一种开关电源的快速启动方法和快速启动控制电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种开关电源快速启动方法和快速启动控制电路，通过设置转换电压，当开关电源输出电压低于转换电压时，控制电感电流为设定电感电流；当开关电源输出电压高于转换电压时，控制开关电源输出电压稳压工作。一种方案是在启动阶段采用模拟电路方式先控制电感电流为给定电感电流，当输出电压达到转换电压后，再控制输出电压稳定。另一种方案是用MCU控制电路代替模拟电路完成同样控制过程。开关电源快速启动的有益效果是：能使数字电路负载在上电和电压跌落时可靠复位和可靠工作；能使开关电源的功能性负载设备如激光电源、大功率直流伺服电机等快速启动；能在电网电压跌落时减小这种跌落对开关电源的负载的影响。
【专利说明】一种开关电源的快速启动方法和快速启动控制电路
【技术领域】
[0001]本发明属于开关电源领域，更具体地，涉及一种开关电源快速启动方法和快速启动控制电路。
【背景技术】
[0002]由于开关电源输出端存在很大的电容，启动过程包括输出电容充电的过程，电压上升越快导致充电电流越大。为防止产生过大的充电电流，开关电源常规启动方式是采用软启动方式。即在电源启动时，占空比由零慢慢增加直到开关电源输出电压达到额定电压。软启动技术能防止启动时开关电源中的开关器件因过流而损坏，但软启动同时也导致在启动阶段开关电源的输出电压上升缓慢。通常开关电源的软启动导致开关电源的输出电压从零到额定电压的建立时间为几十毫秒到几百毫秒不等。
[0003]传统的开关电源普遍采用电压模式(或称电压型)脉宽调制(PWM)技术，而近年来电流模式(或称电流型)PWM技术得到了飞速发展，相比电压模式PWM，电流模式PWM具有更好的电压调整率和负载调整率，系统的稳定性和动态特性也得以明显改善。
[0004]电压型PWM控制和电流型PWM控制都属于模拟控制，目前数字控制以其诸多的优点在某些方面正逐步取代模拟控制。数字PWM控制器获得了更多的设计自由，可以轻松实现各种复杂、智能的数字算法。
[0005]下面应用场合，开关电源的快速启动具有特定的优势:
[0006](I)数字电路的上电复位和供电电压跌落后的处理
[0007]当开关电源的负载电路是数字电路(包括微处理器及其外围电路)时，为使数字电路在上电后获得确定的稳定的定安全的逻辑状态，其常常由供电电压上升沿产生复位信号。若供电电压上升过于缓慢，会使上电复位后电路的状态不确定。目前解决这一问题的现有方法是采用专门复位电路，对供电电压设置比较门限值，当供电电压超出门限值时，复位电路便产生上升沿陡峭持续时间足够长的复位信号。在实际使用过程中，即使采用这类复位电路，还会存在上电复位发生错误。
[0008]另一种情况是，正常工作的数字电路其供电电压突然跌落时，这时数字电路中并接于电源两端的电容可以维持一段时间供电，若供电电压跌落时间超出这一维持时间，数字电路将处于不稳定逻辑状态。解决这一问题的现有方法是采用专门电源监视电路。该电路的功能是当电压跌落时，产生上升沿陡峭持续时间足够长的复位信号，使数字电路复位以获得安全确定的工作状态。即使采用专门电源监视电路，在实际应用中仍然存在供电电压跌落，数字电路状态混乱的情况。
[0009](2)当开关电源的负载是大功率功能设备,如大功率直流电机或大功率激光电源等，开关电源采用软启动方式，这些功能设备就需要很长时间才能启动。在紧急情况下，有时需要这些设备快速投入工作。
[0010](3)电网上别的大功率设备启动时会导致电压跌落，例如大功率直流电机启动导致的电压跌落，这种跌落会影响同一条供电线路上的开关电源。当输入电压跌落后，为了尽量减少对网上设备的影响，需要开关电源能快速启动，快速的使直流电压回升到正常值。
【发明内容】
[0011]针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种既能快速启动，又能让开关器件不产生过流的开关电源快速启动方法和快速启动控制电路。
[0012]本发明提供了一种开关电源快速启动方法，包括下述步骤:
[0013](I)在电流上升阶段，以最大允许占空比提升电感电流，直到电感电流达到设定电感电流；
[0014](2)在恒流工作阶段，通过控制开关器件的占空比来控制电感电流使得所述电感电流维持在所述设定电感电流，直到开关电源的输出电压为转换电压；
[0015](3)在稳压工作阶段，通过控制开关器件的占空比使得所述开关电源的输出电压维持在额定电压从而实现开关电源快速启动。
[0016]其中，步骤⑴中，所述最大允许占空比是开关电源主电路所能允许的最大占空比；当所述开关电源主电路中的变换器为降压DC/DC变换器时，所述最大允许占空比为I ;当所述开关电源主电路中的变换器为桥式非隔离变换器、半桥或全桥隔离变换器时，所述最大允许占空比为0.5减去死区时间部分；当所述开关电源主电路中的变换器为单端反激变换器或单端正激变换器时，所述最大允许占空比为0.5。
[0017]其中，所述设定电感电流等于最大安全工作电流Ist的(0.5—0.9)倍。
[0018]其中，所述转换电压为额定电压的(0.85-1)倍。
[0019]本发明还提供了一种开关电源快速启动控制电路，包括比较器U1、电压比较器U2、模拟开关U3、电流调节器U6、RS触发器U7、PWM输出模块U8、振荡器U9、电阻Rf、电阻Rj和电容Cf ;所述比较器Ul的第一输入端连接转换电压Vt，所述比较器Ul的第二输入端连接输出电压Vtl ;所述电阻&的一端用于接收输出电压Vtl,所述电阻&的另一端连接至所述电压比较器U2的第一输入端，所述电压比较器U2的第二输入端用于连接参考电压Vf，所述电阻Rf与所述电容Cf依次串联连接在所述电压比较器U2的第一输入端与所述电压比较器U2的输出端之间；所述模拟开关U3的第一输入端连接至所述电压比较器U2的输出端，所述模拟开关U3的第二输入端用于连接设定电感电流Is ;所述模拟开关U3的控制端连接至比较器Ul的输出端；所述电流调节器U6的第一输入端连接至模拟开关U3的输出端，所述电流调节器U6的第二输入端连接电感电流^ ;所述RS触发器U7的R端连接至所述电流调节器U6的输出端，所述RS触发器U7的S端连接所述振荡器U9 ;所述PWM输出模块U8的输入端连接至所述RS触发器U7的Q端，所述PWM输出模块U8的输出端用于输出PWM控制信号并控制开关器件通断。
[0020]其中，所述设定电感电流Is等于最大安全工作电流Ist的(0.5—0.9)倍。
[0021]其中，所述转换电压Vt为额定电压的(0.85-1)倍。
[0022]其中，所述参考电压Vf为开关电源输出电压所需的给定值。
[0023]本发明还提供了一种开关电源快速启动控制电路，包括MCU控制模块，连接在所述MCU控制模块的输入端的电压采样模块和电流采样模块，以及连接在所述MCU控制模块的输出端的PWM发生器；所述MCU控制模块包括减法器、电压调节器、电压比较器、开关、减法器和电流调节器；所述减法器的第一输入端连接参考电压Vf，第二输入端用于接收输出电压Vtl，所述减法器的输出端连接电压调节器，电压调节器的输出端连接开关的第一输入端，开关的第二输入端用于连接设定电感电流Is，开关的输出端连接减法器的第一输入端，减法器的第二输入端用于连接电感电流Iy减法器的输出端连接电流调节器的输入端，电流调节器的输出端用于输出占空比控制开关器件。
[0024]其中，所述设定电感电流Is等于最大安全工作电流Ist的(0.5—0.9)倍。
[0025]本发明中，在启动阶段首先使开关器件电流快速达到最大安全工作电流，然后维持这一电流，保证单位时间内从输入吸收的能量和向输出提供的能量最大，直到输出电压接近额定输出电压值；这样可以使得开关器件安全工作不过流的同时快速提供能量。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是开关电源以电感为中心的简化结构示意图；
[0027]图2是开关电源快速启动过程分析示意图；其中(a)是启动阶段电感峰值电流随时间变化示意图，(b)是启动阶段输出电压随时间变化示意图，(C)是启动阶段占空比随时间变化示意图；
[0028]图3是采用电流PWM控制的开关电源快速启动控制电路的原理结构框图；
[0029]图4是采用数字PWM控制的开关电源快速启动控制电路的原理结构框图；
[0030]图5是采用数字PWM控制的开关电源快速启动控制电路中MCU控制模块的内部结构示意图；
[0031]图6是采用数字PWM控制的开关电源快速启动程序流程示意图。
【具体实施方式】
[0032]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0033]本发明中的开关电源，是其输入是直流或交流，输出是直流；其输入输出可以通过变压器隔离，也可以不隔离。本发明中的开关器件是指开关电源中的开关三极管，典型的如功率双极性晶体管、功率MOS、IGBT等，其导通和关断可控。
[0034]本发明涉及开关电源电感储能放能的共知知识:开关电源中的开关器件工作于开关状态，当开关器件导通时，电感储能，将输入电源能量存储于电感中；开关器件关断时，电感放能。对于单端反激电路，电感是通常所说的变压器，在其它变换器中，电感就是输出滤波电感。
[0035]本发明中涉及的几种电感电流，作了如下定义。额定电感电流:是指开关电源工作在额定功率，也就是额定电压下输出额定电流，此时电感中电流的峰值。最大安全工作电流Ist:当开关电源中的开关器件工作电流超过器件的最大允许工作电流，开关器件可能会损坏，工程上设计的开关器件最大允许工作电流是已知的，此时可通过实验或计算得到对应的电感的电流峰值，也就是此处定义的最大安全工作电流Ist。Im是电感电流的极限值，若电感电流超出此值，开关电源可能损坏。
[0036]软启动能使开关器件在启动时不过流，若采用常规快速启动方法，开关器件就会有过流危险。因此本发明要解决的技术问题是:既要快速启动，即减少开关电源输出电压从零上升到正常值的时间，但又要不让开关器件不产生过流危险，即开关器件在最大安全电流下工作。
[0037]也就是启动阶段必须快速从输入吸收能量并向输出提供能量，这些能量一方面给输出电容快速充电快速建立输出电压，另一方面给负载提供能量；同时要注意快速提供能量的前提条件是开关器件要安全工作不能过流。为达到这一目标，本发明中给出了一个设定电感电流，这个设定电感电流值介于额定电感电流和最大安全工作电流之间。在启动阶段首先使开关器件电流快速达到设定电感电流，然后维持这一电流，保证单位时间内从输入吸收的能量和向输出提供的能量最大，直到输出电压接近额定输出电压值。
[0038]如图1，开关电源可以简化为变换器、电感L、输出电容C、负载R。变换器中开关器件导通时电感电流增加，电感储能；当变换器中开关器件关断时，电感电流降低，电感向输出电容和负载放能。电感电流大小和开关器件电流大小存在对应关系。开关器件的最大工作电流对应了电感电流为最大安全工作电流Ist。本发明充分利用开关电源中电感储能放能过程，解决上述技术问题。其工作过程分为三个阶段。
[0039](I)电流上升阶段，以最大允许占空比提升电感电流，直到电感电流达到设定电感电流。这里的最大允许占空比是开关电源主电路所能允许的最大占空比，对于降压DC/DC变换器是1，对于升压DC/DC变换器1，对于桥式非隔离变换器、半桥或全桥隔离变换器是
0.5减去死区时间部分，对于单端反激变换器、单端正激变换器是0.5。设定电感电流小于电感的最大安全工作电流Ist，优选比例系数为0.5-0.9。这一系数太小会增加开关电源启动时间，太大会增加开关器件损坏的危险。这一阶段开关电源输出电压较低。
[0040](2)恒流工作阶段，上一阶段结束后电感电流达到设定电感电流，通过控制开关器件的通断时间，通常是占空比，控制电感电流，维持电感电流为设定电感电流，直到开关电源的输出电压接近额定输出电压，这一电压称为转换电压。转换电压小于额定输出电压，转换电压与额定输出电压的优选比例是0.85-1。这个比例太小会使电源整体启动时间延长，太大可能导致输出电压超调。第一阶段中设置电感电流值越大，第二阶段中输出电压上升的时间就越短。
[0041](3)稳压工作阶段，恒流阶段结束时，开关电源的输出电压为转换电压，随后开关电源进入稳压阶段，以开关电源输出电压稳定在额定电压作为控制目标，通过控制占空比使开关电源稳压工作，这一阶段电感电流会下降，当接入额定负载时，最后电感电流工作于额定电感电流。
[0042]本发明的开关电源快速启动方法的实现电路之一是采用电流型PWM控制。电流型PWM控制包含作为外环的电压控制环和作为内环的电流控制环。电流控制环用来控制电感电流的大小，当输出电压低于转换电压时，电压误差放大器停止工作，给定电流与电感电流作为电流调节器的两个输入信号，电流调节器输出产生PWM信号脉冲，控制电感电流为设定电感电流值；当输出电压达到转换电压时，电压误差放大器投入工作，将电压误差放大器输出与电感电流作为电流调节器的两个输入信号，电流调节器输出产生PWM信号脉冲，控制输出电压为额定输出电压值。
[0043]本发明的开关电源快速启动方法的另一个实现方案是使用数字PWM控制器。数字PWM控制器包含作为外环的电压控制环和作为内环的电流环。当输出电压小于转换电压时，运行电流控制环，运算结果控制PWM信号的脉冲导通宽度，控制电感电流峰值为设定电感电流值；当输出电压等于大于转换电压时，运行电压控制环和电流控制环进行双环控制，运算结果控制PWM信号的脉冲导通宽度，控制输出电压为额定输出电压值。
[0044]本发明的方法和电路能使开关电源快速启动，使得开关电源具有下列优势:
[0045](I)当数字电路上电，或数字电路供电电压突然跌落时，快速的使供电电压从零上升到正常值，能减少数字电路出现不确定状态的可能性。
[0046](2)当开关电源的负载是大功率功能设备，开关电源的快速启动，能使开关电源供电的负载功能设备快速投入工作，例如高压激光电源快速启动能使激光设备快速投入工作；大功率直流伺服电机的供电驱动电源的快速启动能使伺服系统快速投入运行。
[0047](3)电网上别的大功率设备启动时会导致电压跌落，例如大功率直流电机启动导致的电压跌落，这种跌落会影响同一条供电线路上的开关电源。当输入电压跌落后，快速恢复工作的开关电源能减小这种跌落对开关电源的负载的影响。
[0048]如图2所示，(a)是启动阶段电感电流iL随时间变化示意图，(b)是启动阶段占空比α随时间变化示意图，(C)是启动阶段输出电压U0随时间变化示意图。完成本发明的开关电源的启动分为三个阶段，其时间分别为Tl、Τ2、Τ3。
[0049]电流上升阶段，如图中的Tl阶段，这一阶段以最大允许占空比提升电感电流，直到电流峰值达到设定电感电流。电感越小，开关器件导通期间电感电流上升就越快。开关器件关断期间，输出电压越低，电感电流下降越少，而此时输出电压几乎为零，开关器件关断期间电感电流几乎不下降。这一阶段通过大占空比，能使电感电流很快上升。电感电流上升必须有一个限定值，电感电流在这个值时，开关电源能安全工作，这就是本发明中设定电感电流值。当电感电流为设定电感电流值或设定电感电流值以下时，此时对应开关器件安全工作。
[0050]额定负载条件下开关器件存在一个的额定的器件工作电流值，对应额定负载条件下也存在一个额定电感电流。另外，在开关器件的极限参数中有一个最大的工作电流值，开关器件工作电流超出这个值就可能损坏，所以选定开关器件时，最大工作电流极限值要留有足够的余量，工程应用中选取开关器件最大的工作电流值是额定的工作电流值的2.5到
3.5倍。对于电感来讲，也就是最大安全工作电流是额定电感电流的2.5到3.5倍。
[0051 ] 开关器件最大的工作电流对应的电感峰值电流值称为最大安全工作电流值，设定电感电流Is值应小于最大安全工作电流值，优选设定电感电流Is值与最大安全工作电流4值的比例系数为0.5—0.9。这一系数太小会增加开关电源启动时间，太大会增加开关器件损坏的危险。
[0052]恒流工作阶段，如图2中的Τ2阶段。此阶段通过控制开关器件的通断时间，通常是占空比，控制电感电流，维持电感电流峰值为设定电感电流值。恒流工作阶段电感电流维持在设定电感电流值，是开关电源快速启动的技术保证。设定电感电流值越大，恒流工作阶段开关电源输出电压上升的所花的时间就越短。
[0053]当输出电压接近额定输出电压时，第二阶段结束；此时的输出电压称为转换电压。转换电压应小于额定输出电压，转换电压与额定输出电压的优选比例是0.85-1。这个比例太小会使电源整体启动时间延长，太大可能会在恒流工作阶段过渡到稳压工作阶段时导致输出电压超出额定输出电压，这在很多开关电源中工程应用中是不允许的。
[0054]稳压工作阶段，如图2中的Τ3阶段，在恒流工作阶段结束时输出电压已经等于转换电压，稳压工作阶段以输出电压稳定在额定工作电压为控制目标。进入稳压工作阶段后，电感电流会下降，直到开关电源稳定工作。至此，开关电源启动过程结束。
[0055]本发明的开关电源快速启动方法的实现电路之一是采用电流型PWM控制电路。如图3所示，开关电源的快速启动控制电路包括:比较器U1、电压比较器U2、模拟开关U3、电流调节器U6、RS触发器U7、PWM输出模块U8、振荡器U9、电阻Rf、电阻Rj和电容Cf ;其中比较器Ul的第一输入端连接转换电压Vt,比较器Ul的第二输入端连接输出电压Vtl ；电阻Rj的一端用于接收输出电压Vtl,电阻&的另一端连接至电压比较器U2的第一输入端，电压比较器U2的第二输入端用于连接参考电压Vf，电阻Rf与电容Cf依次串联连接在电压比较器U2的第一输入端与电压比较器U2的输出端之间；模拟开关U3的第一输入端连接至电压比较器U2的输出端，模拟开关U3的第二输入端用于连接设定电感电流Is ;模拟开关U3的控制端连接至比较器Ul的输出端；电流调节器U6的第一输入端连接至模拟开关U3的输出端，电流调节器U6的第二输入端连接电感电流L ；RS触发器U7的R端连接至电流调节器U6的输出端，RS触发器U7的S端连接振荡器U9 ；PWM输出模块U8的输入端连接至RS触发器U7的Q端，PWM输出模块U8的输出端用于输出PWM控制信号控制开关器件通断。
[0056]其中，U2可以为电压误差放大器，构成电压调节器，其两个输入信号分别是开关电源输出电压Vtl和参考电压vf。现有开关电源的控制目标都是将输出电压稳定于参考电压，当参考电压变化时，通过控制占空比大小，开关电源输出电压也发生变化。一般开关电源参考电压有10%左右的变化，特殊开关电源如实验用开关电源参考电压从零到额定值变化。采用本发明的开关电源能到到现有开关电源参所需要的考电压的所有功能。U6是电流调节器，其一个输入信号来自模拟开关U3,另一个输入端来自电感电流信号Ip U3是一个模拟开关，其两个输入信号一个是电压调节器的输出，另一个来自于设定电感电流Is ;模拟开关U3在两个输入信号中选择一个作为其输出。Ul是一个比较器，将输出电压Vtl和转换电压Vt进行比较，比较器的输出控制模拟开关U3。U9是振荡器，U7是RS触发器，用于产生PWM信号。振荡器U9输出连接RS触发器U7的S端，电流调节器U6的输出连接RS触发器U7的R端。PWM的宽度随电流调节器U6输出电压变化而变化。U8是PWM输出模块，其输出可以是一路PWM，也可以是两路互补的PWM输出。
[0057]从整体来看，电流型PWM控制包含作为外环的电压控制环和作为内环的电流控制环。电流控制环用来控制电感电流的大小，当输出电压低于转换电压Vt时，比较器Ul通过比较控制模拟开关U3将信号切换成设定电感电流Is，此时电压调节器对输出占空比无影响，电流调节器将调节占空比。若电感电流Ili小于设定点电感电流Is，占空比则为最大占空比，这就是电流上升阶段；当电感电流达到设定电感电流Is时，电流调节器使电感电流込恒定在设定电感电流Is。此时电压误差放大器停止工作。
[0058]当输出电压达到转换电压Vt时，比较器Ul通过比较控制模拟开关U3将信号切换成电压调节器输出，此时电压误差放大器U2投入工作，将电压误差放大器输出与电感电流作为电流调节器U6的两个输入信号，由电流比较器的输出控制触发器产生PWM信号的脉冲导通宽度，控制占空比使输出电压为额定输出电压值。
[0059]本发明的开关电源快速启动方法的另一个实现方案是使用数字PWM控制器，其原理示意如图4所示。采用这一方案，开关电源的快速启动控制电路包括:电压采样模块3、电流采样模块4、MCU控制模块5以及PWM发生器6 ；MCU控制模块5分别对开关电源的输出电压、电感电流进行采样，通过运算输出PWM信号，控制开关器件通断。所述电压采样模块3和电流采样模块4的采样速度高于PWM控制频率四倍以上，以保证两者采样能得到一些列瞬时值，MCU控制模块从这些瞬时值中能求出峰值或平均值。
[0060]如图5所示，MCU控制模块5包括:减法器50、电压调节器51、电压比较器52、开关53、减法器55和电流调节器54，减法器50的第一输入端连接参考电压Vf，第二输入端用于接收输出电压Vtl,减法器50的输出端连接电压调节器51，电压调节器51的输出端连接开关53的第一输入端，开关53的第二输入端是设定电感电流Is,开关53的输出连接减法器55的第一输入端，减法器55的第二输入端是电感电流Ilj，减法器55的输出是电流调节器54，电流调节器54输出占空比控制开关器件。输出电压Vtl连接比较器52的第一输入端，转换电压Vt连接比较器的第二输入端，比较器的输出连接开关53的控制端，该控制段能控制开关53的输出端与第一输入端或第二输入端连通。
[0061]电压调节器51将参考电压Vf和输出电压Vtl的差进行运算，运算结果送到软件开关53,软件开关53的另一个输入端是设定电感电流Is ；电压比较器52将输出电压Vtl和转换电压Vt进行比较，其输出控制开关53。开关53可以为二选一的软件开关，当输出电压Vtl低于转换电压Vt也就是开关电源处于启动阶段时，开关53选通Is，当输出电压高于Vst也就是开关电源启动结束时，软件开关选择电压调节器的输出。将开关53的输出与电感电流Il的差进行运算，其输出控制PWM发生器，输出占空比可控的PWM信号。PWM发生器，其输出可以是一路PWM，也可以是两路互补的PWM输出。
[0062]数字PWM控制器程序包含电压调节器、电流调节器。程序流程示意图如图6所示。当输出电压小于转换电压时，给定值为设定电感电流Is，然后进行电流调节运算，运行电流控制环，运算结果控制PWM信号的脉冲导通宽度，控制电感电流峰值为设定电流值；当输出电压等于大于转换电压时，将输出电压进行电压调节运算，运行电压控制环和电流控制环进行双环控制，运算结果控制PWM信号的脉冲导通宽度，控制输出电压为额定输出电压值。
[0063]本发明中以上的【具体实施方式】中，电流的采样点是以电感电流作为实施实例，实际应用中还可以有其它采样点，对其他采样点进行电流采样与对电感进行电流采用，其得到的电流值只有比例上的变化，对本发明中的开关电源的快速启动方式以及两种开关电源快速启动实现方案没有其它影响。针对具体的开关电源变换器，其电流采样点描述如下:
[0064]对于降压DC/DC变换器，其电流采样点可以是开关器件电流或电感电流或它们的结合；
[0065]对于升压DC/DC变换器，其电流采样点可以是开关器件电流或电感电流或它们的结合；
[0066]对于桥式非隔离变换器，其电流采样点可以是电感电流；
[0067]对于单端反激变换器，其电流采样点可以是开关器件电流或变压器原边电流或它们的结合；
[0068]对于单端正激变换器，其电流采样点可以是开关器件电流或变压器原边电流或变压器次边或电感电流或它们的结合；
[0069]对于半桥或全桥隔离变换器，其电流采样点可以是变压器原边电流或变压器次边电流或电感电流或它们的结合。
[0070]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种开关电源快速启动方法，其特征在于，包括下述步骤: (1)在电流上升阶段，以最大允许占空比提升电感电流，直到电感电流达到设定电感电流； (2)在恒流工作阶段，通过控制开关器件的占空比来控制电感电流使得所述电感电流维持在所述设定电感电流，直到开关电源的输出电压为转换电压； (3)在稳压工作阶段，通过控制开关器件的占空比使得所述开关电源的输出电压维持在额定电压从而实现开关电源快速启动。
2.如权利要求1所述的开关电源快速启动方法，其特征在于，步骤(I)中，所述最大允许占空比是开关电源主电路所能允许的最大占空比；当所述开关电源主电路中的变换器为降压DC/DC变换器时，所述最大允许占空比为I ;当所述开关电源主电路中的变换器为桥式非隔离变换器、半桥或全桥隔离变换器时，所述最大允许占空比为0.5减去死区时间部分；当所述开关电源主电路中的变换器为单端反激变换器或单端正激变换器时，所述最大允许占空比为0.5。
3.如权利要求1所述的开关电源快速启动方法，其特征在于，所述设定电感电流等于最大安全工作电流Ist的(0.5—0.9)倍。
4.如权利要求1所述的开关电源快速启动方法，其特征在于，所述转换电压为额定电压的(0.85-1)倍。
5.一种开关电源快速启动控制电路，其特征在于，包括比较器U1、电压比较器U2、模拟开关U3、电流调节器U6、RS触发器U7、PWM输出模块U8、振荡器U9、电阻Rf、电阻Rj和电容Cf; 所述比较器Ul的第一输入端连接转换电压vt，所述比较器Ul的第二输入端连接输出电压Vtl;所述电阻&的一端用于接收输出电压Vtl，所述电阻&的另一端连接至所述电压比较器U2的第一输入端，所述电压比较器U2的第二输入端用于连接参考电压Vf，所述电阻Rf与所述电容Cf依次串联连接在所述电压比较器U2的第一输入端与所述电压比较器U2的输出端之间；所述模拟开关U3的第一输入端连接至所述电压比较器U2的输出端，所述模拟开关U3的第二输入端用于连接设定电感电流Is ;所述模拟开关U3的控制端连接至比较器Ul的输出端；所述电流调节器U6的第一输入端连接至模拟开关U3的输出端，所述电流调节器U6的第二输入端连接电感电流L ;所述RS触发器U7的R端连接至所述电流调节器U6的输出端，所述RS触发器U7的S端连接所述振荡器U9 ;所述PWM输出模块U8的输入端连接至所述RS触发器U7的Q端，所述PWM输出模块U8的输出端用于输出PWM控制信号并控制开关器件通断。
6.如权利要求5所述的开关电源快速启动控制电路，其特征在于，所述设定电感电流Is等于最大安全工作电流Ist的(0.5—0.9)倍。
7.如权利要求5或6所述的开关电源快速启动控制电路，其特征在于，所述转换电压Vt为额定电压的(0.85-1)倍。
8.一种开关电源快速启动控制电路，其特征在于，包括MCU控制模块(5)，连接在所述MCU控制模块(5)的输入端的电压采样模块(3)和电流采样模块(4)，以及连接在所述MCU控制模块(5)的输出端的PWM发生器(6)； 所述MCU控制模块(5)包括减法器(50)、电压调节器(51)、电压比较器(52)、开关(53)、减法器(55)和电流调节器(54)； 所述减法器(50)的第一输入端连接参考电压Vf，第二输入端用于接收输出电压Vtl，所述减法器(50)的输出端连接电压调节器(51)，电压调节器(51)的输出端连接开关(53)的第一输入端，开关(53)的第二输入端用于连接设定电感电流Is，开关(53)的输出端连接减法器(55)的第一输入端,减法器(55)的第二输入端用于连接电感电流Ilj,减法器(55)的输出端连接电流调节器(54)的输入端，电流调节器(54)的输出端用于输出占空比控制开关器件。
9.如权利要求8所述的开关电源快速启动控制电路，其特征在于，所述设定电感电流Is等于最大安全工作电流Ist的(0.5—0.9)倍。
【文档编号】H02M1/36GK104242623SQ201410451636
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】危立辉 申请人:中南民族大学