本發(fā)明涉及一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動系統(tǒng)和方法，尤其涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)2kV以上高壓開關(guān)電源在容性負載或者感性負載時均能按照設(shè)定的升流斜率或者升壓斜率升至額定輸出電壓的技術(shù)，屬于高壓開關(guān)電源軟啟動技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

高壓開關(guān)電源具有輸入電壓范圍寬、轉(zhuǎn)換效率高、輸出紋波小和工作穩(wěn)定等特點而被廣泛運用，其負載形式可為容性負載或感性負載。普通的軟啟動高壓開關(guān)電源在容性負載或者感性負載時其升流斜率或者升壓斜率比設(shè)定的斜率大的多，這樣極易導(dǎo)致開關(guān)電源輸出浪涌電流過大或者電壓過沖而導(dǎo)致開關(guān)電源和負載的損壞。采用自適應(yīng)軟啟動技術(shù)可實現(xiàn)高壓開關(guān)電源無論是何種負載均能按設(shè)定的升流斜率或者升壓斜率輸出額定電壓，可有效減小浪涌電流或過沖電壓對高壓開關(guān)電源和負載的沖擊，提高高壓開關(guān)電源的可靠性和負載的安全性。

與本發(fā)明相關(guān)的典型文章共3篇、專利2項，下面分別對其剖析：

《微電子學(xué)》第32卷第1期中“一種采用電壓補償技術(shù)的DC/DC開關(guān)電源的軟啟動電路”一文提出了一種采用電壓補償技術(shù)的軟啟動控制電路，對開關(guān)電源合閘浪涌電流有一定的抑制作用，并對開關(guān)電源容性負載電子系統(tǒng)具有一定的保護作用，但對感性負載仍然會產(chǎn)生很大的過沖電壓。

《電源世界》2004第12期“開關(guān)電源軟啟動電路的設(shè)計與應(yīng)用”中分析了熱敏電阻防沖擊電流電路、晶閘管防沖擊電流電路、具有斷電檢測的晶閘管防沖擊電流電路和定時器和限流電阻防沖擊電流電路等6種軟啟動電路的優(yōu)缺點，主要存在響應(yīng)時間慢、電源斷電重新接通后失去防沖擊電流作用等問題。

《電子器件》第31卷第2期中“一種DC-DC開關(guān)電源的新穎軟啟動電路設(shè)計”一文中提出了一種基于MOS工藝的新穎軟啟動電路，利用限流和數(shù)字軟啟動技術(shù)，實現(xiàn)了輸出電壓快速、穩(wěn)定的軟啟動。但是由于在實際運用過程中電源負載的復(fù)雜性和不確定性，存在著不能同時兼顧容性負載浪涌電流影響和感性負載過沖電壓影響的問題。

專利號為200910234284，標(biāo)題為一種數(shù)模轉(zhuǎn)換控制的DC-DC開關(guān)電源軟啟動電路，本發(fā)明公開了一種數(shù)模轉(zhuǎn)換控制的DC-DC開關(guān)電源軟啟動電路，該電路包括振蕩器，計數(shù)器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，誤差比較器，PWM比較器，開關(guān)控制器；開關(guān)控制器的Q輸出端接外部開關(guān)整流管的柵級，QN輸出端接外部續(xù)流管的柵級，PWM比較器的輸出端與振蕩器的輸出端連接到開關(guān)控制器的輸入端，PWM比較器的輸入端分別接振蕩器的輸出端和誤差放大器的輸出端，誤差比較器的輸入一端是輸出采樣電壓，另外一端是輸入數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的電壓，誤差比較器的輸出端輸出的是采樣電壓和數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的電壓的差值放大信號，計數(shù)器的一端連接的是振蕩器的輸出，另外一端是清零信號，輸出是8位的并行信號。在電源加電時控制誤差比較器輸入端的基準電壓的大小，使其從小到大成階梯狀上升，使輸出端的電壓跟隨這個基準電壓緩慢上升，避免了啟動過程中的過沖電壓，實現(xiàn)了軟啟動的功能。該發(fā)明對開關(guān)電源感性負載時產(chǎn)生的過沖電壓時具有很好的抑制效果，而對在容性負載時產(chǎn)生的浪涌電流的抑制效果不佳。

專利號為200810046622，標(biāo)題為一種脈寬調(diào)制DC-DC開關(guān)電源的軟啟動電路，公開了一種脈寬調(diào)制DC-DC開關(guān)電源的軟啟動電路，包括分頻計數(shù)模塊、電流閾值模塊、電流采樣模塊、限流比較器、二輸入或門、振蕩器和RS觸發(fā)器。在外部開關(guān)整流管導(dǎo)通時采樣功率電感上的電流，通過限制其峰值電流分階段由小到大變化，來控制占空比階梯型變化，使輸出電壓分階段緩慢上升，可有效避免啟動過程中的浪涌電流，但是存在對感性負載時產(chǎn)生的過沖電壓抑制能力不好的問題。

以上文獻和專利要么對浪涌電流有很好的抑制作用，要么對過沖電壓有很好的抑制作用，二者不能兼顧。由于開關(guān)電源負載的復(fù)雜性和不確定性，以上文獻和專利存在著一定的局限性，而且不能根據(jù)需要設(shè)定升壓或升流斜率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服高壓開關(guān)電源在容性負載時產(chǎn)生浪涌電流和在感性負載時產(chǎn)生過沖電壓得問題，提出了一種高壓開關(guān)電源軟啟動自適應(yīng)軟啟動系統(tǒng)和方法，具體的說，該技術(shù)能夠保證高壓開關(guān)電源無論在容性負載還是感性負載時均能按設(shè)定的升流斜率或者升壓斜率升至額定電壓。

為了達到上述目的，本發(fā)明一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動系統(tǒng)和方法包含一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動系統(tǒng)和一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動方法。

其中，一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動系統(tǒng)主要包括電源、整流濾波電路、逆變電路、脈沖變壓器、高壓整流、電壓/電流采樣電路、電壓比較器、單刀雙擲開關(guān)A、單刀雙擲開關(guān)B、斜坡電壓產(chǎn)生電路、斜坡電流產(chǎn)生電路、誤差放大器和軟啟動控制電路；

其中，電源為高壓開關(guān)電源；

一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動系統(tǒng)中的連接關(guān)系如下：

整流濾波電路(1)和逆變電路(2)相連；逆變電路(2)和整流濾波電路(1)、脈沖變壓器(3)、軟啟動控制電路(10)連接；脈沖變壓器(3)和逆變電路(2)、高壓整流(4)連接；高壓整流(4)和脈沖變壓器(3)、電壓/電流采樣電路(5)連接；電壓/電流采樣電路(5)的電壓采樣輸出和電壓比較器(8)、單刀雙擲開關(guān)B(12)連接；電壓/電流采樣電路(5)的電流采樣輸出和單刀雙擲開關(guān)B(12)連接；斜坡電壓產(chǎn)生電路(6)和電壓比較器(8)、單刀雙擲開關(guān)B(12)連接；斜坡電壓產(chǎn)生電路(6)和電壓比較器(8)、單刀雙擲開關(guān)A(11)連接；斜坡電流產(chǎn)生電路7和單刀雙擲開關(guān)A(11)連接；電壓比較器(8)和電壓/電流采樣電路(5)、斜坡電壓產(chǎn)生電路(6)、單刀雙擲開關(guān)A(11)、單刀雙擲開關(guān)B(12)連接；誤差放大器(9)和單刀雙擲開關(guān)A(11)、單刀雙擲開關(guān)B(12)和軟啟動控制電路(10)連接；軟啟動控制電路(10)和逆變電路(2)以及誤差放大器(9)連接。

一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動系統(tǒng)中的各模塊功能如下：

電壓/電流采樣電路(5)主要將高壓開關(guān)電源輸出的電壓和電流按一定比例轉(zhuǎn)換成0～5V的直流電壓；斜坡電壓產(chǎn)生電路(6)能夠按設(shè)定的升壓斜率產(chǎn)生斜坡電壓；斜坡電流產(chǎn)生電路(7)能夠按設(shè)定的升流斜率產(chǎn)生斜坡電流；電壓比較器(8)是將電壓采樣輸出和設(shè)定的斜坡電壓進行比較，若電壓采樣輸出大于斜波電壓時輸出正電壓，反之輸出為負電壓；誤差放大器(9)是將設(shè)定的斜坡電壓/斜坡電流與電壓采樣輸出/電流采樣輸出進行比較；軟啟動控制電路(10)的主要作用是根據(jù)誤差放大器的輸出來控制逆變電路使開關(guān)電源按設(shè)定的升壓斜率或升流斜率升至額定電壓。

一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動方法，具體步驟為：

步驟1.接通一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動系統(tǒng)的電源后，電壓/電流采樣電路分別輸出電壓采樣值和電流采樣輸出的直流電壓，斜坡電壓產(chǎn)生電路輸出直流斜坡電壓；

其中，采樣輸出和斜坡電壓產(chǎn)生電路輸出的直流電壓范圍為0到5V；

步驟2.電壓比較器對輸入的斜坡電壓和步驟1輸出的電壓采樣值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)電壓值，并據(jù)此決定跳至步驟3還是步驟4，具體為：

2.1當(dāng)電壓采樣值輸出高于設(shè)定的斜坡電壓時，說明此時為感性負載，電壓比較器輸出5V，跳至步驟3；

2.2當(dāng)電壓采樣值輸出低于或等于設(shè)定的斜坡電壓時，電壓比較器輸出為-5V，跳至步驟4；

步驟3.將單刀雙擲開關(guān)A和單刀雙擲開關(guān)B均接到a端，跳至步驟5；

步驟4.將單刀雙擲開關(guān)A和單刀雙擲開關(guān)B均接到b端；

步驟5.誤差放大器將步驟1輸出的電壓采樣輸出和斜坡電壓設(shè)定值進行誤差計算，輸出控制電壓給軟啟動控制電路；

步驟6.軟啟動控制電路根據(jù)步驟5誤差放大器的輸出控制逆變電路使高壓開關(guān)電源按設(shè)定的升壓斜率或升流斜率升至額定電壓；

至此，從步驟1至步驟6，完成了一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動方法。

有益效果

一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動系統(tǒng)和方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

本發(fā)明所提的系統(tǒng)無論高壓開關(guān)電源的負載是容性的還是感性的均能按照設(shè)定的升壓斜率升壓至額定值；

本發(fā)明所提的方法可有效減小浪涌電流或者過沖電壓對高壓開關(guān)電源和負載的沖擊，提高高壓開關(guān)電源的可靠性和負載的安全性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動系統(tǒng)和方法的系統(tǒng)組成框圖；

圖2是本發(fā)明一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動系統(tǒng)和方法在實施例中的自適應(yīng)軟啟動升壓波形對比圖；

圖3是本發(fā)明一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動系統(tǒng)和方法在實施例中的自適應(yīng)軟啟動升流波形對比圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做以下詳細描述。

圖1是本發(fā)明一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動系統(tǒng)和方法的系統(tǒng)組成框圖。

由圖1可以看出，實現(xiàn)本發(fā)明高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動系統(tǒng)和方法的電路一般包括電壓/電流采樣電路、電壓比較器、斜坡電壓產(chǎn)生電路、斜坡電流產(chǎn)生電路、誤差放大器和軟啟動控制電路。

本發(fā)明的工作過程如下：

電源供電后，整流濾波電路1將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，逆變電路2將直流電壓轉(zhuǎn)變成脈沖電壓，變壓器3將脈沖電壓按一定變比提升至額定值，高壓整流電路4將高壓脈沖電壓整流成直流高壓輸出。

當(dāng)電壓/電流采樣電路5輸出的電壓采樣值和斜坡電壓產(chǎn)生電路6輸出的斜坡電壓通過電壓比較器8比較，若電壓采樣值大于設(shè)定的斜坡電壓時，電壓比較器8輸出低電平，負載為感性負載；若電壓采樣值小于設(shè)定的斜坡電壓時，電壓比較器8輸出高電平，負載為容性負載。

在感性負載時，誤差放大器9將設(shè)定的斜坡電壓與電壓采樣值之差按一定的比例放大輸出給軟啟動控制電路10，軟啟動控制電路10控制逆變電路2，使高壓開關(guān)電源按照設(shè)定的升壓斜率升至額定輸出電壓；在容性負載時，誤差放大器9將設(shè)定的斜坡電流與電流采樣值之差按一定的比例放大輸出給軟啟動控制電路10，軟啟動控制電路10控制逆變電路2，使高壓開關(guān)電源按照設(shè)定的升流斜率升至額定輸出電壓。

圖2示出了采用本發(fā)明一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動系統(tǒng)和方法的開關(guān)電源和普通軟啟動開關(guān)電源在感性負載時升壓波形對比。橫坐標(biāo)代表時間，縱坐標(biāo)代表電壓。虛線代表普通軟啟動開關(guān)電源感性負載時升壓波形，實折線為采用自適應(yīng)軟啟動技術(shù)開關(guān)電源的升壓波形，實直線為設(shè)定的斜坡電壓。從圖中可以看出普通軟啟動開關(guān)電源感性負載時升壓波形的斜率明顯陡峭的多，而且有過沖現(xiàn)象，會對負載產(chǎn)生沖擊并可能造成損害；采用本發(fā)明一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動系統(tǒng)和方法后無論高壓開關(guān)電源的感性負載情況如何，開關(guān)電源都會按照設(shè)定的斜坡電壓升至額定電壓。

圖3示出了采用本發(fā)明一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動系統(tǒng)和方法的開關(guān)電源和普通軟啟動開關(guān)電源在容性負載時升流波形對比。橫坐標(biāo)代表時間，縱坐標(biāo)代表電流。虛線代表普通軟啟動開關(guān)電源容性負載時升流波形，實折線為采用自適應(yīng)軟啟動技術(shù)的升流波形，實直線為設(shè)定的斜坡電流。從圖中可以看出普通軟啟動開關(guān)電源容性負載時升流波形的斜率明顯陡峭的多，而且有浪涌現(xiàn)象，會對負載產(chǎn)生沖擊并可能造成損害；采用本發(fā)明一種高壓開關(guān)電源自適應(yīng)軟啟動系統(tǒng)和方法后無論高壓開關(guān)電源的容性負載情況如何，開關(guān)電源都會按照設(shè)定的斜坡電流升至額定電壓。

以上所述為本發(fā)明的較佳實施例而已，本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實施例和附圖所公開的內(nèi)容。凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護的范圍。