BOSHIDA電源模塊 開關電源基礎 電源啟動電路

當供電電源施加到一個復雜的電力系統(tǒng)時，整個過程必須以一種可以預測的順序進行，這樣確保那些為保護功能而設計的電路在受到智能控制之前不能工作。換句話說，在控制電路正常工作之前，主開關必須保持關斷狀態(tài)。
真實的告解:在設計第一個集成式PWM控制芯片時，我們認為已經(jīng)設計了所有需要的控制功能，并且在經(jīng)過初步測試后，也似乎證實了我們已取得了成功。但是在向選定的客戶發(fā)布第一批原型產(chǎn)品不久之后，我們收到了一個投訴，他稱雖然我們的芯片在實驗室中運行良好，但在將其用于具體的電源設計后，上電之后電源發(fā)生了爆炸。經(jīng)過進一步的溝通，才知道他的系統(tǒng)開啟非常緩慢，當芯片電壓稍微低于定時電路工作所需的電壓時，兩個輸出驅(qū)動器都開始工作。哎呦!我們不得不發(fā)明一個新的功能:欠壓鎖定(UVLO)，這個在現(xiàn)在看來是很自然不過的功能。而這個故事的寓意是，你永遠測試不了所有的情況。
然而，現(xiàn)在的電源IC 已經(jīng)變得很智能了，這意味著設計者并不需要去考慮每一個新電源設計的啟動特性。在大功率的設計中通常會采用一個小的獨立輔助電源，并僅用于控制器和其他輔助功能，這就解決了啟動問題。如果這個“輔助電源”是包含在最初的總體成本和功率預算中，則可以大大緩解所有的電源管理問題。對于需要大量用戶接口的系統(tǒng)來說，一個特別的好處是能夠提供一個安全隔離輸出，這樣可以將整體功率控制器放置在隔離后的負載側(cè)，并以系統(tǒng)輸出地作為參考。
然而，對于中小功率的應用來說，由于成本和復雜度所限，單獨的輔助電源是不可能的，一種通常用的智能啟動電路類似于圖8.19所示。

該電路假設控制器中具有UVLO和軟啟動功能，并且在軟啟動電容Css上的電壓開始充電之前，不會產(chǎn)生功率開關驅(qū)動信號，最開始由 Qss的鉗位延時來控制。因此，啟動順序是這樣的:母線電壓通過RSu的電流開始對Csu充電，隨著Csu上的電壓上升，它首先向控制器提供喚醒電壓，然后繼續(xù)充電直到它有足夠的電荷來提供驅(qū)動功率單元。此時，Css的鉗位被移除，允許PWM指令以窄脈沖(小的占空比)開始慢慢增大直到完全控制建立。此時，功率單元的操作由變壓器輔助繞組供電，以維持控制電路的運行，減少通過Rsu的電流消耗。
有多種故障情況可能與這個電路相互作用。短時間的掉電故障可以用來對軟啟動電容Css放電，或更長時間循環(huán)次數(shù)，而Csu放電的話會讓電路完全關閉，這樣會導致系統(tǒng)鎖死或定時重啟。
這個電路的一個顯著的問題是Rsu上消耗的功率，這在高 DC 母線電壓情況下可能變得相當大，所以經(jīng)常使用一個限流耗盡型 FET 作為啟動開關。

審核編輯黃宇