電源供應器的軟啟動控制方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術是涉及一種電源供應器的軟啟動控制方法及裝置，主要在一電源供應器啟動后先以開回路進行軟啟動，當電源供應器的輸出電壓到達一設定值時即進入一切換控制模式，在此模式下，開始由一模擬數字轉換器將電源供應器的輸出電壓轉換為數字信號，供作為是否切換為閉回路控制及調整輸出電壓的依據；利用所述技術可提高模擬數字轉換器的位長度利用率，確保輸出電壓波形的平滑，同時可在切換模式時盡量避免發生最大或最小超越量，也就是有效地抑制瞬態響應。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是涉及一種電源供應器，尤指一種電源供應器的軟啟動控制方法及裝置。
技術介紹
所謂的軟啟動，是指電源供應器啟動后其輸出電壓(Vo)由零升高到穩態參考值(Vo, ref)的過程，其理想的輸出電壓曲線是如圖6所示。一般的軟啟動可分為開回路(Openloop)與閉回路(Closed loop)控制。請參閱圖7所示，是既有交換式電源系統的方框圖，主要是由一交換式電源供應器70將輸入的直流電源(DC INPUT POWER)轉換后傳送給負載，而其輸出電壓經過一模擬數字轉換器(ADC)71、一數字補償器72及一數字式脈寬調制器(DPWM) 73對交換式電源供應器70作反饋控制，以調整其輸出電壓；其中:數字補償器72是用來調整數字式脈寬調制器73輸出的脈波寬度，以便將交換式電源供應器70的輸出電壓鎖定在一預設的范圍內；而既有運用在交換式電源系統的模擬數字轉換器71約有8個位的數據量，用以將輸出電壓轉換成數字數據以高速的脈波頻率提供數字補償器72作為參考，因此模擬數字轉換器71的位長度會影響輸出電壓的精密度。當上述交換式電源系統采取開回路軟啟動、閉回路穩態操作時，由于數字模擬轉換器71在穩態操作時才參與將輸出電壓(Vo)變化范圍控制在穩態參考值(Vo，ref)的附近，因此可以提高其位長度的利用率。然而由啟動至穩態參考值(Vo，ref)瞬間，交換式電源系統由開回路轉換成閉回路時，其過程可能有最大或最小超越量發生(如圖8A、8B所示)，若輸出電壓過高會進入過電壓保護，過低則可能會重新啟動。反之，若采取全程閉回路軟啟動時，其優點包括:1.啟動至穩態全程為閉回路控制，因此啟動過程的輸出電壓波形平滑，輸出電壓(Vo)曲線將與圖6所示的理想曲線類似。2.由于全程閉回路控制，因此啟動至穩態瞬間可盡量抑制最大或最小超越量的發生。盡管如此，閉回路控制并非毫無缺點:在全程閉回路控制下，模擬數字轉換器的轉換數值范圍須包含全程啟動部分，使得在穩態操作時分辨率不足而產生極限環(Limitcycle)。而分辨率不足的問題可選擇使用較高位長度的模擬數字轉換器，但勢必增加成本及功率損耗。由上述可知，軟啟動采取開回路或閉回路控制各有其優缺點，因此不論選擇開回路或閉回路，必然顧此失彼，無法面面俱到，因此如何兼收二者的優點，卻可避免其二者的缺點，即有待進一步檢討，并謀求可行的解決方案。
技術實現思路
因此本專利技術主要目的在提供一種電源供應器的軟啟動控制方法，其有效地整合開回路與閉回路控制，并可大幅提高模擬數字轉換器的位長度利用率，確保輸出電壓波形平滑，且在啟動至穩態瞬間可盡量抑制發生最大或最小變化量的產生，以提高電源供應器啟動時的系統穩定度。為達成上述目的采取的主要技術手段是令一電源供應器與一數字式脈寬調制器連接，該電源供應器具有一電壓輸出端以連接負載；該數字式脈寬調制器可調制輸出脈波的寬度，以控制電源供應器的輸出電壓在一設定的電壓范圍內，又電源供應器的電壓輸出端與數字式脈寬調制器間分設有一模擬數字轉換器、一數字補償器及一數字式脈寬調制器；其特征在于:在電源供應器啟動后執行以下步驟:進入一開回路控制模式，令電源供應器輸出電壓由零向上遞升；判斷輸出電壓是否到達一設定的非穩態電壓值；當輸出電壓到達該非穩態電壓值，即進入一切換控制模式，由模擬數字轉換器開始將輸出電壓轉換為數字數據，供作為是否切換為閉回路控制及調整輸出電壓的依據；在上述軟啟動控制方法中，電源供應器的啟動過程先后采用了開回路和閉回路控制，在開回路啟動過程中，模擬數字轉換器并不用于輸出電壓的控制，直到電源供應器的輸出電壓大于一非穩態電壓值后，模擬數字轉換器才將輸出電壓轉換為數字數據，隨后進入閉回路控制，在閉回路狀態下控制電源供應器啟動過程中的輸出電壓，而在進入穩態后，閉回路控制仍持續進行，該模擬數字轉換器持續將輸出電壓轉換為數字數據提供給數字補償器，由數字補償器改變數字式脈寬調制器輸出的脈波寬度，將電源供應器的輸出電壓控制在一電壓范圍內。利用上述軟啟動控制方法，本專利技術的有益效果為:1.輸出電壓波形平滑:電源供應器在啟動后是采用開回路控制模式，直至進入穩態前切換為閉回路控制，在閉回路控制模式下，可有效抑制啟動至穩態的瞬間發生的最大或最小變化量，而確保輸出電壓波形平滑。2.有效提高模擬數字轉換器的位長度利用率:由上述可知，本專利技術不使模擬數字轉換器全程使用在啟動過程中，如前所述，本專利技術在電源供應器啟動后是先進入開回路控制模式下，在開回路模式下并不將模擬數字轉換器用于控制輸出電壓，直到符合切換條件且在穩態前，模擬數字轉換器轉換才開始運作，相較于完全的閉回路控制，本專利技術大幅縮短了模擬數字轉換器實際作用的期間，因此可有效提高模擬數字轉換器的位長度利用率。3.避免提高成本及功率損耗:由于不須使用較長位長度的模擬數字轉換器，故不虞提高成本，同時也可以避免無謂的功率損耗。本專利技術又一目的在提供一種電源供應器的軟啟動控制裝置，主要是令一電源供應器與一數字式脈寬調制器連接，以控制其輸出電壓；該電源供應器具有一電壓輸出端，其特征在于:該電壓輸出端與數字式脈寬調制器間分設有一切換命令產生單元及一開閉回路切換單元；其中，該切換命令產生單元包括:—輸出電壓取樣器，具有一輸入端及一輸出端，其輸入端是與電源供應器的電壓輸出端連接；—模擬數字轉換器，具有一輸入端及一輸出端，該模擬數字轉換器的輸入端是與輸出電壓取樣器的輸出端連接；—電壓判別器，具有一電壓輸入端、一參考電壓輸入端及一輸出端，該電壓輸入端是與模擬數字轉換器的輸出端連接；—狀態控制器，具有一第一狀態輸入端、一第二狀態輸入端及一切換命令輸出端，該第一狀態輸入端是與電壓判別器的輸出端連接；該切換命令輸出端是與開閉回路切換單元連接；該開閉回路切換單元包括有:—切換器,具有二個以上的輸入端、一切換控制端及一輸出端，其輸出端是與數字式脈寬調制器連接，其切換控制端是與上述狀態控制器的切換命令輸出端連接；—開回路信號產生器，具有一輸出端，是與切換器的一輸入端連接；—數字補償器，具有一初始值輸入端、一電壓差值輸入端、一致能端及一輸出端，數字補償器的輸出端是與切換器的另一輸入端連接，其致能端是與上述狀態控制器的切換命令輸出端連接；—初始值產生器，具有一輸入端、一控制端及一輸出端，其輸入端是與開回路信號產生器的輸出端連接，其控制端是與上述狀態控制器的切換命令輸出端連接，其輸出端則與數字補償器的初始值輸入端連接；上述軟啟動控制裝置在電源供應器啟動時，是由開閉回路切換單元的開回路信號產生器產生一開回路控制信號，經切換器送到數字式脈寬調制器，以執行開回路啟動；在此同時，切換命令產生單元的輸出電壓取樣器自電源供應器的電壓輸出端進行取樣，當電源供應器的輸出電壓未大于一設定的非穩態電壓值前，是令輸出至模擬數字轉換器的取樣電壓為0，從而使模擬數字轉換器的輸出也為0，此時電壓判別器與狀態控制器的輸出狀態維持不變，該狀態控制器的切換命令輸出端也不送出切換命令至開閉回路切換單元，而維持以開回路控制啟動；電源供應器的輸出電壓大于一設定的非穩態電壓值時，此時電源供應器尚未進入穩態，惟輸出電壓取樣器開始輸出取樣電壓，由模擬數字轉換器將取樣電壓轉換為數字數據，并送到電壓判別器與一參考電壓比較，若大于參考電壓時，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電源供應器的軟啟動控制裝置，主要是使一電源供應器與一數字式脈寬調制器連接，以控制其輸出電壓；該電源供應器具有一電壓輸出端，其特征在于：該電壓輸出端與數字式脈寬調制器間分設有一切換命令產生單元及一開閉回路切換單元；其中，該切換命令產生單元包括：一輸出電壓取樣器，具有一輸入端及一輸出端，其輸入端是與電源供應器的電壓輸出端連接；一模擬數字轉換器，具有一輸入端及一輸出端，該模擬數字轉換器的輸入端是與輸出電壓取樣器的輸出端連接；一電壓判別器，具有一電壓輸入端、一參考電壓輸入端及一輸出端，該電壓輸入端是與模擬數字轉換器的輸出端連接；一狀態控制器，具有一第一狀態輸入端、一第二狀態輸入端及一切換命令輸出端，該第一狀態輸入端是與電壓判別器的輸出端連接；該切換命令輸出端是與開閉回路切換單元連接；該開閉回路切換單元包括有：一切換器，具有二個以上的輸入端、一切換控制端及一輸出端，其輸出端是與數字式脈寬調制器連接，其切換控制端是與所述狀態控制器的切換命令輸出端連接；一開回路信號產生器，具有一輸出端，是與切換器的一輸入端連接；一數字補償器，具有一初始值輸入端、一電壓差值輸入端、一致能端及一輸出端，數字補償器的輸出端是與切換器的另一輸入端連接，其致能端是與所述狀態控制器的切換命令輸出端連接；一初始值產生器，具有一輸入端、一控制端及一輸出端，其輸入端是與開回路信號產生器的輸出端連接，其控制端是與所述狀態控制器的切換命令輸出端連接，其輸出端則與數字補償器的初始值輸入端連接。...

【技術特征摘要】
1.一種電源供應器的軟啟動控制裝置，主要是使一電源供應器與一數字式脈寬調制器連接，以控制其輸出電壓；該電源供應器具有一電壓輸出端，其特征在于:該電壓輸出端與數字式脈寬調制器間分設有一切換命令產生單元及一開閉回路切換單元；其中，該切換命令產生單元包括: 一輸出電壓取樣器，具有一輸入端及一輸出端，其輸入端是與電源供應器的電壓輸出端連接； 一模擬數字轉換器，具有一輸入端及一輸出端，該模擬數字轉換器的輸入端是與輸出電壓取樣器的輸出端連接； 一電壓判別器，具有一電壓輸入端、一參考電壓輸入端及一輸出端，該電壓輸入端是與模擬數字轉換器的輸出端連接； 一狀態控制器，具有一第一狀態輸入端、一第二狀態輸入端及一切換命令輸出端，該第一狀態輸入端是與電壓判別器的輸出端連接；該切換命令輸出端是與開閉回路切換單元連接； 該開閉回路切換單元包括有: 一切換器，具有二個以上的輸入端、一切換控制端及一輸出端，其輸出端是與數字式脈寬調制器連接，其切換控制端是與所述狀態控制器的切換命令輸出端連接； 一開回路信號產生器，具有一輸出端，是與切換器的一輸入端連接； 一數字補償器，具有一初始值輸入端、一電壓差值輸入端、一致能端及一輸出端，數字補償器的輸出端是與切換器的另一輸入端連接，其致能端是與所述狀態控制器的切換命令輸出端連接； 一初始值產生器，具有一 輸入端、一控制端及一輸出端，其輸入端是與開回路信號產生器的輸出端連接，其控制端是與所述狀態控制器的切換命令輸出端連接，其輸出端則與數字補償器的初始值輸入端連接。2.根據權利要求1所述電源供應器的軟啟動控制裝置，其特征在于:該數字補償器主要是由一積分器所構成，該積分器具有一輸入端、一致能端、一輸出端及一初始值輸入端，該積分器的輸入端是作為一電壓差值輸入端，其致能端是與狀態控制器的切換命令輸出端連接，其輸出端經一操作數連接切換器的另一輸入端。3.根據權利要求2所述電源供應器的軟啟動控制裝置，其特征在于:該數字補償器進一步包括一微分器，該微分器具有一輸入端、一致能端及一輸出端，該微分器的輸入端與積分器的輸入端共接而構成該電壓差值輸入端，其致能端是與狀態控制器的切換命令輸出端連接，其輸出端是與操作數連接。4.根據權利要求3所述電源供應器的軟啟動控制裝置，其特征在于:該初始值產生器主要是由一互斥或門、一切換開關組成，該互斥或門具有兩輸入端及一輸出端，其中一輸入端直接與狀態控制器的切換命令輸出端連接，另一輸入端經由一延時器與狀態控制器的切換命令輸出端連接，該延時器是對輸入信號提供一個時序脈沖的延遲；該切換開關具有兩輸入端及一輸出端，其中一輸入端是與互斥或門的輸出端連接，另一輸入端是與開回路信號產...

【專利技術屬性】
技術研發人員：林育宗，葉春鍇，
申請(專利權)人：康舒科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：