下功率管开启时持续充电直至充满，自举电容充满有利于降低上功率管开启时的导通电阻，降低导通时的功率损耗，提高驱动效率。
由此，本发明的技术方案，通过分段控制策略调整起动起始阶段的电流，避免升压型转换器在起动起始阶段电感电流持续增加，解决了升压型转换器起动过程中电流过冲的问题，提高电路安全性和可靠性，起动效率高。
一实施例中，输出电压补齐阶段结束的条件包括下述任一项：转换器的输出电压近似等于电源输入电压；或者，控制回路基准电压VREF超过输出电压采样值VFB。
可选地，图3是本发明实施例一提供的另一种升压型直流转换器起动控制方法的流程图，在图2的基础上，图3示例性地示出了一种输出电压补齐阶段抑制电流过冲的具体实施方式，而非对上述方法的限定。
如图3所示，该升压型直流转换器起动控制方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：在自举电容预充电阶段，控制下功率管周期性通断，并控制上功率管保持关断，直至自举电容两端的电压达到预充电电压阈值。
步骤S201：控制下功率管保持关断。
步骤S202：控制上功率管的驱动电路输出高阻态信号。
步骤S203：采用预设电流源对上功率管的栅极进行充电，上功率管的栅极电压随着充电时间的延长逐渐升高。
步骤S204：获取控制回路基准电压VREF及输出电压采样值VFB。
步骤S205：判断基准电压VREF是否超过输出电压采样值VFB。
若基准电压VREF超过输出电压采样值VFB，则执行后续步骤S3；否则，返回执行步骤S201。
步骤S3：在输出电压抬升阶段，基于预设软起动驱动信号控制上功率管与下功率管交替开通，并控制预设软起动驱动信号的占空比逐渐增大，直至转换器的输出电压达到预设输出电压。
具体而言，上述步骤S201至步骤S203示出了一种控制上功率管逐渐开启的具体实施方式。通过采用预设电流源对上功率管的栅极提供充电电流IG，上功率管的栅极与源极、漏极之间等效于一个电容（CG），控制功率管缓慢开通的过程等效为电容充电的过程；功率管关断过程等效为电容放电过程。由于功率管的驱动电路设有上拉路径和下拉路径，在输出电压抬升阶段，控制上拉路径导通，迅速拉高上功率管的栅极电压，控制上功率管瞬时开启；在输出电压抬升阶段，控制下拉路径导通，迅速拉低上功率管的栅极电压，控制上功率管瞬时关断，两个路径交替导通，实现开关控制。在输出电压补齐阶段，上功率管的上拉路径和下拉路径同时关断，使上功率管的驱动电路输出高阻态信号，上功率管的栅极电压在预设电流源的电流充电作用下，逐渐升高，直至栅极电压达到开通阈值电压，上功率管从关断状态进入开启状态。
上述步骤S204至步骤S205示出了一种将基准电压VREF和输出电压采样值VFB作为输出电压补齐阶段结束的条件的具体实施方式。在软起动过程中，基准电压VREF从起动开始时缓慢增加，基准电压VREF的初始电位为0V，根据转换器的工作原理，如果输出电压采样值VFB大于基准电压VREF，则开关管控制回路停止工作。直至基准电压VREF超过输出电压采样值VFB，开关管控制回路起动开关管驱动工作，拉升输出电压，以保证基准电压VREF与输出电压采样值VFB近似相等。通过设置控制回路基准电压VREF超过输出电压采样值VFB作为输出电压补齐阶段结束的条件，有利于确保各阶段时间同步，提高软起动效率。
一实施例中，在自举电容预充电阶段和输出电压抬升阶段，预设电流源对上功率管的栅极的充电路径关断，有利于降低电路功耗。
可选地，图4是本发明实施例一提供的又一种升压型直流转换器起动控制方法的流程图，在图2的基础上，图4示例性地示出了一种控制上功率管逐渐开启的具体实施方式，而非对上述方法的限定。
如图4所示，控制下功率管周期性通断，包括下述步骤：
步骤S101：控制上功率管保持关断。
步骤S102：控制下功率管开通。
在下功率管开通过程中，可通过下述步骤S103或者步骤S104，确定是否关断下功率管。
步骤S103：获取下功率管的开通时间，并根据开通时间确定是否关断下功率管。
步骤S104：获取流经电感的第一实测电流值，并根据第一实测电流值确定是否关断下功率管。
步骤S105：控制下功率管关断。
在下功率管开通过程中，可通过下述步骤S106或者步骤S107，确定是否开通下功率管。
步骤S106：获取下功率管的关断时间，并根据关断时间确定是否开通下功率管。
步骤S107：获取流经电感的第二实测电流值，并根据第二实测电流值确定是否开通下功率管。
本实施例中，可采用电感的直流电阻检测流经电感的实测电流值。
具体而言，在自举电容预充电阶段，下功率管开通时，自举电容进行充电，为了防止电流过冲，需要缩短下功率管的开通时间，同时延长下功率管保持关断的时间。下功率管每次开通允许的下限阈值时间，该下限阈值时间根据下功率管的应用环境而定，如果电源输入电压VIN很高，电感值很小，电感电流上升速度快，需要减小下限阈值时间，当开通时间达到下限阈值时间时，控制下功率管关断，将电感电流维持在安全范围内。或者，在下功率管开通时，实时检测流经电感的第一实测电流值，当第一实测电流值达到电路中的最大额定电流时，控制下功率管关断，将电感电流维持在安全范围内。
在自举电容预充电阶段，下功率管关断时，由于上功率管没有开关动作，不会消耗自举电容的电量，自举电容两端的电压保持恒定。参考图1所示，电流经上功率管的体二极管输出，由于路径上的电阻，使下功率管两端存在很小的负向电压差，电感电流缓慢降低，只要下功率管的关断时间大于或者等于预设关断时间阈值，该预设关断时间阈值可根据下功率管的应用环境而定，当关断时间达到预设关断时间阈值时，控制下功率管开通，就可以保证电感电流不会过冲。或者，在下功率管关断时，实时检测流经电感的第二实测电流值，设置预设电流值等于或者近似等于0，当第二实测电流值降低到预设电流值时，控制下功率管关断，将电感电流维持在安全范围内。
如此循环，直至自举电容两端的电压达到预充电电压阈值。通过缩短下功率管的开通时间，同时延长下功率管保持关断的时间，将电感电流控制在安全范围内，避免预充电阶段电流过冲，提高电路可靠性。
示例性地，图5是本发明实施例一提供的一种升压型直流转换器起动控制方法的仿真结果示意图。
如图5所示，从上到下的波形依次为：各起动阶段自举电容两端的电压VCBoost的仿真结果示意图；各起动阶段电感电流IL的仿真结果示意图；各起动阶段电感电流IL的仿真结果示意图；各起动阶段上功率管栅极电压VHG的仿真结果示意图；各起动阶段输入电压VIN的仿真结果示意图（虚线）；各起动阶段输出电压VO的仿真结果示意图（实线）；各起动阶段输出电压采样值VFB的仿真结果示意图（虚线）；各起动阶段基准电压VREF的仿真结果示意图（实线）。
在自举电容预充电阶段，自举电容两端的电压VCBoost呈阶梯形式逐渐增加，直至达到预充电电压阈值。电感电流IL始终维持较低水平。上功率管保持关断，其中，上功率管栅极电压VHG是由器件模型中寄生参数引起的。输出电压VO基本维持不变，且输出电压VO始终低于输入电压VIN。在软起动过程中，基准电压VREF从自举电容预充电阶段开始增加，其中，基准电压VREF从0到100mV快速变化，是由相关电路设计决定的，不影响对本发明工作过程的说明。
在输出电压补齐阶段，下功率管保持关断，自举电容两端的电压VCBoost维持不变，上功率管栅极电压VHG在预设电流源驱动下缓慢增加，上功率管缓慢开启，逐渐将输出电压VO拉升至近似等于输入电压VIN。在输出电压补齐阶段，电感电流IL一方面提供负载电流，一方面给输出电容充电。当基准电压VREF超过输出电压采样值VFB时，输出电压补齐阶段结束。
在输出电压抬升阶段，基准电压VREF逐渐升高以提升驱动信号的占空比，上功率管与下功率管交替通断，自举电容两端的电压VCBoost逐渐升高，电压采样值VFB随着基准电压VREF的升高而升高，逐渐升高至预设电压。
结合图5所示，经过仿真验证，在整个起动过程中，电感电流均没有出现过冲。
实施例二
基于上述实施例，本发明实施例二提供了一种升压型直流转换器起动控制装置，本发明实施例所提供的起动控制装置可执行本发明任意实施例所提供的起动控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。该方法包括：依次执行的自举电容预充电阶段、输出电压补齐阶段和输出电压抬升阶段。
结合参考图1所示，升压型直流转换器设有自举电容CBoost、上功率管HS、下功率管LS和电感L，下功率管LS开通时，自举电容CBoost的充电回路导通。
图6为本发明实施例二提供的一种升压型直流转换器起动控制装置的结构示意图。
如图6所示，该起动控制装置00包括：上功率管驱动电路100和下功率管驱动电路200。
其中，在自举电容预充电阶段，下功率管驱动电路200用于控制下功率管LS周期性通断，上功率管驱动电路100用于控制上功率管HS保持关断，直至自举电容CBoost两端的电压达到预充电电压阈值。
在输出电压补齐阶段，下功率管驱动电路200用于控制下功率管LS保持关断，上功率管驱动电路100用于控制上功率管HS的栅极电压VHG逐渐升高。
在输出电压抬升阶段，上功率管驱动电路100和下功率管驱动电路200用于基于预设软起动驱动信号控制上功率管HS与下功率管LS交替开通，并控制预设软起动驱动信号的占空比逐渐增大，直至转换器的输出电压达到预设输出电压。
如图6所示，该上功率管驱动电路100包括上拉开关SW1、下拉开关SW2、预设电流源IG和电流驱动开关SW3；上拉开关SW1的第一端与自举电容CBoost的正极端电连接，上拉开关SW1的第二端与上功率管HS的栅极电连接，上拉开关SW1用于在输出电压抬升阶段抬升上功率管的栅极电压；上拉开关SW1在输出电压补齐阶段保持断开；下拉开关SW2的第一端与上功率管HS的栅极电连接，下拉开关SW2的第二端接地或者与上功率管HS的源极连接，下拉开关SW2用于在输出电压抬升阶段拉低上功率管的栅极电压，下拉开关SW2在输出电压补齐阶段保持断开；预设电流源IG经电流驱动开关SW3与上功率管HS的栅极电连接，电流驱动开关SW3在输出电压补齐阶段保持闭合。
一实施例中，电流驱动开关SW3在自举电容预充电阶段及输出电压抬升阶段保持断开。
实施例三
基于上述实施例，图7是本发明实施例三提供的一种开关电源的结构示意图。
如图7所示，该开关电源1包括上述升压型直流转换器起动控制装置00。
本实施例中，开关电源1可为升压型直流转换器，或者，设有升压型直流转换器的开关设备。
本发明实施例提供的开关电源，设置起动控制装置，该装置执行起动控制方法，该方法通过设置依次执行的自举电容预充电阶段、输出电压补齐阶段和输出电压抬升阶段，在自举电容预充电阶段，控制下功率管周期性通断，并控制上功率管保持关断，直至自举电容两端的电压达到预充电电压阈值，通过控制下功率管周期性通断，避免电感电流持续上升；在输出电压补齐阶段，控制下功率管保持关断，控制上功率管的栅极电压逐渐升高，通过控制上功率管缓慢起动，使电感电流缓慢上升，将输出电压抬升至输入电压附近，避免开关管开通引起的电感电流过冲；在输出电压抬升阶段，基于预设软起动驱动信号控制上功率管与下功率管交替开通，并控制预设软起动驱动信号的占空比逐渐增大，直至转换器的输出电压达到预设输出电压，通过分段控制策略调整起动起始阶段的电流，避免升压型转换器在起动起始阶段电感电流持续增加，解决了升压型转换器起动过程中电流过冲的问题，提高电路安全性和可靠性，起动效率高。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种升压型直流转换器起动控制方法，所述转换器设有自举电容、上功率管、下功率管和电感，所述下功率管开通时，所述自举电容的充电回路导通，其特征在于，所述方法包括：依次执行的自举电容预充电阶段、输出电压补齐阶段和输出电压抬升阶段；
在所述自举电容预充电阶段，控制所述下功率管周期性通断，并控制所述上功率管保持关断，直至所述自举电容两端的电压达到预充电电压阈值；
在输出电压补齐阶段，控制所述下功率管保持关断，控制所述上功率管的栅极电压逐渐升高；
在输出电压抬升阶段，基于预设软起动驱动信号控制所述上功率管与所述下功率管交替开通，并控制所述预设软起动驱动信号的占空比逐渐增大，直至所述转换器的输出电压达到预设输出电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述上功率管的栅极电压逐渐升高，包括以下步骤：
控制所述上功率管的驱动电路输出高阻态信号；
采用预设电流源对所述上功率管的栅极进行充电，所述上功率管的栅极电压随着充电时间的延长逐渐升高。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述自举电容预充电阶段和所述输出电压抬升阶段，所述预设电流源对所述上功率管的栅极的充电路径关断。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述下功率管周期性通断，包括：
控制所述下功率管开通；
获取所述下功率管的开通时间，并根据所述开通时间控制所述下功率管关断；或者，
获取流经所述电感的第一实测电流值，并根据所述第一实测电流值控制所述下功率管关断。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述自举电容预充电阶段，控制所述下功率管关断之后，所述方法还包括：
获取所述下功率管的关断时间，并根据所述关断时间控制所述下功率管开通；或者，
获取流经所述电感的第二实测电流值，根据所述第二实测电流值控制所述下功率管开通。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述预设软起动驱动信号的占空比逐渐增大，包括：
采用抬升控制回路基准电压的方式控制所述预设软起动驱动信号的占空比逐渐增大，其中，所述基准电压为开关管控制回路的调制参考电压；
所述基准电压在所述自举电容预充电阶段开始抬升。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述输出电压补齐阶段结束的条件包括下述任一项：
所述转换器的输出电压近似等于电源输入电压；或者，
控制回路基准电压超过所述输出电压的采样值。
8.一种升压型直流转换器起动控制装置，所述转换器设有自举电容、上功率管、下功率管和电感，所述下功率管开通时，所述自举电容的充电回路导通，其特征在于，用于执行权利要求1-7任一所述的起动控制方法，所述方法包括：依次执行的自举电容预充电阶段、输出电压补齐阶段和输出电压抬升阶段，所述装置包括：上功率管驱动电路和下功率管驱动电路；
在所述自举电容预充电阶段，所述下功率管驱动电路用于控制所述下功率管周期性通断，所述上功率管驱动电路用于控制所述上功率管保持关断，直至所述自举电容两端的电压达到预充电电压阈值；
在输出电压补齐阶段，所述下功率管驱动电路用于控制所述下功率管保持关断，所述上功率管驱动电路用于控制所述上功率管的栅极电压逐渐升高；
在输出电压抬升阶段，所述上功率管驱动电路和所述下功率管驱动电路用于基于预设软起动驱动信号控制所述上功率管与所述下功率管交替开通，并控制所述预设软起动驱动信号的占空比逐渐增大，直至所述转换器的输出电压达到预设输出电压。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述上功率管驱动电路包括上拉开关、下拉开关、预设电流源和电流驱动开关；
所述上拉开关用于在所述输出电压抬升阶段抬升所述上功率管的栅极电压，所述上拉开关在所述输出电压补齐阶段保持断开；所述下拉开关用于在所述输出电压抬升阶段拉低所述上功率管的栅极电压，所述下拉开关在所述输出电压补齐阶段保持断开；
所述预设电流源经所述电流驱动开关与所述上功率管的栅极电连接，所述电流驱动开关在所述输出电压补齐阶段保持闭合。
10.一种开关电源，其特征在于，包括权利要求8或9任一所述的升压型直流转换器起动控制装置。
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