CN209435105U - 一种软启动电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种软启动电路及电子设备，通过将软启动模块连接IC芯片的软启动引脚，电源模块连接IC芯片的控制引脚；软启动模块用于调节施加在IC芯片的软启动引脚的控制电压，以使IC芯片根据控制电压设定电源模块在软启动期间内的工作状态。本实施例的技术方案使得初始基准电压就足够高，并且输出电流缓慢上升，解决了现有技术中启动过程的上升时长设计的太长，导致的开关电源工作有间歇的情况，以及启动过程的上升时长设计的太短，导致电容电解瞬间电压供不上，背光出现闪烁的情况，实现了软启动电压的上升速率和斜波的起始位置的控制，使得软启动电路的应用更加灵活。

Description

一种软启动电路及电子设备

技术领域

本实用新型实施例涉及电源控制技术领域，尤其涉及一种软启动电路及电子设备。

背景技术

随着集成电路(integrated circuit，IC)的快速发展，IC芯片在电源控制领域的使用范围越来越广泛。合理的使用IC芯片，可以省去电源设计、调试方面的麻烦，还可以提高***的可靠性，缩短产品的研发周期。

其中，用于控制开关电源的IC芯片通常具有软启动功能。现有技术中，主要通过IC芯片的软启动引脚来实现软启动功能。例如，当IC芯片的12引脚为软启动引脚，该IC芯片的12引脚一般通过外接电容接地，具有软启动的设置功能，从而使得开机的过程中输出至负载的电流不是立刻到达最大值，而是缓慢地上升，并且可以通过调整外接电容的容值，调整启动过程的上升时间。

然而，发明人在实现上述方案的过程中，发现存在如下问题：若是启动过程的上升时间设计的太长，导致最初负载的电流基准很低，容易受到干扰使得出现开关电源工作有间歇的情况。若是启动过程的上升时间设计的太短，在低温开机的时候，开启瞬间拉负载很快，导致电容电解瞬间电压供不上，背光出现闪烁的情况。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种软启动电路及电子设备，以解决现有软启动电路中外接电容设置不合适，导致的开关电源存在工作间隙或者背光闪烁的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种软启动电路，包括：电源模块、集成电路IC芯片和软启动模块，所述软启动模块连接所述IC芯片的软启动引脚，所述电源模块连接所述IC芯片的控制引脚；其中，所述软启动模块，用于调节施加在所述IC芯片的软启动引脚的控制电压，以使IC芯片根据所述控制电压设定所述电源模块在软启动期间内的工作状态。

进一步的，所述软启动模块包括第一软启动子模块和第二软启动子模块，所述第一软启动子模块的第一端和所述第二软启动子模块的第一端均与所述IC芯片的软启动引脚连接，所述第一软启动子模块的第二端和所述第二软启动子模块的第二端均接地。

优选的，所述软启动模块包括：第一电阻和第一电容；其中，所述第一电阻的第一端连接所述IC芯片的软启动引脚，第二端连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端接地。

优选的，所述软启动模块包括：第二电阻和第二电容；其中，所述第二电容的第一端连接所述IC芯片的软启动引脚，第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电容的第二端接地。

进一步的，所述第一电阻用于调节所述电源模块的初始基准电压，所述初始基准电压是所述电源模块的动作开始时的输出电压；所述第一电容用于调节软启动过程的上升时长。

进一步的，所述第二电阻用于调节所述电源模块的初始基准电压，所述初始基准电压是所述电源模块的动作开始时的输出电压；所述第二电容用于调节软启动过程的上升时长。

进一步的，所述电源模块包括开关元件，所述IC芯片的控制引脚与所述开关元件连接；所述IC芯片，用于根据所述控制电压设定所述开关元件在软启动期间内的接通和关断时间。

进一步的，所述IC芯片中包括电源单元、第一比较器和晶体管；所述软启动模块通过IC芯片的软启动引脚，分别与所述电源单元、所述第一比较器的同向端和所述晶体管的第一端连接；所述第一比较器的反向端输入第一预设电压。

进一步的，所述电源模块的动作开始时，所述电源子单元通过IC芯片的软启动引脚给所述软启动模块进行充电；当所述软启动引脚的电压超过第一预设电压时，所述软启动电路结束软启动。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包含如上述第一方面中任一所述的软启动电路。

上述实用新型实施例提供的一种软启动电路及电子设备，通过将软启动模块连接IC芯片的软启动引脚，电源模块连接IC芯片的控制引脚；软启动模块，用于调节施加在IC芯片的软启动引脚的控制电压，以使IC芯片根据控制电压设定电源模块在软启动期间内的工作状态。可见，本实用新型可通过调节施加在IC芯片的软启动引脚上的控制电压，使得IC芯片根据控制电压设定电源模块在软启动期间内的工作状态，使得初始基准电压就足够高，避免了现有技术中电流基准低容易出现开关电源工作有间歇的情况，即解决了现有技术中启动过程的上升时间设计太长导致的开关电源工作有间歇的问题；并且电源模块的输出电流缓慢上升，从而能够避免大型(Bulk)电容电解瞬间电压供不上的问题，即解决了现有技术中启动过程的上升时间设计太短导致的Bulk电容电解瞬间电压供不上，背光出现闪烁的问题，实现了软启动电压的上升速率和斜波的起始位置的控制，使得软启动电路的应用更加灵活。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的一种软启动电路的原理框图；

图2是本实用新型可选实施例中的一种软启动电路的结构示意图；

图3是本实用新型可选实施例中的一种IC芯片内部电路的结构示意图；

图4是本实用新型实施例中的一种未优化之前软启动引脚电压的变化示意图；

图5是本实用新型实施例中的一种优化之后软启动引脚电压的变化示意图；

图6是本实用新型可选实施例中的一种软启动电路的结构示意图；

图7是本实用新型可选实施例中的一种软启动电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型实施例中的一种软启动电路的原理框图；本实施例可适用于开关软启动的情况，该软启动电路设置在电子设备的控制电路中，与IC芯片连接。

具体的，如图1所示，本实施例提供的软启动电路包括，电源模块110、集成电路IC芯片120和软启动模块130，软启动模块130连接IC芯片120的软启动引脚，电源模块110连接IC芯片120的控制引脚；其中，软启动模块130，用于调节施加在IC芯片120的软启动引脚的控制电压，以使IC芯片120根据控制电压设定电源模块110在软启动期间内的工作状态。

在本实施例中，软启动是指在电源模块110启动时慢慢扩大用于驱动开关元件的输出脉冲的接通时间的控制。进一步的，软启动引脚与外设电路连接，根据外设电路的时间常数来设定软启动期间的时长。具体而言，在软启动引脚的内部连接恒定电源，根据该恒定电源的值和外设电容器的电容值，确定电容器的充电时间常数，进而确定软启动期间的时长。在电源模块110刚刚开始动作时，电源模块110和IC芯片120进入软启动阶段，控制开关元件的脉冲宽度缓慢增加，软启动期间开关元件的接通时间慢慢上升，电源模块110的输出电压或输出电流缓慢上升，从而可以避免开启的瞬间出现的浪涌电流烧毁电源模块110中的元件或者负载的情形。进一步的，软启动期间的时间长度可以根据负载的功率来进行设计。优选的，软启动期间的时间长度为20毫秒(Millisecond，ms)～30ms。

在本实施例中，IC芯片120是将大量的微电子元器件，例如：晶体管、电阻、电容等，形成的集成电路放在一块塑基上，做成一块芯片。在本实施例中，IC芯片120优选为具有软启动引脚，能够实现软启动功能的IC芯片。本实施例中，仅对IC芯片进行说明，而非限定。在实际应用中，可以根据开关电源的实际情况选择具有软启动引脚的IC芯片。示例性的，本实施例中IC芯片的型号可以为BD9412F。

进一步，软启动模块130可以调节施加在IC芯片120的软启动引脚的上的控制电压，使得电源模块110的初始基准电压足够高，避开了容易受干扰的区间，避免了开关电源工作有间隙的情况。具体的，本实施例通过软启动模块130，调节施加在IC芯片120的软启动引脚的上的控制电压，使得电源模块110输出至负载的电压值不是从零开始，而是从固定的电压值开始升高，从而避开了容易受干扰的区间，避免了开关电源工作有间隙的情况。进一步的，软启动模块130还可以调节软启动期间的时间长度，使得电源模块110的输出电压可以缓慢的上升，避免电源模块110开启的瞬间，拉负载太快，导致Bulk电容电解瞬间电压供不上，背光出现闪烁的问题。

需要说明的是，本实施例中仅仅对软启动模块130进行说明，而非限定，可以根据软启动电路的实际应用环境和设计要求，设计软启动模块130的电路结构。

本实用新型实施例提供的一种软启动电路，通过将软启动模块连接IC芯片的软启动引脚，电源模块连接IC芯片的控制引脚；软启动模块，用于调节施加在IC芯片的软启动引脚的控制电压，以使IC芯片根据控制电压设定电源模块在软启动期间内的工作状态。可见，本实用新型可通过调节施加在IC芯片的软启动引脚上的控制电压，使得IC芯片根据控制电压设定电源模块在软启动期间内的工作状态，使得初始基准电压就足够高，避免了现有技术中电流基准低容易出现开关电源工作有间歇的情况，即解决了现有技术中启动过程的上升时间设计太长导致的开关电源工作有间歇的问题。此外，本实用新型中电源模块的输出电流缓慢上升，从而能够避免大型(Bulk)电容电解瞬间电压供不上的问题，即解决了现有技术中启动过程的上升时间设计太短导致的Bulk电容电解瞬间电压供不上，背光出现闪烁的问题，实现了软启动电压的上升速率和斜波的起始位置的控制，使得软启动电路的应用更加灵活。

图2是本实用新型可选实施例中的一种软启动电路的结构示意图；如图2所示，在本实施例中，优选IC芯片120的SS引脚为软启动引脚。进一步的，软启动模块130包括：第一电阻R1和第一电容C1；其中，第一电阻R1的第一端连接IC芯片120的软启动引脚SS，第二端连接第一电容C1的第一端，第一电容C1的第二端接地。需要说明的，IC芯片120的SS引脚为软启动引脚仅是一个优选方式，不对IC芯片的引脚进行限定，根据不同IC芯片的功能和型号，IC芯片具有软启动引脚即可。

在本实施例中，第一电阻R1用于调节电源模块110的初始基准电压，初始基准电压是电源模块120的动作开始时的输出电压；第一电容C1用于调节软启动过程的上升时长。

进一步的，可以根据需要调节第一电阻R1的阻值，设置不同的初始基准电压，满足不同类型的电路需求。还可以调节第一电容C1的电容值，增加第一电容C1的充电时间常数，以延长软启动上升时长，使得电源模块110的输出电压可以缓慢的上升，避免对Bulk电容电解形成过大的冲击。

进一步的，电源模块110包括开关元件，IC芯片120的控制引脚与开关元件连接；IC芯片120，用于根据控制电压设定开关元件在软启动期间内的接通和关断时间。

具体的，图3是本实用新型可选实施例中的一种IC芯片内部电路的结构示意图；如图3所示，IC芯片中包括电源子单元Iss、第一比较器301和晶体管Q1；软启动模块130通过IC芯片的软启动引脚SS，分别与电源子单元Iss、第一比较器301的同向端和晶体管Q1的第一端连接；第一比较器301的反向端输入第一预设电压。

在本实施例中，电源子单元Iss是指可以为软启动模块130提供电源的电路，在本实施例中，电源子单元Iss优选为电流源电路。本实施例中，仅对电源子单元Iss进行说明，而非限定，可以根据需要和实际情况设计其他类型的电源单元Iss。第一预设电压可以由稳定电压源提供，也可以采集电源模块110中的电压值，本实施例中，不对提供第一预设电压的电路进行限定。进一步的，当软启动引脚SS的电压超过第一预设电压时，电路结束软启动，进入稳定运行状态。优选的，第一预设电压为2.5V。

在本实施例中，当电源模块的动作开始时，电源子单元Iss通过IC芯片120的软启动引脚SS给软启动模块130进行充电。当软启动引脚SS的电压超过第一预设电压时，软启动电路结束软启动，电源模块110和IC芯片120以及其***连接电路进入稳定运行状态。

在本实施例中，软启动电路进入软启动期间以及电源模块110和IC芯片120以及其***连接电路进入稳定运行期间，晶体管Q1断开。当电源模块110停止工作，即不再向负载供电时，生成一个导通控制信号，用于控制晶体管Q1导通，使得第一电容C1可以通过晶体管Q1接地，形成回路，释放第一电容C1内的电荷量，即第一电容C1通过晶体管Q1对地放电。这样，可以使的下一次电路启动时，第一电容C1的电荷量为0，可以更好的进入软启动阶段。进一步的，晶体管Q1可以是三极管、场效应管、绝缘栅双极型晶体管等，本实施例中不对晶体管Q1的类型进行限定。

在本实施例中，在软启动电路未进行优化之前，电源子单元Iss通过IC芯片120的软启动引脚SS给电容进行充电，此时，软启动引脚SS的电压为Vss1＝Iss×t1/C，其中，Vss1为未优化之前软启动引脚SS的电压，Iss为电源子单元Iss提供的恒定电流值，t1为未优化之前电路的时间常数，C为未优化之前软启动引脚SS接地电容的电容值。

图4是本实用新型实施例中的一种未优化之前软启动引脚电压的变化示意图；如图4所示，未进行优化之前软启动引脚SS的电压Vss1的变化趋势如线段401所示，即软启动引脚SS的电压Vss1从0开始上升。这样，使得负载的初始基准电压很低，容易受到干扰使得出现开关电源工作有间歇的情况。

在本实施例中，在软启动电路进行优化之后，电源子单元Iss通过IC芯片120的软启动引脚SS给软启动模块130进行充电，即电源子单元Iss提供的电流不仅给第一电容C1进行充电，同时，流过第一电阻R1之后接地。这样，软启动引脚SS的电压为Vss2＝Iss×t2/C1，其中，Vss2为优化之后软启动引脚SS的电压，Iss为电源子单元Iss提供的恒定电流值，t2为优化之后，电路的时间常数，C1为优化之后软启动引脚SS接地电容的电容值。

具体的，图5是本实用新型实施例中的一种优化之后软启动引脚电压的变化示意图；如图5所示，进行优化之后软启动引脚SS的电压Vss2的变化趋势如线段501所示，即软启动引脚SS的电压Vss2从电压V1开始上升。这样，使得负载的初始基准电压足够高，避开了容易受干扰的区间，避免了开关电源工作有间隙的情况。进一步的，可以根据需要调节第一电阻R1的阻值，设置不同的初始基准电压，满足不同类型的电流需求。

进一步的，可以调节第一电容C1的电容值，增加第一电容C1的充电时间常数，增长软启动期间的时间长度，使得电源模块110的输出电压可以缓慢的上升，避免对Bulk电容电解形成过大的冲击。

进一步的，IC芯片内部还包括第二比较器302，第二比较器302的同向端通过软启动引脚SS与软启动模块130连接，第二比较器302的反向端输出第二预设电压。在本实施例中，第二预设电压为2.0V。进一步的，当电源模块的动作开始时，电源子单元Iss通过IC芯片120的软启动引脚SS给软启动模块130进行充电，当软启动引脚SS的电压小于2.0V时，IC芯片的内置保护电路以及与IC芯片连接的***保护电路不进行工作。当软启动引脚SS的电压大于2.0V时，IC芯片中内置的保护电路以及与IC芯片连接的***保护电路进行工作状态。这样，可以避免发生保护误动作，增强电源模块运行的稳定性和可靠性。

进一步的，图6是本实用新型可选实施例中的一种软启动电路的结构示意图；如图6所示，软启动模块130包括：第二电阻R2和第二电容C2；其中，第二电容C2的第一端连接IC芯片120的软启动引脚，第二端连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端接地。

进一步的，第二电阻R2用于调节电源模块110的初始基准电压，初始基准电压是电源模块110的动作开始时的输出电压；第二电容C2用于软启动过程的上升时长。本实施例中，仅仅对电阻和电容的连接顺序进行了调整，其工作原理并未发生改变。

进一步的，图7是本实用新型可选实施例中的一种软启动电路的结构示意图；如图7所示，软启动模块130包括第一软启动子模块1301和第二软启动子模块1302，第一软启动子模块1301的第一端和第二软启动子模块1302的第一端均与IC芯片120的软启动引脚连接，第一软启动子模块1301的第二端和所述第二软启动子模块1302的第二端均接地。

进一步的，本实施例中仅仅提供了两个软启动子模块并联的情况，但在电路的实际应用过程中，可以设计n个软启动子模块并联，本实施例对此不作具体限制。其中，n为大于1的整数。

进一步的，如图7所示，各个软启动子模块均包含一个电阻和一个电容。示例性的，第一软启动子模块1301包括第三电阻R3和第三电容C3，第二软启动子模块1302包括第四电阻R4和第四电容C4，第n软启动子模块1303包括第五电阻R5和第五电容C5。各个软启动子模块中电阻的阻值和电容的容量都可以根据需要选取。

本实施例提供的多个软启动子模块并联的方案适用于复杂电路的软启动过程，或者复杂的软启动过程，可以根据软启动电路的使用场景和具体情况，选择软启动子模块的个数，本实施例对此不作具体限制。

本实用新型实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括如上述实施例中提供的任意所述软启动电路。

上述电子设备可执行本实用新型任意实施例所提供的软启动电路，具备执行上述软启动电路相应的功能模块和有益效果。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型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实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种软启动电路，其特征在于，包括：电源模块、集成电路IC芯片和软启动模块，所述软启动模块连接所述IC芯片的软启动引脚，所述电源模块连接所述IC芯片的控制引脚；

其中，所述软启动模块，用于调节施加在所述IC芯片的软启动引脚的控制电压，以使IC芯片根据所述控制电压设定所述电源模块在软启动期间内的工作状态。

2.根据权利要求1所述的软启动电路，其特征在于，所述软启动模块包括第一软启动子模块和第二软启动子模块，所述第一软启动子模块的第一端和所述第二软启动子模块的第一端均与所述IC芯片的软启动引脚连接，所述第一软启动子模块的第二端和所述第二软启动子模块的第二端均接地。

3.根据权利要求1所述的软启动电路，其特征在于，所述软启动模块包括：第一电阻和第一电容；

其中，所述第一电阻的第一端连接所述IC芯片的软启动引脚，第二端连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端接地。

4.根据权利要求1所述的软启动电路，其特征在于，所述软启动模块包括：第二电阻和第二电容；

其中，所述第二电容的第一端连接所述IC芯片的软启动引脚，第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端接地。

5.根据权利要求3所述的软启动电路，其特征在于，

所述第一电阻用于调节所述电源模块的初始基准电压，所述初始基准电压是所述电源模块的动作开始时的输出电压；

所述第一电容用于调节软启动过程的上升时长。

6.根据权利要求4所述的软启动电路，其特征在于，所述第二电阻用于调节所述电源模块的初始基准电压，所述初始基准电压是所述电源模块的动作开始时的输出电压；

所述第二电容用于调节软启动过程的上升时长。

7.根据权利要求1所述的软启动电路，其特征在于，所述电源模块包括开关元件，所述IC芯片的控制引脚与所述开关元件连接；

所述IC芯片，用于根据所述控制电压设定所述开关元件在软启动期间内的接通和关断时间。

8.根据权利要求1所述的软启动电路，其特征在于，所述IC芯片中包括电源单元、第一比较器和晶体管；

所述软启动模块通过IC芯片的软启动引脚，分别与所述电源单元、所述第一比较器的同向端和所述晶体管的第一端连接；所述第一比较器的反向端输入第一预设电压。

9.根据权利要求8所述的软启动电路，其特征在于，

所述电源模块的动作开始时，所述电源单元通过IC芯片的软启动引脚给所述软启动模块进行充电；

当所述软启动引脚的电压超过第一预设电压时，所述软启动电路结束软启动。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包含如权利要求1至9任一所述的软启动电路。