第32卷第5期2009年10月电子器件ChineseJournalOfElectronDevicesVol.32No.5Oct.2009ASoft-StartCircuitwithCapacitance-SharingTechniqueinSwitchingPowerSupplyDC-DCConverterHUANGWenli,DAIQingyuan*,JINZicaiNationalKeyLaboratoryofMicro/NanoFabricationTechnology,KeyLaboratoryforThinFilmandMicrofabricationTechnologyofMinistryofEducation,ResearchInstituteofMicro/NanoScienceandTechnology,Shanghai激aoTongUniversity,Shanghai200240,ChinaAbstract:SwitchingpowerDC-DCconverterhasbeenwidelyusedinmanyelectronicdevices.Soft-startcir-cuitensurestheproperstartupofDC-DCconverterandpreventsdamageofelements.Thispapertheoret-icallyanalyzedtheprincipleofsoft-startcircuitandproposedanovelstart-upcircuit.Thiscircuitcansaveoneoff-chipcapacitancebyusingacapacitance-sharingtechniquewhichsharesthefrequencycompensationcapacitanceandthesoft-startchargecapacitance.Keywords:Switchingpower;DC-DC;Soft-start;Capacitance-sharing;FrequencycompensationEEACC:1210;1180一种采用电容共用技术的DC-DC开关电源软启动电路黄文理,戴庆元*,金梓才上海交通大学微纳科学技术研究院,微米/纳米加工技术国家重点实验室,薄膜与微细技术教育部重点实验室,上海-DC转换器已经在各种电子设备中取得了广泛的应用。软启动电路保证了DC-DC转换器的正常启动,摘要:开关电源DC防止了器件的损坏。从理论上分析了软启动电路原理,设计了一种新型的开关电源软启动电路,该电路引入了电容共用方法,通过与频率补偿电容共用节省了软启动电容,降低了应用成本。并给出了具体电路实现,Spectre仿真结果验证了这种电路的可行性。关键词:开关电源;DC-DC;软启动;电容共用;频率补偿:TN713192文献标识码::1005-9490(2009)05-0938-04本文首先分析了软启动的过程和机理,并结合DC-DC变换器中频率补偿[4]的分析,提出了基于电容共用技术的软启动方案,设计了一种软启动电容与频率补偿电容共用的实际软启动电路,节省了软启动充电电容。最后讨论了仿真验证的结果。近年来,随着电力电子的迅速发展,DC-DC变换器在计算机、通信、工业自动化、电子或电工仪器等领域应用更加广泛[1]。在DC-DC转换器上电启动过程中,容易产生浪涌电流,可能对电子系统产生损伤。因此,软启动电路应运而生,它通过控制误差放大器输出电压缓慢上升来限制开关管占空比,从而达到稳定启动、抑制浪涌的目的[2]。一般软启动电路多采用电流源对电容充电来控制电压缓慢上升[3],由于这个电容比较大,往往采用片外电容来节省芯片面积。1软启动和频率补偿111软启动方法如图1所示,给出了一个电压模式BUCK型DC-DC转换器的系统框图。其中M为开关管,D收稿日期:2009-07-14修改日期:2009-07-26作者简介:黄文理(1985-),男(汉族),硕士研究生,主要研究方向为模拟/数模混合集成电路设计,huangwenli@sjtu.edu;戴庆元(1952-),男(汉族),高级工程师,主要研究领域为模拟/数模混合集成电路设计第5期黄文理,戴庆元等:一种采用电容共用技术的DC-DC开关电源软启动电路939为续流二极管,L和C构成输出滤波网络,RL为负载。Cout产生的极点,而C2和误差放大器的输出电阻ROUT构成次极点,用以抵消ESR零点,该零点增大了高频噪声的干扰[9]。图1BUCK型开关电源系统框图图3误差放大器和补偿网络在DC-DC转换器启动过程中,误差放大器(EA)处于非平衡状态,使得环路处于100%占空比工作状态,因此会有很大的浪涌电流灌入输出电容C,使得输出电压产生较大的过冲,浪涌电流也有可能损耗开关管和其他器件。为了消除启动时的浪涌电流,需要引入软启动电路来实现输出软启动,通常采用电压限制的方法,通过限制误差放大器(EA)输出电压VEA的值,从而限制启动时的占空比[6]。如图2所示为软启动的原理示意图,电流源对RC充电,得到缓慢上升的基极电压,射级跟随器输出一个跟随基极的电压,钳制误差放大器的输出电压。这种方法的特点是简单易用,但是作为控制软启动时间的软启动电容往往很大,不能集成在芯片上,需要接在片外,从而增加了应用成本。[7][5]图4DC-DC系统输出部分2电容共用软启动电路211电容...