BOSHIDA电源模块 开关电源基础 电源启动电路

朱威斯

BOSHIDA电源模块 开关电源基础 电源启动电路



当供电电源施加到一个复杂的电力系统时，整个过程必须以一种可以预测的顺序进行，这样确保那些为保护功能而设计的电路在受到智能控制之前不能工作。换句话说，在控制电路正常工作之前，主开关必须保持关断状态。
真实的告解:在设计第一个集成式PWM控制芯片时，我们认为已经设计了所有需要的控制功能，并且在经过初步测试后，也似乎证实了我们已取得了成功。但是在向选定的客户发布第一批原型产品不久之后，我们收到了一个投诉，他称虽然我们的芯片在实验室中运行良好，但在将其用于具体的电源设计后，上电之后电源发生了爆炸。经过进一步的沟通，才知道他的系统开启非常缓慢，当芯片电压稍微低于定时电路工作所需的电压时，两个输出驱动器都开始工作。哎呦!我们不得不发明一个新的功能:欠压锁定(UVLO)，这个在现在看来是很自然不过的功能。而这个故事的寓意是，你永远测试不了所有的情况。
然而，现在的电源IC 已经变得很智能了，这意味着设计者并不需要去考虑每一个新电源设计的启动特性。在大功率的设计中通常会采用一个小的独立辅助电源，并仅用于控制器和其他辅助功能，这就解决了启动问题。如果这个“辅助电源”是包含在最初的总体成本和功率预算中，则可以大大缓解所有的电源管理问题。对于需要大量用户接口的系统来说，一个特别的好处是能够提供一个安全隔离输出，这样可以将整体功率控制器放置在隔离后的负载侧，并以系统输出地作为参考。
然而，对于中小功率的应用来说，由于成本和复杂度所限，单独的辅助电源是不可能的，一种通常用的智能启动电路类似于图8.19所示。



该电路假设控制器中具有UVLO和软启动功能，并且在软启动电容Css上的电压开始充电之前，不会产生功率开关驱动信号，最开始由 Qss的钳位延时来控制。因此，启动顺序是这样的:母线电压通过RSu的电流开始对Csu充电，随着Csu上的电压上升，它首先向控制器提供唤醒电压，然后继续充电直到它有足够的电荷来提供驱动功率单元。此时，Css的钳位被移除，允许PWM指令以窄脉冲(小的占空比)开始慢慢增大直到完全控制建立。此时，功率单元的操作由变压器辅助绕组供电，以维持控制电路的运行，减少通过Rsu的电流消耗。
有多种故障情况可能与这个电路相互作用。短时间的掉电故障可以用来对软启动电容Css放电，或更长时间循环次数，而Csu放电的话会让电路完全关闭，这样会导致系统锁死或定时重启。
这个电路的一个显著的问题是Rsu上消耗的功率，这在高 DC 母线电压情况下可能变得相当大，所以经常使用一个限流耗尽型 FET 作为启动开关。