基于PIC32 Ethernet Starter Kit的绿色开关电源，软硬件协同方案

时，温度继电器就动作，使整机告警电路处于告警状态，实现对电源的过热保护。如图5(a)所示，在保护电路中将P型控制栅热晶闸管放置在功率开关三极管附近，根据TT102的特性（由Rr值确定该器件的导通温度，Rr越大，导通温度越低），当功率管的管壳温度或者装置内部的温度超过允许值时，热晶闸管就导通，使发光二极管发亮告警。倘若配合光电耦合器，就可使整机告警电路动作，保护LED开关电源。该电路还可以设计成如图5(b)所示，用作功率晶体管的过热保护，晶体开关管的基极电流被N型控制栅热晶闸管TT201旁路，开关管截止，切断集电极电流,防止过热。

图5：开关电源过热保护电路

4.5、开关电源软启动回路的设计

为了不使用额外软启动电容，节省功耗和面积，而且为了软启动过程中防止过冲现象的发生，设计了如图 1所示的软启动 系统电路。 它由以下 5部分构成 ：振荡器( 提供开关电源的开关频率和固定斜波)、误差放大器、脉宽调制(PWM)比较器、软启动电路模块和控制逻辑模块。

图1 软启动系统核心电路

该软启动电路软启动过程分为两个阶段：一是固定50占空比控制，同时调整占空比控制电感电流，由软启动模块控制；二是由PWM环路产生可变占空比，同时对电感电流也进行控制，由误差放大器模块、振荡器模块和PWM比较器模块组成。下面结合软启动电路时序(图2)具体分析。

图2 软届动电路时序

当开关电源使能有效，EN1有效，EN2无效时，软启动进入第一阶段，内部的软启动模块开始工作，产生50开关占空比，输出给控制模块。输出模块输出的是50占空比信号，使开关管和整流管都以50%占空比工作。同时软启动模块中的电流比较器工作控制电感电流的大小，调整输出占空比D信号，消除高的尖锋电流。当输出电压达到时，软启动模块输出信号O，软启动进入第二阶段。应该使比较小，防止过冲的产生；但又不能使 过小，造成软启动功能的丧失。原则是在输出电压到达 后保证第二阶段的所有模块可以正常工作的最小值。第二阶段，控制逻辑使能EN2有效，EN1无效。这时，就可以由误差放大器、振荡器、PWM 比较器组成的PWM 环路提供D的可变占空比信号，如图2中t 一t。的工作阶段。此时软启动模块中的电流比较器继续工作，输出O，通过逻辑模块控制电感电流的最大输出电流，调整D的输出。Dz输出给控制逻辑，使得开关管和整流管以可变占空比工作。当芯片工作达到它的预设值时，电路正常工作，软启动模块中的电流比较器可以复用为过流保护模块输出，可以随时检测电流的大小，调整开关管和整流管的工作状态。软启动模块内部电路如图3所示，软启动模块内部包含有3个部分：压控振荡器(VCO，产生50 的占空比电路)过流限制比较器(检测电感电流，防止过流)，电压检测比较器(检测输出电压是否超过V )。

图3 软启动内郡电路图

这里运用压控振荡器l8 的原因是压控振荡器可以根据电压的大小而改变频率，更适合于在多种开关电源芯片应用。如图4所示：设计的压控振荡器由输入级、偏置电路、第二级电路和输出级电路组成。输入级电路是? 个互补自偏压CMDS差分放大器(CSDA)电路，此电路以吸入和供出较大的电流能力。该放大器包含两个差分放大器，每一个均作为另一个的负载，差分输入差分输出。CSDA是一种可以使得输出电压变成数字逻辑电平的电路，它还可以不制约转换速率的变化。由P9，P10 ,N11和N12：组成的第二级电路，主要使得CSDA 的差分输出变为单端输出。输出级中的反相器和施密特触发器主要起波形整形的作用，使得电路输出方波信号。其工作过程如下：使能信号为1时，使能管N13导通，P14关断，电路不工作。此时反相器3的输出 ：V2为0当使能信号为0时，N13关断，P14导通，使能有效电路开始正常工作。 V2为0 V，P2导通O2输出高电平，通过反相器1、反相器2和施密特触发器后V1输出低电平,则V2输出高电平。输出低电平使得P1导通，此时P6导通，提供通路给C1充电。由于C1的加入，O1的电压不会突变，此时P9线性导通，V1输出0 V，第二级电路中P10导通P10和P9线性导通使得输出O2电位比较高。O2的高电位使得V2

图4 压控振荡器电路图

继续保持高电位，V1继续保持低电位，V2高电位使得N4导通。C1持续充电，直到由P9, P10 ，N8和N1中的P。饱和导通时，VCO到达翻转阈值。之后P9关断，N8和N4线性导通，O2输出低电平。通过简单计算可以得出翻转阈值,可知在C1充电到 Vth后，O2点产生由1到0的翻转。此后在O2输出低电平，通过反相器和施密特触发器后使得V1输出为高电平，V2输出为低电平。输出的高电平使得第二级电