BOSHIDA電源模塊 開(kāi)關(guān)電源基礎(chǔ) 電源啟動(dòng)電路

當(dāng)供電電源施加到一個(gè)復(fù)雜的電力系統(tǒng)時(shí)，整個(gè)過(guò)程必須以一種可以預(yù)測(cè)的順序進(jìn)行，這樣確保那些為保護(hù)功能而設(shè)計(jì)的電路在受到智能控制之前不能工作。換句話(huà)說(shuō)，在控制電路正常工作之前，主開(kāi)關(guān)必須保持關(guān)斷狀態(tài)。
真實(shí)的告解:在設(shè)計(jì)第一個(gè)集成式PWM控制芯片時(shí)，我們認(rèn)為已經(jīng)設(shè)計(jì)了所有需要的控制功能，并且在經(jīng)過(guò)初步測(cè)試后，也似乎證實(shí)了我們已取得了成功。但是在向選定的客戶(hù)發(fā)布第一批原型產(chǎn)品不久之后，我們收到了一個(gè)投訴，他稱(chēng)雖然我們的芯片在實(shí)驗(yàn)室中運(yùn)行良好，但在將其用于具體的電源設(shè)計(jì)后，上電之后電源發(fā)生了爆炸。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的溝通，才知道他的系統(tǒng)開(kāi)啟非常緩慢，當(dāng)芯片電壓稍微低于定時(shí)電路工作所需的電壓時(shí)，兩個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器都開(kāi)始工作。哎呦!我們不得不發(fā)明一個(gè)新的功能:欠壓鎖定(UVLO)，這個(gè)在現(xiàn)在看來(lái)是很自然不過(guò)的功能。而這個(gè)故事的寓意是，你永遠(yuǎn)測(cè)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(shè)計(jì)者并不需要去考慮每一個(gè)新電源設(shè)計(jì)的啟動(dòng)特性。在大功率的設(shè)計(jì)中通常會(huì)采用一個(gè)小的獨(dú)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(dòng)問(wèn)題。如果這個(gè)“輔助電源”是包含在最初的總體成本和功率預(yù)算中，則可以大大緩解所有的電源管理問(wèn)題。對(duì)于需要大量用戶(hù)接口的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一個(gè)特別的好處是能夠提供一個(gè)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(fù)載側(cè)，并以系統(tǒng)輸出地作為參考。
然而，對(duì)于中小功率的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，由于成本和復(fù)雜度所限，單獨(dú)的輔助電源是不可能的，一種通常用的智能啟動(dòng)電路類(lèi)似于圖8.19所示。

該電路假設(shè)控制器中具有UVLO和軟啟動(dòng)功能，并且在軟啟動(dòng)電容Css上的電壓開(kāi)始充電之前，不會(huì)產(chǎn)生功率開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，最開(kāi)始由 Qss的鉗位延時(shí)來(lái)控制。因此，啟動(dòng)順序是這樣的:母線(xiàn)電壓通過(guò)RSu的電流開(kāi)始對(duì)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(lái)提供驅(qū)動(dòng)功率單元。此時(shí)，Css的鉗位被移除，允許PWM指令以窄脈沖(小的占空比)開(kāi)始慢慢增大直到完全控制建立。此時(shí)，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(yùn)行，減少通過(guò)Rsu的電流消耗。
有多種故障情況可能與這個(gè)電路相互作用。短時(shí)間的掉電故障可以用來(lái)對(duì)軟啟動(dòng)電容Css放電，或更長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)次數(shù)，而Csu放電的話(huà)會(huì)讓電路完全關(guān)閉，這樣會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)鎖死或定時(shí)重啟。
這個(gè)電路的一個(gè)顯著的問(wèn)題是Rsu上消耗的功率，這在高 DC 母線(xiàn)電壓情況下可能變得相當(dāng)大，所以經(jīng)常使用一個(gè)限流耗盡型 FET 作為啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。

審核編輯黃宇