專利名稱：一種簡單可靠的預(yù)偏置負(fù)載啟動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流至直流(DC-DC)變換器，特別適用于直流變換器具有預(yù)偏置負(fù)載的啟動電路。
背景技術(shù)：
預(yù)偏置軟啟動是直流變換器的主要功能之一。它可以防止單個直流變換器在啟動過程中對多電源預(yù)偏 置負(fù)載單節(jié)點上的電容進行放電而引起的節(jié)點電壓不穩(wěn)定或啟動電壓震蕩，甚至損壞器件等問題。因此， 在冗余電源系統(tǒng)、并聯(lián)型電源模塊和電池備份電源總線等單節(jié)點多電源系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
目前，各家電源公司和IC設(shè)計公司根據(jù)實際應(yīng)用情況不同提出了許多實用有效的預(yù)偏置啟動電路。 雖然這些電路結(jié)構(gòu)各有不同，但是其工作原理大概可以分為兩種 一種是通過檢測預(yù)偏置負(fù)載節(jié)點電壓和 直流變換器的輸出電壓來調(diào)節(jié)啟動時PWM占空比大小，從而實現(xiàn)預(yù)偏置負(fù)載電路的軟啟動；另一種是在直 流變換器的輸出端和預(yù)偏置負(fù)載節(jié)點之間串接一個開關(guān)管Ql，通過檢測預(yù)偏置負(fù)載節(jié)點電壓和變換器輸出 電壓的大小來控制開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷'從而實現(xiàn)預(yù)偏置負(fù)載電路的軟啟動。例如'TI的40057和MAXIM的 MAXI917等這些帶預(yù)偏置啟動功能的控制芯片均基于第一種工作原理開發(fā)的。IC供應(yīng)商推出的這些芯片雖 然具有預(yù)偏置電壓啟動這一功能，但這些芯片都是用在非隔離變換器中，并且需要單獨的輔助電源供電， 成本高。
專利(公開號CN101313263A)提出了一種同步整流電源變換器用的預(yù)偏置電路，專利(公開號 CN1665114A)提出了一種適用于具有預(yù)偏置負(fù)載的變換器的啟動電路，這兩種啟動電路方案都是基于第一 種工作原理開發(fā)的，雖然電路都能快速增大變換器輸出端上的電壓并避免在啟動時任何電壓或電流從輸出 端泄露，但其電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，從而電路成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種簡單可靠的直流變換器預(yù)偏置負(fù)載啟動電路，該電路是基于第二種工作原理，其核 心設(shè)計思想是利用晶體管Q2的電流控制特性來檢測變換器輸入電壓和輸出預(yù)偏置負(fù)載電壓之間的壓差， 然后根據(jù)兩者之間的電壓差去控制開關(guān)管Ql的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而實現(xiàn)預(yù)偏置負(fù)載電路的軟啟動。同時， 通過合理選擇Rl、 Cl、 R2、 C2的參數(shù)，可實現(xiàn)預(yù)偏置負(fù)載啟動電路的優(yōu)化。它與現(xiàn)有的預(yù)偏置啟動電路 方案相比，具有電路簡單、元器件少、成本低和工作可靠等優(yōu)點，可以廣泛應(yīng)用于各種直流變換器的預(yù)偏 置負(fù)載軟啟動電路中，并且與直流變換器的具體實現(xiàn)無關(guān)。


圖1是本發(fā)明提出的一種簡單可靠的直流變換器預(yù)偏置負(fù)載啟動電路之一原理圖； 圖2是本發(fā)明提出的一種簡單可靠的直流變換器預(yù)偏置負(fù)載啟動電路之二原理圖 圖3是本發(fā)明提出的預(yù)偏置負(fù)載啟動電路的電壓波形圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出了一種簡單可靠的預(yù)偏置負(fù)載啟動電路，如圖1所示。它由開關(guān)管Q1、晶體管Q2、電阻 R1&R2、電容C1&C2和二極管D1以及直流電源VCC組成，其基本工作原理如圖3所示
1) 1 = 0時，預(yù)偏置負(fù)載上存在初始電壓為Vec，而直流變換器的輸出電壓Veb則為O，此時B點和C 點間存在著一個正電壓差Vbc (Vbc-Vec—Veb〉X))。這個正的電壓差作用在R1、晶體管Q2的基極和發(fā)射 極之間，Q2工作在飽和區(qū)，從而使開關(guān)管Q1的柵極電壓為低，開關(guān)管Q1截止斷開。E點和C點的電壓仍 舊為其原來的初始電壓。
2) 0〈tcn時間段內(nèi)，直流變換器的輸出電壓從零開始上升，B點和C點間的電壓差逐漸減小，但其 電壓差Vbc仍可以保持Q2工作在飽和區(qū)或放大區(qū)，開關(guān)管Q1的柵極電壓仍未達到開啟電壓值，開關(guān)管Q1截止斷開。E點和C點保持?jǐn)嚅_，直流變換器輸出電壓升高，而預(yù)偏置負(fù)載電壓仍舊保持其初始電壓值。
3) t=Ti時，直流變換器的輸出電壓與預(yù)偏置負(fù)載的初始電壓之間的壓差減小到己不能使晶體管Q1工 作在飽和或放大區(qū)，此時，晶體管Q2發(fā)射結(jié)電壓小于開啟電壓，晶體管Q2截止。開關(guān)管Q1的柵極電壓 大于其開啟電壓，開關(guān)管Ql導(dǎo)通。直流變換器的輸出端與預(yù)偏置負(fù)載直接相連，從而實現(xiàn)預(yù)偏置負(fù)載的 軟啟動。
4) t〉Tl時間段內(nèi)，開關(guān)管Q1導(dǎo)通，由于其源極B點和漏極C點電壓差很小，不足以開通晶體管Q2， 因此，開關(guān)管Q1的柵極電壓依舊為髙，Ql保持導(dǎo)通。預(yù)偏置兩端負(fù)載電壓Vec跟隨直流變換器的輸出電 壓升高而升高。
如果預(yù)偏置負(fù)載電壓足夠高并且能保證驅(qū)動開關(guān)管Q1的導(dǎo)通，那么在A點可以省掉一路輔助電源VCC， 直接將A點連接到預(yù)偏置負(fù)載電壓的正線E處，利用預(yù)偏置電壓作為開關(guān)管Ql的驅(qū)動電壓'進--步簡化 電路，如圖3所示。
權(quán)利要求
1、一種簡單可靠的直流變換器預(yù)偏置負(fù)載啟動電路之一，其特征在于由開關(guān)管Q1、晶體管Q2、電阻R1&R2、電容C1&C2和二極管D1以及直流電源VCC組成，其具體形式為開關(guān)管Q1源極和漏極串接于直流變換器一端B點與預(yù)偏置負(fù)載一端C點之間，是實現(xiàn)軟啟動的關(guān)鍵器件；晶體管Q2基極接電阻R1、C1一端，通過調(diào)節(jié)R1、C1的參數(shù)可控制Q2基極電流大小，實現(xiàn)晶體管Q2截止、放大、飽和等工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)移；晶體管Q2基極接二極管D1陰極一端，利用D1的正向?qū)щ娦詠肀Ｗo晶體管Q2；晶體管Q2的集電極接電阻R2、C2一端，通過調(diào)節(jié)R2、C2的參數(shù)可控制Q2處于合適的工作狀態(tài)；VCC通過電阻R2接Q1的柵極以及Q2的集電極D點，提供開關(guān)管Q1的驅(qū)動電壓和晶體管Q2的集電極電壓；預(yù)偏置負(fù)載一端C點與電容C1、C2另一端，二極管D1陽極一端，VCC的另一端以及晶體管Q2的發(fā)射級共地。
2、 一種簡單可靠的直流變換器預(yù)偏置負(fù)載啟動電路之二，其特征在于由開關(guān)管Ql、晶體管Q2、電 阻R1&R2、電容CI&C2和二極管Dl組成，其具體形式與權(quán)利要求1基本相同，只是將開關(guān)管Ql柵極 和晶體管Q2集電極D點通過電阻R2直接連接到預(yù)偏置負(fù)載的另一端E點來提供開關(guān)管Ql的驅(qū)動電壓 和晶體管Q2的集電極電壓。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的直流變換器預(yù)偏置負(fù)載啟動電路，其特征在于E點為預(yù)偏置負(fù)載和直流 變換器的正線電壓，B點為直流變換器的負(fù)線電壓，C點為預(yù)偏置負(fù)載的負(fù)線電壓，D點為開關(guān)管Ql柵 極和晶體管Q2集電極的公共端，A點為VCC電源正端。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的直流變換器預(yù)偏置負(fù)載啟動電路，其特征在于通過合理選擇R1、 CK R2、 C2的參數(shù)課實現(xiàn)預(yù)偏置負(fù)載啟動電路的優(yōu)化。
5、如權(quán)利要求1或2所述其他任何利用晶體管Q2的電流控制特性來檢測直流變換器B點和預(yù)偏置負(fù) 載C點的壓差，來控制開關(guān)管Q1的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而實現(xiàn)預(yù)偏置負(fù)載軟啟動電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種簡單可靠的直流變換器預(yù)偏置負(fù)載啟動電路。它由開關(guān)管Q1、晶體管Q2、電阻R1&R2、電容C1&C2和二極管D1以及直流電源VCC組成。該電路利用晶體管Q2的電流控制特性來檢測變換器輸入電壓和輸出預(yù)偏置負(fù)載電壓之間的壓差，然后根據(jù)兩者之間的電壓差去控制開關(guān)管Q1的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而實現(xiàn)預(yù)偏置負(fù)載電路的軟啟動。同時，通過合理選擇R1、C1、R2、C2的參數(shù)，可實現(xiàn)預(yù)偏置負(fù)載啟動電路的優(yōu)化。本發(fā)明可有效解決輸出帶預(yù)偏置電壓啟動過程中出現(xiàn)的輸出電壓波形過沖、重新啟動、甚至損壞模塊等問題，可廣泛應(yīng)用到任何用于直流變換器具有預(yù)偏置負(fù)載的啟動電路中。
文檔編號H02M1/08GK101552553SQ20081016383
公開日2009年10月7日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者周遠平, 孫亞萍 申請人:孫亞萍;周遠平