一种用于推挽拓扑的可编程软启动控制电路的制作方法

1.本实用新型涉及开关电源的软启动控制电路领域，具体为一种用于推挽拓扑的可编程软启动控制电路。


背景技术：

2.开关电源类产品的功率转换电路设计通常都要使用到pwm控制芯片，pwm控制芯片的主要作用是，通过自带的振荡器产生pwm控制信号，用于驱动开关电源拓扑电路的功率mos管工作，实时监控输出电压或电流反馈并对其pwm信号的占空比进行输出调整，从而实现开关电源拓扑电路的相关设计功能。
3.pwm控制芯片通常都会自带软启动控制电路，并通过其ss引脚外接电容实现软启动控制电路的功能。pwm控制芯片加入软启动控制电路的作用是：当加入软启动控制电路后，pwm控制芯片能在开关电源拓扑电路启动瞬间，控制pwm驱动信号的占空比从0％开始缓慢变大，直到反馈环路建立且占空比稳定，从而有效抑制启机瞬间，pwm信号满占空比输出导致功率mos管产生瞬时过高的浪涌电流和电压尖峰问题。此问题严重时会超出功率mos管的电压、电流耐受能力，降低功率mos管的使用寿命甚至会造成功率mos管的损坏。软启动控制电路能有效降低开关电源功率mos管在启机瞬间的电压、电流应力，提升功率mos管的耐压、耐流降额设计余量，同时提升其设计寿命。
4.参考附图2，是一种应用于车载电源逆变器产品的典型推挽拓扑电路：使用简化的推挽拓扑电路，次级侧电路无储能电感；其pwm控制芯片为电流型，附带的cs引脚能够逐周期检测流过两颗推挽功率mos管q1、q2的电流并进行限流保护；它的软启动控制电路通过自带的软启动功能引脚ss脚外接电容实现，ss引脚的芯片内部通常是一个恒流源，在启机时能控制对外接电容进行恒流充电从而实现软启动功能。通过加大软启动电容的容值，可以增加其充电时长，从而设定软启动过程的总持续时间。
5.使用附图2所示的典型软启动控制电路，在推挽拓扑电路启机瞬间，由于次级侧高压铝电解电容c2的初始电压为0v，次级侧基本呈现短路状态，进而将导致初级侧功率mos管q1、q2在启机瞬间有较大的电流冲击。虽然pwm控制芯片的软启动电路能有效减小此电流冲击，但其pwm信号的占空比是从0％匀速增大的，占空比从0％增大至3％的时间仍然偏短导致启动瞬间的电流冲击仍然较大，故此电流型pwm控制器的cs引脚仍然很容易被频繁顶到限流保护电压值，进而导致pwm信号重启并多次触发软启动功能，只能通过调高限流保护门槛和增大软启动电容的容值去缓解，不能有效消除此问题。随着车载电源逆变器产品设计功率的持续增大，当继续使用推挽拓扑电路时，其次级侧高压铝电解电容c2的容值也必须要相应调整并增大容值，这进一步了导致现有pwm控制芯片自带的软启动电路越来越无法满足要求。一是因为功率mos管的选型已经决定了限流保护的门槛不可能无限调高，避免其超出功率mos管的耐流降额设计余量；二是因为pwm控制芯片自带的软启动电路的电容容值也不可能无限增大，这将导致产品的启动时间无限延长甚至超出500ms，最终让人无法接受。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种用于推挽拓扑的可编程软启动控制电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于推挽拓扑的可编程软启动控制电路，包括单片机、驱动芯片、稳压器、放大器和比较器。所述单片机通过稳压器进行稳压供电，单片机自带两路pwm输出口，能通过软件设计编程输出两路pwm驱动信号；所述驱动芯片能将单片机输出的两路pwm驱动信号进行功率放大后驱动两路功率mos管工作；所述放大器用于推挽功率mos管逐周期电流采样信号的放大；所述比较器能将放大后的逐周期电流信号与设定的限流值进行比较，超出限流时输出高电平脉冲反馈至单片机的ad采样口，进行两路pwm信号的输出控制。
8.优选的，所述稳压器的输入与b+相连接，输出稳压电压为单片机提供稳压供电；
9.优选的，所述单片机的其两路pwm信号输出与驱动芯片相连，并通过驱动芯片驱动推挽拓扑电路的两路功率mos管工作，其电流采样口ad1与比较器相连接。
10.优选的，所述放大器和比较器能对推挽拓扑电路的两路功率mos管的逐周期电流进行放大和比较，最终输出过流信号至单片机的ad采样口。
11.优选的，所述单片机能通过ad口读取比较器发送的逐周期过流信号并对两路pwm信号进行输出控制，以实时响应过流保护。
12.优选的，所述单片机的型号为s9keazn32amlcr。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型对现有车载电源逆变器产品使用的推挽拓扑电路进行了改进，尤其是将软启动控制电路部分通过软件进行可编程设计，提升其功率应用上限从300w到3000w甚至更高，为更大功率车载电源逆变器产品提供了一种可行和可靠的设计方案；同时因采用电路原本就有的单片机做pwm输出控制，省去了pwm控制芯片，使产品的集成度更高，电路设计更精简，既实现了物料降本又提升了产品的设计质量。
附图说明
14.图1为本实用新型的电路示意图；
15.图2为简化型推挽拓扑电路的软启动控制电路图；
16.图中标号：1、稳压器；2、单片机；3、驱动芯片；4、比较器；5、放大器。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种用于推挽拓扑的可编程软启动控制电路，包括稳压器1、单片机2、驱动芯片3、比较器4以及放大器5；所述单片机2通过稳压器1进行稳压供电，所述单片机2自带两路pwm输出口，输出两路pwm信号并经驱动芯片3后驱动两路推挽功率mos管q1、功率mos管q2；所述放大器5将电阻r1采样到的功率mos管q1、功率
mos管q2的逐周期电流经过放大后输入到比较器4中；所述比较器4将接收到的逐周期电流放大信号与设定的过流保护值进行比较后，输出过流脉冲信号给单片机2。
19.进一步的，所述稳压器1的输入与b+相连，从b+取电，经稳压后其输出连接单片机2的vcc供电引脚，为单片机正常工作提供稳压供电。
20.进一步的，所述单片机2的两路pwm信号输出与驱动芯片3的输入相连，其采样口ad1与比较器4的输出相连接，所述驱动芯片3的两路输出分别连接推挽的两颗功率mos管q1和和q2的gate引脚。
21.进一步的，所述比较器4的输入与放大器5的输出相连，所述放大器5的输入与电流采样电阻r1的正端相连。
22.进一步的，所述单片机2的型号为s9keazn32amlcr。
23.工作原理：正常稳态工作时，单片机2的两个pwm口输出两路接近50％占空比的pwm信号，经过驱动芯片3提升电压和电流后驱动推挽拓扑的两路功率mos管q1、q2交替工作，实现功率转换功能。其软启动控制电路的编程策略分为三个阶段分别进行占空比独立编程控制，从而达到理想的软启动效果，其细节参数设定可根据产品的实际设计功率进行微调和优化，在此只是列举一个例子进行阐述说明其整个控制过程；例如：第一个阶段的软启动总时间设置为200ms，前100ms占空比固定为1％，后100ms占空比从1％匀速升至3％；第二个阶段的软启动总时间设置为100ms，占空比从3％匀速升至10％；第三个阶段的软启动总时间设置为100ms，占空比从10％匀速升至接近50％。使用此设定基本可以按需调整并实现理想的软启动控制功能和效果，对于更大功率的车载电源逆变器产品的软启动控制电路，提供了一种更低成本且质量可靠的实用新型设计方案。
24.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。