开关电源抑制过冲电路和开关电源的制作方法

本实用新型涉及开关电源技术领域，特别是涉及一种开关电源抑制过冲电路和开关电源。

背景技术：

开关电源是控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

开关电源一般设置有控制电路，控制电路中有COMP(内部运放输出)引脚和GATE(门控制信号)引脚，COMP引脚的电压与GATE引脚的输出占空比成正比，开关电源在开启时，输出电压未建立，COMP引脚电压最高，GATE 引脚输出占空比最大，控制环路处于开环状态，当输出电压达到额定值时，环路响应不及时，导致输出电压或电流继续往上增加，因此在开关电源开启时，输出电压或电流会出现过冲现象。存在损坏负载的风险。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的开关电源因输出电压或电流出现过冲，导致损坏负载的问题，提供一种开关电源抑制过冲电路和开关电源。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种开关电源抑制过冲电路，包括第一二极管、第一电容和隔离电路；

第一二极管的正极与开关电源的控制电路的COMP引脚连接，第一二极管的负极与第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地；

隔离电路的输出端连接在第一电容的两端，隔离电路的输入端用于输入开关电源的开机信号。

根据上述开关电源抑制过冲电路，构造第一二极管、第一电容和隔离电路这一整套电路，第一二极管的正极与开关电源的控制电路的COMP引脚连接，第一二极管的负极与第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地，隔离电路的输出端连接在第一电容的两端，隔离电路的输入端用于输入开关电源的开机信号；在具体实现过程中，当开机信号有效时，隔离电路将其输入与输出信号隔离，即第一电容的电压不受隔离电路影响，COMP引脚的电压上升时，通过第一二极管对第一电容充电，由于电容电压不能突变，因此可以减慢COMP引脚电压的上升速度，从而增加开关电源的控制环路的建立时间，使控制环路对开关电源输出作出响应，避免开关电源输出电压或电流过冲。

在其中一个实施例中，隔离电路包括第一电阻、第二电阻、P型三极管和第三电阻；

P型三极管的基极连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端作为隔离电路的输入端；

P型三极管的集电极连接第一电容的另一端，第二电阻连接在P型三极管的集电极和基极之间；

P型三极管的发射极通过第三电阻连接第一二极管的负极。

在其中一个实施例中，隔离电路还包括第二电容，第二电容连接在P型三极管的集电极和基极之间。

在其中一个实施例中，隔离电路包括第一电阻、第二电阻、第一NMOS管和第三电阻；

第一NMOS管的栅极连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端作为隔离电路的输入端；

第一NMOS管的漏极连接第一电容的另一端，第二电阻连接在第一NMOS 管的漏极和栅极之间；

第一NMOS管的源极通过第三电阻连接第一二极管的负极。

在其中一个实施例中，隔离电路还包括第二电容，第二电容连接在第一 NMOS管的漏极和栅极之间。

在其中一个实施例中，第一电容包括有机介质电容、无机介质电容、电解电容或陶瓷电容。

在其中一个实施例中，若第一电容为电解电容，电解电容的正极与第一二极管的负极连接。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种开关电源，包括上述任意一种开关电源抑制过冲电路。

根据上述开关电源，其包括第一二极管、第一电容和隔离电路这一整套电路，第一二极管的正极与开关电源的控制电路的COMP引脚连接，第一二极管的负极与第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地，隔离电路的输出端连接在第一电容的两端，隔离电路的输入端用于输入开关电源的开机信号；在具体实现过程中，当开机信号有效时，隔离电路将其输入与输出信号隔离，即第一电容的电压不受隔离电路影响，COMP引脚的电压上升时，通过第一二极管对第一电容充电，由于电容电压不能突变，因此可以减慢COMP引脚电压的上升速度，从而增加开关电源的控制环路的建立时间，使控制环路对开关电源输出作出响应，避免开关电源输出电压或电流过冲。

在其中一个实施例中，开关电源包括控制电路、第二NMOS管、电感、第二二极管、第三电容和第四电阻；

电感的一端连接第二二极管的正极，第二二极管的负极连接第三电容的一端，第三电容的另一端与第四电阻的一端连接，第三电容的另一端同时接地，第四电阻的另一端与控制电路的反馈端口连接；

控制电路的GATE引脚与第二NMOS管的栅极连接，控制电路的COMP引脚与第一二极管的正极连接，第二NMOS管的源极接地，第二NMOS管的漏极与第二二极管的正极连接；

第四电阻的另一端和第二二极管的负极作为开关电源的电压输出端；电感的另一端作为开关电源的电压输入端。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为一个实施例中的开关电源抑制过冲电路的应用场景图；

图2为一个实施例中的开关电源抑制过冲电路的结构示意图；

图3为一个实施例中的开关电源抑制过冲电路中隔离电路的结构示意图；

图4为另一个实施例中的开关电源抑制过冲电路中隔离电路的结构示意图；

图5为又一个实施例中的开关电源抑制过冲电路中隔离电路的结构示意图；

图6为再一个实施例中的开关电源抑制过冲电路中隔离电路的结构示意图；

图7为一个实施例中的开关电源抑制过冲电路中电解电容的连接示意图；

图8为一个实施例中的开关电源的结构示意图；

图9为一个实施例中的开关电源的控制环路部分的结构示意图；

图10为一个实施例中的开关电源的整体结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

需要说明的是，本实用新型实施例所涉及的术语“第一\第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本实用新型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。

图1为一个实施例中开关电源抑制过冲电路的应用环境示意图，开关电源抑制过冲电路是为开关电源设计的，该开关电源抑制过冲电路可以是一单独的物理实体，在实际应用时可以与无抑制过冲电路的开关电源连接使用，也可以集成在开关电源中。

参见图2所示，为一个实施例的开关电源抑制过冲电路的结构示意图。该实施例中的开关电源抑制过冲电路包括第一二极管100、第一电容200和隔离电路300；

第一二极管100的正极与开关电源的控制电路的COMP引脚连接，第一二极管100的负极与第一电容200的一端连接，第一电容200的另一端接地；

隔离电路300的输出端连接在第一电容200的两端，隔离电路300的输入端用于输入开关电源的开机信号。

在本实施例中，构造第一二极管100、第一电容200和隔离电路300这一整套电路，第一二极管100的正极与开关电源的控制电路的COMP引脚连接，第一二极管100的负极与第一电容200的一端连接，第一电容200的另一端接地，隔离电路300的输出端连接在第一电容200的两端，隔离电路300的输入端用于输入开关电源的开机信号；在具体实现过程中，当开机信号有效时，隔离电路300将其输入与输出信号隔离，即第一电容200的电压不受隔离电路300影响，COMP引脚的电压上升时，通过第一二极管100对第一电容200充电，由于电容电压不能突变，因此可以减慢COMP引脚电压的上升速度，从而增加开关电源的控制环路的建立时间，使控制环路对开关电源输出作出响应，避免开关电源输出电压或电流过冲。

需要说明的是，开关电源一般都会有控制电路，控制电路中存在COMP引脚和GATE引脚，在开关电源开机时，若无抑制过冲电路，COMP引脚的电压会瞬间升高，在本实施例中COMP引脚通过第一二极管100对第一电容200充电，使COMP引脚的电压缓慢上升，避免开关电源输出电压或电流过冲；

另外，在控制环路作出响应后，COMP引脚的正常工作电压小于开机时的电压，因此，第一电容200充电结束后的电压高于COMP引脚的正常工作电压，由于第一二极管100的单向导通特性，第一二极管100中未有电流通过，相当于隔离了第一电容200；而且，由于隔离电路300将隔离电路300本身的输入与输出信号隔离，第一电容200的电压无法释放，在开关电源工作时，不会对控制环路造成影响；

还有，当开机信号无效时，隔离电路300转换为导通回路，第一电容200 可以通过隔离电路300进行放电，为开关电源的再次启动做准备；具体的，开机信号有效对应的是开关电源的开机状态，对应输入隔离电路300的可以是高电平信号，开机信号无效对应的是开关电源的关机状态，对应输入隔离电路300 的可以是低电平信号，隔离电路300可以是实现上述功能的各种不同类型的电路。

在一个实施例中，如图3所示，隔离电路300包括第一电阻310、第二电阻 320、P型三极管330和第三电阻340；

P型三极管330的基极连接第一电阻310的一端，第一电阻310的另一端作为隔离电路300的输入端；

P型三极管330的集电极连接第一电容200的另一端，第二电阻320连接在 P型三极管330的集电极和基极之间；

P型三极管330的发射极通过第三电阻340连接第一二极管100的负极。

在本实施例中，隔离电路300可以包括第一电阻310、第二电阻320、P型三极管330和第三电阻340，在开机信号有效时，第一电阻310和第二电阻320 对隔离电路300的输入电压进行分压，调节P型三极管330的基极电压，第三电阻340用于调节P型三极管330的发射极电压，使P型三极管330工作在截止区，即P型三极管330处于截止状态，实现隔离电路300的输入与输出信号隔离，此时控制电路的COMP引脚通过第一二极管100对第一电容200充电，使COMP引脚的电压缓慢上升，避免开关电源输出电压或电流过冲；

在开关电源的控制环路作出响应后，COMP引脚的正常工作电压小于开机时的电压，第一电容200充电结束后的电压高于COMP引脚的正常工作电压，由于第一二极管100的单向导通特性，第一二极管100中未有电流通过，相当于隔离了第一电容200；而且，由于P型三极管330处于截止状态，第一电容 200的电压无法释放，在开关电源工作时，不会对控制环路造成影响；

在开机信号无效时，P型三极管330的基极电压改变，如开机信号为高电平，此时P型三极管330的基极电压降低，使P型三极管330导通，第一电容200 可以通过P型三极管330、第二电阻320和第三电阻340进行放电，在开机信号再次有效时，可以对第一电容200进行充电。

在一个实施例中，如图4所示，隔离电路300还包括第二电容350，第二电容350连接在P型三极管330的集电极和基极之间。

在本实施例中，第二电容350连接在P型三极管330的集电极和基极之间，第二电容350可以作为去耦电容，降低开机信号的噪声，稳定P型三极管330 的工作状态，提高开关电源抑制过冲电路的抗干扰性能。

在一个实施例中，如图5所示，隔离电路300包括第一电阻310、第二电阻 320、第一NMOS管360和第三电阻340；

第一NMOS管360的栅极连接第一电阻310的一端，第一电阻310的另一端作为隔离电路300的输入端；

第一NMOS管360的漏极连接第一电容200的另一端，第二电阻320连接在第一NMOS管360的漏极和栅极之间；

第一NMOS管360的源极通过第三电阻340连接第一二极管100的负极。

在本实施例中，隔离电路300可以包括第一电阻310、第二电阻320、第一 NMOS管360和第三电阻340，在开机信号有效时，第一电阻310和第二电阻 320对隔离电路300的输入电压进行分压，调节第一NMOS管350的栅极电压，第三电阻340用于调节第一NMOS管360的源极电压，使第一NMOS管360工作在截止区，即第一NMOS管360处于截止状态，实现隔离电路300的输入与输出信号隔离，此时控制电路的COMP引脚通过第一二极管100对第一电容200 充电，使COMP引脚的电压缓慢上升，避免开关电源输出电压或电流过冲；

在开关电源的控制环路作出响应后，COMP引脚的正常工作电压小于开机时的电压，第一电容200充电结束后的电压高于COMP引脚的正常工作电压，由于第一二极管100的单向导通特性，第一二极管100中未有电流通过，相当于隔离了第一电容200；而且，由于第一NMOS管360处于截止状态，第一电容200的电压无法释放，在开关电源工作时，不会对控制环路造成影响；

在开机信号无效时，第一NMOS管360的栅极电压改变，如开机信号为高电平，此时第一NMOS管360的栅极电压降低，使第一NMOS管360导通，第一电容200可以通过第一NMOS管360、第二电阻320和第三电阻340进行放电，在开机信号再次有效时，可以对第一电容200进行充电。

在一个实施例中，如图6所示，隔离电路300还包括第二电容350，第二电容350连接在第一NMOS管360的漏极和栅极之间。

在本实施例中，第二电容350连接在第一NMOS管360的漏极和栅极之间，第二电容350可以作为去耦电容，降低开机信号的噪声，稳定第一NMOS管360 的工作状态，提高开关电源抑制过冲电路的抗干扰性能。

在一个实施例中，第一电容200包括有机介质电容、无机介质电容、电解电容或陶瓷电容。

在本实施例中，有机介质电容、无机介质电容、电解电容或陶瓷电容的电容容量较大，大容量的第一电容200可以提高其充电时间常数，进而调节开关电源开机时COMP引脚电压的上升速度，可以应用于不同开关电源中。

在一个实施例中，如图7所示，若第一电容200为电解电容，电解电容的正极与第一二极管100的负极连接。

在本实施例中，第一电容200可以是电解电容，电解电容具备正负电极，在开关电源抑制过冲电路中，电解电容的正极与第一二极管100的负极连接，电解电容的负极接地，保证电解电容正常工作。

根据上述开关电源抑制过冲电路，本实用新型实施例还提供一种开关电源，以下就开关电源的实施例进行详细说明。

参见图8所示，为一个实施例的开关电源的结构示意图。该实施例中的开关电源包括上述任意一种开关电源抑制过冲电路。

在本实施例中，开关电源包括第一二极管100、第一电容200和隔离电路 300这一整套电路，第一二极管100的正极与开关电源的控制电路的COMP引脚连接，第一二极管100的负极与第一电容200的一端连接，第一电容200的另一端接地，隔离电路300的输出端连接在第一电容200的两端，隔离电路300 的输入端用于输入开关电源的开机信号；在具体实现过程中，当开机信号有效时，隔离电路300将其输入与输出信号隔离，即第一电容200的电压不受隔离电路300影响，COMP引脚的电压上升时，通过第一二极管100对第一电容200 充电，由于电容电压不能突变，因此可以减慢COMP引脚电压的上升速度，从而增加开关电源的控制环路的建立时间，使控制环路对开关电源输出作出响应，避免开关电源输出电压或电流过冲。

在一个实施例中，如图9所示，开关电源包括控制电路410、第二NMOS 管420、电感430、第二二极管440、第三电容450和第四电阻460；

电感430的一端连接第二二极管440的正极，第二二极管440的负极连接

第三电容450的一端，第三电容450的另一端与第四电阻460的一端连接，第三电容450的另一端同时接地，第四电阻460的另一端与控制电路410的反馈端口连接；

控制电路410的GATE引脚与第二NMOS管420的栅极连接，控制电路410 的COMP引脚与第一二极管100的正极连接，第二NMOS管420的源极接地，第二NMOS管420的漏极与第二二极管440的正极连接；

第四电阻460的另一端和第二二极管440的负极作为开关电源的电压输出端；电感430的另一端作为开关电源的电压输入端。

在本实施例中，控制电路410、第二NMOS管420、电感430、第二二极管 440、第三电容450和第四电阻460可以构成一个简易的开关电源，开关电源开启式，控制电路410的COMP引脚的电压增大，由于开关电源抑制过冲电路的关系，COMP引脚的电压缓慢上升，控制电路410的GATE引脚的输出占空比与COMP引脚的电压成正比，因而GATE引脚的输出占空比缓慢加大，电路软启动，通过第二NMOS管420控制开关电源的输出电压，该输出电压也是缓慢上升，等输出电压达到额定值时，开关电源控制环路已建立，控制环路能对开关电源输出电压或电流作出响应，避免开关电源输出电压或电流过冲。

本实用新型实施例的开关电源与上述开关电源抑制过冲电路相对应，在上述开关电源抑制过冲电路的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于开关电源的实施例中。

在一个实施例中，如图10所示，开关电源包括二极管D1、电容C1、P型三极管Q1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、控制电路、NMOS管Q2、电感L、二极管D2、电容C3和电阻R4；

二极管D1的正极与控制电路的COMP引脚连接，二极管D1的负极与电容 C1的一端连接，电容C1的另一端接地；

P型三极管Q1的基极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端作为开机信号输入端；P型三极管Q1的集电极连接电容C1的另一端，电阻R2连接在P型三极管Q1的集电极和基极之间；P型三极管Q1的发射极通过电阻R3连接二极管D1的负极；

电感L的一端连接二极管D2的正极，二极管D2的负极连接电容C3的一端，电容C3的另一端与电阻R4的一端连接，电容C3的另一端同时接地，电阻R4的另一端与控制电路的反馈端口连接；

控制电路的GATE引脚与NMOS管Q2的栅极连接，NMOS管Q2的源极接地，NMOS管Q2的漏极与二极管D2的正极连接；

电阻R4的另一端和二极管D2的负极作为开关电源的电压输出端；电感L 的另一端作为开关电源的电压输入端。

在本实施例中，通过限制开关电源开机时，COMP引脚的电压爬升时间，从而控制GATE引脚的输出占空比，在电压建立时，不能以最大的占空比输出，从而增加了开关电源控制环路的建立时间，使控制环路能对输出作出响应。

在控制电路内部运放输出COMP引脚处，增加一个二极管D1和一个电容 C1，GATE输出占空比与COMP电压成正比，BL_ON为开机信号，开机时为高电平，关机时为低电平。开机时，由于电路开环，COMP引脚电压上升，电流通过二极管D1给电容C1充电，因此减慢了COMP引脚电压的上升速度，使开机时，GATE占空比缓慢增加；

GATE占空比缓慢加大，开关电源的电路软启动，输出电压或电流缓慢上升，电容C1充满电后，COMP引脚所在控制环路已建立，此时COMP引脚处于正常工作状态，COMP引脚正常工作时电压小于开机时的电压，由于二极管D1 的单向导通特性，电容C1无法通过二极管D1放电，且BL_ON信号为高电平， P型三极管Q1截止，C1电压无法释放，因此开关电源抑制过冲电路在正常工作时，对开关电源控制环路无影响；

开关电源关机时，BL_ON信号为低电平，P型三极管Q1导通，电容C1通过电阻R3放电，为下次开关电源开机做准备。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。