專利名稱：軟啟動電路和包括軟啟動電路的電源的制作方法
技術領域：
本發明涉及軟啟動(soft start)電路和電源，更具體地講，涉及用于控制 脈寬調制控制器的輸出的軟啟動電路，以及涉及包括軟啟動電路的電源。
背景技術：
電源被提供給包括等離子顯示器和液晶顯示器(LCD)的平板顯示器、 以及需要預定電平的電源的各種電力和電子設備。在電源中使用脈寬調制 (PWM)方法的電源包括功率變換器(power converter)和脈寬調制控制器。功率變換器基于輸入電壓生成輸出電壓，并且存在各種種類的功率變換 器，諸如，以高開關頻率和低開關損耗進行操作并進行不對稱操作的半橋變 換器，具有輸出電感器的功率變換器，以及沒有輸出電感器的功率變換器， 其中具有輸出電感器的功率變換器包括正箝位正向變換器(positive clamp forward converter)和相移全橋變換器(phase shifting fbll bridge converter )。脈寬調制控制器監控功率變換器的輸出，并且控制功率變換器以便輸出 保持在預定電平。也就是，脈寬調制控制器控制功率變換器的操作和輸出， 從初始啟動操作狀態到正常搡作狀態，然后到操作停止狀態。一般來說，功率變換器在正常操作狀態下根據脈寬調制控制器的控制搡 作接收具有i:i占空比(dutyratio)的操作信號。也就是，功率變換器根據具 有1:1占空比的操作信號執行正常操作。然而，當功率變換器在初始啟動狀態下根據正常操作狀態的占空比進行 操作時，有可能在功率變換器的輸出端出現過載。因此，已經建議了一種軟 啟動方法。在該軟啟動方法中，功率變換器以具有低占空比的驅動信號進行 搡作，并且占空比逐漸增加并變為等于正常操作狀態的占空比。當啟動狀態的操作電壓信號的占空比被設定為低于正常操作狀態的占空 比時，轉換器(transformer)的初級側(primary side )的電流更快地增加，并且 具有比正常操作狀態下更高的最大峰值。此外，根據功率變換器的特性，由流過轉換器(transformer)的初級側的電流感應出流過轉換器的次級側的電流，因此轉換器的次級側的電流的波形與 轉換器的初級側的電流的波形成比例。因此，與正常操作狀態相比，在啟動 狀態中可能在轉換器的次級側生成具有更高峰值的電流，從而電力元件(electrical elements )由于使用軟啟動方法的功率變換器中的啟動狀態的高峰 值的電流而變差。尤其是，與具有輸出電感器的功率變換器相比較，在沒有用于延遲感應 到轉換器的次級側的電流流動的輸出電感器的功率變換器中的元件更容易變差。在這個背景技術部分中公開的上述信息只是為了增強對本發明背景的理 解，因此可能含有并不構成本國本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。發明內容因此，本發明的一個目的是提供改進的軟啟動電路以及包括改進的軟啟 動電路的改進的電源。本發明的另 一個目的是提供在功率變換器以軟啟動方法執行啟動操作 時，用于在轉換器的次級側生成低峰電流(low peak current)的軟啟動電路， 以及包括該軟啟動電路的電源。根據本發明的實施例的示范性軟啟動電路連接到用于生成頻率信號的脈 寬調制(PWM)控制器，該脈寬調制控制器具有將幅值調制到脈寬的功能， 并且該軟啟動電路包括用于提供參考電源的第 一端、接收用于確定頻率信號 的幅值的電壓的第二端、接收用于確定頻率信號的頻率的第一值的第三端、 以及接收用于確定頻率信號的頻率的第二值的第四端。軟啟動電路包括占 空比建立單元，用于使用參考電源生成第一電壓，并將第一電壓輸出到第二 端；可變開關單元，包括充有從第一端提供的電流的第一電容器，以及通過 使用第一電容器的充電電壓關斷的第一開關；以及頻率控制單元，包括并聯 耦合到第三端的第一和第二電阻器以及用于將固定電壓提供到第四端的第二 電容器，當第一開關接通時允許電流流到第二電阻器，并且當第一開關關斷 時允許電流流到第 一 和第二電阻器。根據本發明的另 一 個實施例的示范性軟 啟動電路包括第一和第二電阻器、第一電容器、第三電阻器、第四電阻器、 開關、第五電阻器、第六電阻器、第二電容器、第二端、第三端、以及第四 端。第一和第二電阻器串行連接在用于接收參考電壓的第一端和接地端之間。第 一 電容器包括連接到第 一輸入端的 一端。第三電阻器包括連接到第 一 電容 器的另 一端的 一端。第四電阻器連接在第三電阻器的另 一端和接地端之間。 開關根據在第三和第四電阻器的節點的電壓執行開關操作，并且包括耦合到 接地端的輸出端。第五電阻器包括連接到開關的輸入端的一端。第六電阻器 連接在第五電阻器的另 一端和接地端之間。第二電容器包括連接到接地端的 一端。第二端連接到第一電阻器和第二電阻器的節點。第三端連接到第五電 阻器和第六電阻器的節點。第四端連接到第二電容器的另一端。根據本發明 的實施例的示范性電源包括功率變換器、輸出電壓檢測器、脈寬調制(PWM)控制器、柵極驅動器、以及軟啟動電路。功率變換器包括逆變單元，通過 使用開關將輸入直流(DC)電壓逆變為交流電壓；變壓單元，將從逆變單元 輸出的電壓變壓為期望電平的電壓；以及整流單元，用于將變壓單元的輸出 變換為DC電壓。輸出電壓檢測器輸出對應于功率變換器的輸出的反饋電壓。 PWM控制器生成頻率信號、執行用于將幅值調制到脈寬的功能、并且輸出具 有對應于輸出電壓檢測器的反饋電壓的占空比的脈寬控制信號。柵極驅動器 根據脈寬控制信號生成柵極驅動信號，并且操作功率變換器的開關。軟啟動 電路包括由從PWM控制器輸入的參考電源充電的第一電容器、通過第一電 容器的充電電壓關斷的第一開關、以及連接到第一開關的至少一個第一電阻 器，并且通過在第 一開關接通時允許電流流到第 一 電阻器以及在第 一開關關 斷時允許電流不流到第 一 電阻器來控制頻率信號的頻率。
當結合附圖考慮時，參考以下的詳細說明，將能更全面地了解本發明， 并且隨著本發明變得更容易理解而使其許多潛在的優點將變得明顯，附圖中 相似的參考符號指示相同或相似的組件，其中圖1示出了表示在傳統功率變換器的正常操作狀態中的輸出電流波形和 占空電壓(duty voltage )波形的圖。圖2示出了表示當傳統功率變換器以軟啟動方法執行啟動操作時的輸出 電流波形和占空電壓波形的圖。圖3示出了根據本發明的示范性實施例構建的電源的示意圖。圖4示出了如圖3中所示的功率變換器的電路圖。圖5示出了根據本發明的示范性實施例構建的脈寬調制(PWM)控制器的示意圖。圖6示出了表示根據本發明的示范性實施例的如圖5中所示的PWM控 制器生成的頻率信號和脈寬控制信號的波形的圖。圖7示出了根據本發明的示范性實施例構建的軟啟動電路的配置的示意圖。圖8示出了根據本發明的示范性實施例構建的軟啟動電路的電路圖和 PWM控制器的圖。圖9示出了準備好連接到圖8中所示的軟啟動電路的PWM控制器的內 部配置的示意圖。圖10示出了用于實踐本發明原理的表示正常操作狀態中的準諧振 (quasi-resonant)變換器的占空電壓和輸出電流波形的波形圖。圖11示出了用于實踐本發明原理的表示啟動狀態中的準諧振變換器的 占空電壓和^"出電流波形的波形圖。
具體實施方式
在以下具體描述中，為了說明目的僅僅示出和描述了本發明的某些示范 性實施例。正如本領域技術人員將認識到的，可以以各種不同的方式對這里 所描述的實施例進行改變，而所有這些改變均不脫離本發明的精神或范圍。 因此，附圖和描述被看作事實上是說明性的，而非限定性的。在整個說明書 中，相似的參考數字指定相似的要素。此外，除非明確相反地說明，詞語"包括"及其變化，比如"包含"或 "含有"將被理解到表示包括所陳述的要素，但是并不排除任何其它的要素。 在本發明中術語"連接"和"被連接"是指"電連接"和"被電連接"。而在 本發明中術語"耦合"和"被耦合"是指"電耦合"和"被電耦合"。現在將參考圖1和圖2描述在軟啟動方法中正常操作狀態和啟動狀態的 電流變化。圖1示出了表示在傳統功率變換器的正常操作狀態中的輸出電流波形和 占空電壓的圖。在圖1中，Vdl表示用于操作功率開關(power switch )被接 通和關斷的操作電壓信號，而Iyc表示對應于操作電壓信號Vdl的占空比的 信號轉換器(signal transformer)的初級側電流。在正常搡作狀態中，操作電壓信號Vdl在時間周期Ts中包括高電壓電平時間周期DlTs和低電壓電平時間周期(1 -Dl ) Ts，并且高電壓電平周期 DlTs的長度被設定為等于或接近于低電壓電平周期(1 -Dl ) Ts的長度。因此，如圖1所示，信號轉換器的初級側的電流ILK在高電壓電平周期D1TS逐漸增加，并具有最大峰值Peakl。 Dl表示占空比，并且在本例中是指操作電 壓信號Vdl在時間周期Ts中具有高電壓電平的時間百分比。圖2示出了表示當傳統功率變換器以軟啟動方法執行啟動操作時的輸出 電流波形和占空電壓的圖。在圖2中，Vd2表示用于控制功率開關被接通和 關斷的操作電壓信號Vd2，而lLK'表示對應于操作電壓信號Vd2的占空比的 信號轉換器的初級側的電流。在啟動狀態中，搡作電壓信號Vd2在時間周期Ts包括高電壓電平時間 周期D2Ts和低電壓電平時間周期(1 -D2) Ts。高電平周期D2Ts的長度被 設定為遠遠短于低電平周期(1-D2) Ts的長度，以防止在次級側的突然過 載。也就是，啟動狀態的操作信號的占空比D2被設置為低于正常操作狀態 的占空比。因此，如圖2中所示，由于高電壓電平周期D2Ts的長度較短，初 級側的電流Iy^'迅速增加并具有最大峰值Peak2，該峰值Peak2高于正常操作 狀態下的峰值Peakl。 D2表現占空比，并且在本例中是指操作電壓信號Vd2 在時間周期Ts中具有高電壓電平的時間百分比。將參考附圖描述根據本發明的示范性實施例的軟啟動電路和包括該軟啟 動電路的電源。圖3示出了根據本發明的示范性實施例的電源的示意圖。如圖3中所示， 根據本發明的示范性實施例的電源10包括功率變換器100、輸出電壓檢測器 200、脈寬調制(PWM)控制器300、軟啟動電^各400、以及櫥極驅動器500。功率變換器100包括逆變單元110，其將輸入直流(DC)電壓Vs逆 變為交流(AC)電壓，并且包括電容器和功率開關；信號轉換器120,用于 在信號轉換器120的初級側接收逆變單元110的輸出信號，對逆變單元110 的輸出信號進行變壓，并將變壓的信號輸出到信號轉換器120的次級側；以 及整流器130，其連接到信號轉換器120的次級側，以便將從初級側感應的 電壓信號變換為DC電壓信號。功率變換器100控制逆變單元110的功率開 關(圖3中未示出)的接通時間(on-time)和關斷時間(off-time)的占空比， 以便將輸入電壓Vs變換為期望的電壓。在這里，接通時間是指功率開關接通 的時間段，而關斷時間是指功率開關關斷的時間段。輸出電壓檢測器200被連接到功率變換器100的輸出端，并且檢測功率 變換器100的輸出電壓Vo，并將與輸出電壓Vo成正比的反饋電壓VI輸出到 PWM控制器300。PWM控制器300將來自輸出電壓檢測器200的輸入反饋電壓VI與預定 占空比參考電壓進行比較，并將對應于所比較的電壓差的脈寬控制信號V2 輸出到柵極驅動器500。軟啟動電路400 4皮連接到PWM控制器300 ，在啟動狀態中控制脈寬控 制信號V2的占空比，以便電源IO執行軟啟動，并在預定軟啟動時間結束時， 在正常操作狀態中控制脈寬控制信號V2的占空比。柵極驅動器500根據由PWM控制器300輸出的脈寬控制信號V2來生 成柵極驅動信號Vg,并將柵極驅動信號Vg施加到逆變單元110的功率開關 的柵極。由此，功率開關根據柵極驅動信號Vg被接通或關斷。將參考圖4描述圖3中所示的電源IO的功率變換器100的配置。圖3中所述的功率變換器可以是圖4中所示的功率變換器100。最好， 在不同種類的功率變換器中，沒有輸出電感器的功率變換器可以被有效地用 在本發明的示范性實施例中，在該沒有輸出電感器的功率變換器中在轉換器 120的初級側的電流被感應到轉換器120的次級側而沒有進行濾波。如圖4中所示的功率變換器100是在名稱為"High Efficiency Power Converting Circuit without Output Inductor (沒有輸出電感器的高效功率變換電 路)"的韓國專利公報No. 591033中公開的不具有輸出電感器的準諧振 (quasi-resonant)功率變換器。現在將描述在韓國專利公報No. 591033中公開的準諧振功率變換器 100。準諧振功率變換器100的逆變單元110包括用作功率開關的晶體管 Qa和Qm，它們響應于來自柵極驅動器500的柵極驅動信號Vg接通和關斷， 并將DC電壓Vs變換為AC電壓；以及電容器CH和電感器LK,用于箝位由 晶體管Qa和Qm變換的AC電壓。晶體管Qa和Qm被交替地接通。信號轉換器120根據互感(mutual induction )操作將電感器LK的電流ILK 變壓為次級側的電流ISEC，并且在次級側形成的電壓4艮據匝數比(turns ratio ) 而變化。匝數比被定義為初級側的繞線匝數與次級側的繞線匝數數的比率。準諧振功率變換器100的整流器130根據在信號轉換器120的次級側的電流方向對電容器CsA和電容器CsB進行充電，并在輸出電容器Co中形成預定充電電壓。因此，由于準諧振功率變換器100在整流器130中不使用輸出電感器， 可以減少開關損耗，并可以實現高效率。然而，在準諧振功率變換器100中， 已經在圖1和2中示出了根據晶體管QM的接通/關斷狀態的電感器LK的電流 波形ILK,因此，如圖2中所示的啟動狀態中的電流Iuc的高峰值被施加到輸 出電容器Co。將參考圖5描述電源10的PWM控制器300的配置。圖5示出了根據本 發明的示范性實施例的PWM控制器300的示意圖。這里，可以在本發明的示范性實施例中使用包括將幅值調制到脈寬的功 能(即，脈寬調制功能)的PWM控制器，并且PWM控制器300可以被形 成為集成芯片。根據本發明的示范性實施例的PWM控制器300包括參考電壓供應單元 310、頻率生成單元320、占空操作單元330、以及占空控制信號生成單元340。參考電壓供應單元310將參考電壓Vref供應到軟啟動電路400,以生成 三角形波形或鋸齒形波形的頻率信號fc。頻率生成器320使用從軟啟動電路400輸入的第一參數Rt、第二參數 Ct、以及第三參數Vdt以生成將在圖6 (a)、 (c)中示出的頻率信號fc。在本 例中，當頻率信號fc表示生成的頻率信號時，頻率信號fc的頻率通過頻率方 程獲得，即fc= 1/ (2兀RC)。在這個方程中，參數R表示電阻值，而參數C 表示電容值。第一參數信號Rt是對應于頻率方程中的電阻值R的參數信號， 其表現由電阻器生成的電流值，第二參數信號Ct是對應于頻率方程中的電容 值C的參數信號，其表現由電容器生成的電壓值，而第三參數信號Vdt是用 于確定頻率信號的峰值的參數，它是由電阻器生成的電壓值。這里，確定第 一參數值Rt和第三參數值Vdt的電阻器各不相同。圖6 (a)、 (b)中所示的正鋸齒形波形和圖6 (c)、 (d)中所示的對稱三 角形波形被施加到頻率信號fc，也可以施加負鋸齒形波形和雙斜坡波形(dual sloop waveform )。頻率信號fc的周期Ts的長度是根據以前所示的頻率方程通過連接到振 蕩器(將在圖8中示出)的電阻器和電容器來確定的。因此，由頻率生成器 320生成的頻率信號fc的周期Ts和頻率是通過第一參數信號Rt和第二參數 信號Ct來確定的。在PWM電路中，頻率信號的峰值確定頻率信號的幅值。因此，如圖6中所示，從頻率生成器320輸出的頻率信號fc的峰值Vk和頻 率信號的幅值是通過第三參數信號Vdt來確定的。例如，當第三參數信號Vdt 為高時頻率信號的幅值增加，而當第三參數信號Vdt為低時頻率信號的幅值 減少。占空操作單元330接收由頻率生成器320生成的頻率信號和從輸出電壓 檢測器200輸出的反饋電壓VI ，并且將頻率信號fc與反饋電壓VI進行比較。圖6 (a)、 (c)示出了頻率信號fc的波形，而圖6(b)、(d)示出了分 別對應于圖6(a)、 (c)中所示的頻率信號fc的脈寬控制信號V2的波形。例如，如圖6(a)、 (c)中所示，占空操作單元330將在第一周期Ts(即， 第一周期電壓)中增加到峰值Vk的頻率信號fc與輸入反饋電壓VI進行比 較，并且在當第一周期電壓等于反饋電壓VI時生成第一電壓輸出Vll。此外， 占空操作單元330將第一周期電壓與第三參數信號Vdt進行比較，并且在當 第一周期電壓等于對應于峰值Vk的第三參數Vdt時輸出第二輸出V12。占空控制信號生成單元340使用從占空操作單元330的輸入的第一和第 二輸出VI1、 V22來生成PWM信號(即，脈寬控制信號V2)。在本例中， 占空控制信號生成單元340同步于第一輸出Vll將脈寬控制信號V2從關斷 狀態(off-state )轉換為on狀態(on-state )，并且同步于第二輸出VI2將脈寬 控制信號V2從on狀態轉換為off狀態。如圖6(b)、 (d)中所示，當頻率信 號fc具有高于反饋電壓VI的電壓值時(即，on狀態)，脈寬控制信號V2具 有非零電壓值，而當頻率信號fc具有低于反饋電壓VI的電壓值時(即，off 狀態)，沒有電壓輸出。因此，根據第一和第二輸出Vll、 V12確定脈寬控制 信號V2的占空比。現在將參考圖7和圖8描述圖3中所示的電源10的軟啟動電路400。圖7示出了根據本發明的示范性實施例的軟啟動電路的示意圖。如圖7中所示，根據本發明的示范性實施例的軟啟動電路400包括占空 比建立單元410、頻率控制單元420、以及可變開關單元430。占空比建立單元410從PWM控制器300接收參考電壓Vref，并在啟動 狀態和正常操作狀態中將固定電平的第三參數信號Vdt供應到頻率生成器 320。例如，當正常操作狀態中的脈寬控制信號V2的占空比為50%時，提供 用于輸出占空比為50%的脈寬控制信號V2的第三參數信號Vdt。頻率控制單元420將用于確定脈寬控制信號V2的頻率的第一和第二參數Rt和Ct供應到頻率生成器320,并且，在啟動狀態和正常操作狀態中供應 的第一參數Rt的信號電平各不相同。在啟動狀態中，頻率控制單元420通過 在作為啟動狀態的第一時間輸出具有第一電平的第一參數Rt來減少頻率信號 fc的周期Ts的長度，并且通過處在啟動時間之后的正常操作狀態中輸出第一 參數Rt來增加頻率信號fc的周期Ts的長度。在本例中，頻率控制單元420 在啟動狀態和正常操作狀態中輸出固定電平的第二參數Ct。可變開關單元430接收參考電壓Vref，并且連接到頻率控制單元420。 此外，可變開關單元430從啟動點(start-up point)開始計時，并且在第一時 間控制頻率控制單元420，以便第 一參數Rt的電平可以是第二電平。將參考圖8進一步詳細描述軟啟動電路400和PWM控制器300。圖8 示出了根據本發明的示范性實施例的軟啟動電路和PWM控制器的電路圖。 在圖8中，軟啟動電路400與PWM控制器300 —起使用，該PWM控制器 300是TL494集成電路(IC)。 TL494 IC是由美國德克薩斯儀器公司(Texas Instruments company )開發的PWM IC，其中已經公開了內部電路手冊、說明 書、以及芯片管腳手冊。為了更好地理解以及更容易地描述，TL494IC的內 部配置與圖5中所示的PWM控制器300的配置一起被示出在圖9中。由于 圖9中所示的TL494對本領域技術人員很清楚，其詳細描述將被省略。占空比建立單元410包括接收參考電壓Vref的REF端、接收第三參數 信號Vdt的DTC端、連接在REF端和DTC端之間的電阻器Rl 、連接在REF 端和接地端之間的電阻器R2、以及連接到REF端的電容器C1。這里，第三 參數信號Vdt被輸出到連接到電阻器Rl和電阻器R2的節點的DTC端。電 阻器Rl和R2的值被分別建立以獲得對應于在正常操作狀態中輸出的脈寬控 制信號V2的占空比的第三參數Vdt。REF端和DTC端被分別連接到TL494 IC 的REF端和DTC端。頻率控制單元420包括提供第一參數Rt到頻率生成器320的RT端、 提供第二參數Ct到頻率生成器320的CT端、連接在CT端和接地端之間的 電容器C2、連接在RT端和接地端之間的電阻器R6、以及連接到RT端和電 阻器R6的節點以及可變開關單元430的電阻器R5。這里，RT端和CT端被 分別連接到TL494 IC的RT端和CT端。可變開關單元430包括具有連接到占空比建立單元410的電容器Cl 的一端的電阻器R3、連接在電阻器R3的另一端和接地端之間的電阻器R4、晶體管Ql，該晶體管Ql具有連接到電阻器R3和電阻器R4的節點的基極、 連接到電阻器R5的一端的集電極、以及連接到接地端的晶體管Ql的發射極。 晶體管Ql用作根據在電阻器R3和R4的節點的電壓工作的開關，并且可以 是PNP晶體管。現在將描述軟啟動電路400的操作。在啟動狀態中，從PWM控制器300施加參考電壓Vref。由此，從軟啟 動電路的REF端施加的電流通過由電阻器Rl和電阻器R2形成的第 一電流通 路流到接地端，并通過由電容器C1、電阻器R3、以及電阻器R4形成的第二 電流通路流到接地端。流過第 一電流通路的電流生成用于根據電阻器Rl和R2的阻抗比率在電 阻器Rl和電阻器R2的節點將參考電壓Vref的電壓分壓，并且該電壓通過 DTC端輸出以作為第三參數Vdt。此外，流過第二電路通路的電流對電容器 Cl進行充電，并在電阻器R3和電阻器R4的節點形成電壓以截止晶體管Ql。 這里，晶體管Ql在電容器Cl被充電之后立即被截止。因此，當電容器C1 的電容減小時，晶體管Ql的截止時間被加快，并且當電容器C1的電容增大 時，晶體管Ql的截止時間被延遲。而且，在啟動狀態中提供到RT端的電流 在電容器C1被充電時(即,在晶體管Q1導通時)流到電阻器R5和電阻器 R6,而該電流在晶體管Ql截止時流到電阻器R6。這里，晶體管Ql的截止 時間是在軟啟動結束之后用于開始正常操作的時間。在啟動狀態中提供到CT端的電流對電容器C2進行充電，并且電容器 C2的充電電壓被輸出到CT端作為第二參數信號Ct。因此，在啟動狀態中用于確定第一參數信號Rt的電阻是并聯耦合的電阻 器R5和電阻器R6的值的有效電阻值，并且第一參數信號Rt (即，電流值) 是與并聯耦合的電阻器R5和電阻器R6的有效電阻值成反比的第一電平。并 聯耦合的電阻器R5和電阻器R6的電阻值的有效電阻值小于電阻器R5和R6 任一個的值。當對應于第一參數信號Rt的并聯耦合的電阻器的有效電阻值減小而第 二參數C"皮保持在預定值時，從PWM控制器300的頻率生成器320輸出的 頻率信號的一個周期的長度減小。因此，從占空控制信號生成單元340輸出 的脈寬控制信號V2具有正常操作狀態的占空比，同時其頻率增加。圖10示出了用于實踐本發明原理的表示正常操作狀態中的準諧振變換器的占空電壓和輸出電流波形的波形圖。圖11示出了用于實踐本發明原理的 表示啟動狀態中的準諧振變換器的占空電壓和輸出電流波形的波形圖。這里， 圖IO和圖11中表示的Vgs是在晶體管QM的柵極和源極之間的電壓。當輸出高頻脈寬控制信號V2時，如圖4中所示的準諧振功率變換器100 的晶體管Qm與固11所示的脈寬控制信號V2的頻率同步地執行導通/截止操 作，其快于正常操作狀態下的導通/截止操作。圖11示出了表示當正常操作 狀態的占空比為50%時啟動狀態的占空比的圖。在圖11中，在啟動狀態中 占空比保持在50%,并且一個周期的長度短于圖10中所示的正常操作狀態 的周期長度。當晶體管qm導通時，初級電感器U的電流Ilk按照恒定速率増加。也 就是，初級電感器LK的電流Iuc與晶體管QM的保持導通狀態的周期成比例。準諧振功率變換器100的初級側電感器LK的電流波形的峰值Peak3低于正常 操作狀態的峰值Peakl,因為在啟動狀態中的晶體管QM的開關頻率高于正常 操作狀態中的開關頻率。由于在轉換器的次級側的電流的波形與在轉換器的 初級側的電流Iuc成比例，在啟動狀態中的信號轉換器的次級側的電流ISEC 具有比在正常操作狀態中的電流ISEC更低的峰值。由此，由于在本發明的示范性實施例中，在準諧振功率變換器100的初級側電感器LK生成了低于正常操作狀態的峰值電流，因此在次級側的元件不會變差。此外，現在將描述正常操作狀態的軟啟動電路400的操作以及準諧振功 率變換器100的操作。電容器C1被設置為在第一時間完成充電。因此，電容器C1在從啟動狀 態時起的第一時間:被充電，并且電流不流過包括電容器C1的第二電流通3各。 但是，電流流過第一電流通路，因此具有固定值的第三參數Vdt被輸出到DTC 端。當在第一時間電流不流過第二電流通路時，在電阻器R3和電阻器R4的 節點不形成電壓，晶體管Q1截止，并且中斷從RT端流到電阻器R5的電流。因此，在第一時間之后用于確定第一參數Rt的有效電阻值是電阻器R6 的值，而第一參數Rt(即，電流值)是與電阻器R6的值成反比的第二電平。 這里，電阻器R6的電阻值大于并聯耦合的電阻器R5和電阻器R6的有效電 阻值。因此，在第一時間之后，第一參數Rt從第一電平減小到第二電平。在本例中，輸出到CT端的第二參數Ct被提供為固定值。因此，在第一時間之后，從頻率生成器320輸出的頻率信號的一個周期 的長度增加。從占空控制信號生成單元340輸出的脈寬控制信號V2具有正常操作狀 態的占空比以及比啟動狀態的一個周期的長度更長的一個周期的長度。準諧 振功率變換器100的晶體管QM根據如圖10中所示的脈寬控制信號v2執行正 常操作狀態的開關操作。在圖11中，描述了啟動狀態下的晶體管QM的開關 信號，其具有比正常操作狀態下的一個周期短的周期長度。上述方法和裝置并不只通過本發明的示范性實施例來實現，而是相反地 可由用于實現對應于本發明的示范性實施例的配置的功能的程序或用于記錄 程序的記錄介質來實現。雖然已經結合被認為是可行的示范性實施例描述了本發明，但是應當理 解本發明并不限于所公開的實施例，而是相反地可以涵蓋包括在權利要求書 的精神和范圍內的各種修改和等效配置。根據本發明的示范性實施例，減小了啟動狀態中的功率變換器的輸出端 的電流的峰值，因此能夠在啟動狀態中穩定地驅動電源。
權利要求
1.一種軟啟動電路，包括所述軟啟動電路連接到用于生成頻率信號、具有用于將幅值調制到脈寬的功能的脈寬調制(PWM)控制器，并且包括用于提供參考電源的第一端、接收用于確定頻率信號的幅值的電壓的第二端、接收用于確定頻率信號的頻率的第一值的第三端、以及接收用于確定頻率信號的頻率的第二值的第四端；占空比建立單元，用于使用參考電源生成第一電壓，并將第一電壓輸出到第二端；可變開關單元，包括充有從第一端提供的電流的第一電容器，以及通過使用第一電容器的充電電壓關斷的第一開關；以及頻率控制單元，包括并聯耦合到第三端的第一和第二電阻器以及用于將固定電壓提供到第四端的第二電容器，當第一開關接通時允許電流流到第二電阻器，并且當第一開關關斷時允許電流流到第二電阻器。
2. 如權利要求1所述的軟啟動電路，其中所述占空比建立單元包括串聯 耦合在第一端與接地端之間的第三和第四電阻器，并且所述第二端被耦合到 第三和第四電阻器的節點。
3. 如權利要求1所述的軟啟動電路，其中所述可變開關單元包括包括 連接到第 一端的 一端的第 一電容器、包括連接到第 一 電容器的另 一端的 一端 的第五電阻器、連接在第五電阻器的另一端與接地端之間的第六電阻器、以 及作為第一開關的PNP晶體管，其包括連接到第五和第六電阻器的節點的控 制端、連接到接地端的輸出端、以及連接到第一電阻器的輸入端。
4. 如權利要求3所述的軟啟動電路，其中所述頻率控制器包括連接在 第一開關的輸入端與第三端之間的第一電阻器、連接在接地端與第一電阻器 和第三端的節點之間的第二電阻器、以及連接在第四端與接地端之間的第二 電容器。
5. 如權利要求4所述的軟啟動電路，其中所述第一電容器建立軟啟動時 間作為電流充電時間。
6. —種軟啟動電路，包括第一和第二電阻器，串聯連接在用于接收參考電壓的第一端與接地端之間；第一電容器，包括連接到第一輸入端的一端； 第三電阻器，包括連接到第一電容器的另一端的一端； 第四電阻器，連接在第三電阻器的另一端與接地端之間； 開關，其根據在第三和第四電阻器的節點的電壓執行開關操作，并且包 括耦合到接地端的輸出端；第五電阻器，包括連接到開關的輸入端的一端； 第六電阻器，連接在第五電阻器的另一端與接地端之間； 第二電容器，包括連接到接地端的一端；第二端，連接到第一電阻器和第二電阻器的節點； 第三端，連接到第五電阻器和第六電阻器的節點；以及 第四端，連接到第二電容器的另一端。
7. 如權利要求6所述的軟啟動電路，其中所述開關是通過使用第一電容 器的充電電壓截止的PNP晶體管。
8. 如權利要求7所述的軟啟動電路，其中所述第一電容器建立軟啟動時 間作為電流充電時間。
9. 一種電源，包4舌功率變換器，其包括通過使用開關將輸入直流(DC)電壓逆變為交流 電壓的逆變單元、將從逆變單元輸出的電壓變壓為期望電平的電壓的變壓單 元、以及用于將變壓單元的輸出變換為DC電壓的整流單元；輸出電壓檢測器，用于輸出對應于功率變換器的輸出的反饋電壓； 脈寬調制(PWM)控制器，用于生成頻率信號、執行用于將幅值調制到 脈寬的功能、并且輸出具有對應于輸出電壓檢測器的反饋電壓的占空比的脈 寬控制信號；柵極驅動器，用于根據脈寬控制信號生成柵極驅動信號，并操作功率變 換器的開關；以及軟啟動電路，其包括由從PWM控制器輸入的參考電源充電的第一電 容器、由第一電容器的充電電壓關斷的第一開關、以及連接到第一開關的至 少一個第一電阻器，并通過在第一開關接通時允許電流流到第一電阻器以及 在第一開關關斷時允許電流不流到第一電阻器來控制頻率信號的頻率。
10. 如權利要求9所述的電源，還包括占空比建立單元，用于通過使用參考電源生成第一電壓，并輸出第一電壓到第二端；可變開關單元，包括以從第一端提供的電流充電的第一電容器和通過使用第一電容器的充電電壓關斷的第一開關；以及頻率控制單元，包括并聯連接到第三端的第一電阻器和第二電阻器、以 及用于將固定電壓提供到第四端的第二電容器，當第一開關接通時允許電流 流到第二電阻器，而當第一開關關斷時允許電流流到第一和第二電阻器。
11. 如權利要求IO所述的電源，其中所述占空比建立單元包括串聯連接在第 一端與接地端之間的第三和第四電阻器，并且所述第二端被連接到第三 和第四電阻器的節點。
12. 如權利要求IO所述的電源，其中所述可變開關單元包括包括連接 到第一端的一端的第一電容器、包括連接到第一電容器的另一端的一端的第 五電阻器、連接在第五電阻器的另一端與接地端之間的第六電阻器、以及作 為第一開關的PNP晶體管，其包括連接到第五和第六電阻器的節點的控制端、 連接到接地端的輸出端、以及連接到第 一 電阻器的輸入端。
13. 如權利要求12所述的電源，其中所述頻率控制器包括連接在第一 開關的輸入端與第三端之間的第一電阻器、連接在接地端與第一電阻器和第 三端的節點之間的第二電阻器、以及連接在第四端與接地端之間的第二電容 器。
14. 如權利要求13所述的電源，其中所述第一電容器建立軟啟動時間作 為電流充電時間。
15. —種軟啟動電路，包括占空比建立單元，從第一端接收從脈寬調制(PWM)控制器供應的參考 功率信號、生成第一電壓信號、以及將該第一電壓輸出到第二端；可變開關單元，包括開關，該開關在用從第一端提供的電流對第一電容 器進行充電的期間接通，并且在第一電容器被充電之后立即關斷；以及頻率控制單元，包括相互并聯電耦合的第一和第二電阻器，并且第一和 第二電阻器的節點電連接到第三端，以及通過被從第四端提供的電流充電而 將固定電壓提供到第四端的第二電容器；所述頻率控制單元，將第二電壓信號提供到第三端；以及所述頻率控制單元在第一開關接通時允許從第一端提供的電流流到第一 和第二電阻器，而在第一開關關斷時允許電流只流到第二電阻器。
16. 如權利要求1所述的軟啟動電路，其中所述軟啟動電路被連接到脈 寬調制(PWM)控制器，提供第一、第二和第三電壓信號到所述PWM控制器。
17. —種電源，包括功率變換器，其包括通過使用電容器和功率開關將輸入直流(DC)電 壓逆變為交流電壓的逆變單元、將從逆變單元輸出的電壓變壓為預定電平的 電壓的信號轉換器、以及用于將信號轉換器的輸出變換為DC輸出電壓的整、'六9 . /亂奮,輸出電壓檢測器，用于輸出對應于來自功率變換器的DC輸出電壓的反 饋電壓；脈寬調制(PWM)控制器，用于生成頻率信號、將幅值調制到脈寬、并 且輸出具有對應于由輸出電壓檢測器提供的反饋電壓的占空比的脈寬控制信—， 柵極驅動器，用于根據脈寬控制信號生成柵極驅動信號，并操作功率變 換器的開關；以及軟啟動電路，接收從脈寬調制(PWM)控制器供應的參考功率信號、在 用從第 一端提供的電流對第 一電容器進行充電的期間接通開關、并且在第一 電容器被充電之后立即關斷該開關、以及在第一開關接通時允許從第一端提 供的電流流到第 一和第二電阻器、而在第 一開關關斷時允許電流只流到第二 電阻器。
全文摘要
公開了軟啟動電路和包括軟啟動電路的電源，其中軟啟動電路被連接到脈寬調制控制器，該脈寬調制控制器包括振蕩器并且具有將幅值調制到脈寬的功能。該軟啟動電路包括頻率控制單元、占空比建立單元、以及可變開關單元。頻率控制單元生成用于確定來自PWM控制器的電源的頻率信號頻率的第一和第二參數信號，并將它們提供到PWM控制器。占空比建立單元生成用于根據參考電壓確定由PWM控制器生成的頻率信號的幅值的第三參數，并將其提供到PWM控制器。可變開關單元確定從啟動狀態開始是否到了第一預定時間，并在第一預定時間期間控制頻率控制器的第一參數。
文檔編號H02M7/5395GK101335485SQ20081008232
公開日2008年12月31日 申請日期2008年2月29日 優先權日2007年6月27日
發明者文建又, 洪哲洙, 金度完, 金正恩, 金熙煥 申請人:三星Sdi株式會社;韓國科學技術院