开关电源启动电路原理,电路图分享-KIA MOS管
开关电源启动电路原理
开关电源启动电路的作用是限制电源接通瞬间的冲击电流,防止浪涌损坏元件,通过热敏电阻、SCR或继电器等元件实现软启动。
工作原理
启动电路通过控制初始电流路径实现软启动:
1.初始限流阶段:电源接通时,利用高阻元件(如热敏电阻RT1或限流电阻R)限制电流,避免电容充电瞬间的浪涌。
2.旁路切换阶段:当电容充电至阈值(如80%额定电压或热敏电阻升温),触发旁路机制(如SCR导通或继电器动作),切换至低阻路径维持正常供电。
例如:热敏电阻电路在电流增大后阻值降低,自动旁路限流电阻。
SCR电路通过检测电容电压触发导通,短路限流电阻。
由电阻和稳压管组成的简单启动电路,正常工作下该启动电路功耗较大,尤其开关电源在高温环境、输入高压、输出满载的情况下启动电路发热严重极易给系统的稳定带来风险,而且还会降低开关电源的转换效率。
因此,启动电路不适合长时间持续地为电源IC及保护电路提供能量,一般只在系统启动时刻为其提供能量。当输出电压建立后,则由损耗较小的辅助绕组为芯片及保护电路提供能量,而此时的启动电路需停止工作。
开关电源常用启动电路
电路采用两个三极管做二级放大,可等效为三端线性稳压电源,具有启动速度快、性能安全可靠、输出电压建立后立刻停止工作的优点。
输入电压VIN为NPN三极管Q1提供IB电流使用它处于放大区,IC为放大电流也为PNP三极管Q2的基极电流,通过对IC电流的控制,可使Q2处于饱和状态并以IE的饱和电流向电容C充电,直到Q2处于半截止或半饱和状态。此时,电容就等效成一个恒流源为IC芯片提供能量,当电容电压降到一定值时,启动电路继续为电容充电,直到辅助供电有电压后,才通过电阻R2、R3之间的分压使Q1处于截止状态,此时启动电路才停止工作,之后芯片的供电完全由辅助绕组提供。
开关电源启动电路图
在电源设计中,控制芯片作为主动元器件,供电电路设计是必需的。以典型应用电路为例,在系统启动瞬间,由于T1供电绕组上的电压还未建立,所以需要RH(R4+R5)电阻从电压母线上取电,在最小输入电压下满足VCC电流大于30uA(典型值)方可启动,启动后T1供电绕组开始为系统供电,系统维持运行。
该系统里,启动电阻器RH会影响到系统待机功耗和系统启动时间,在设计书中通常会有这两个参数的要求,我们通常会希望系统待机功耗尽量小,启动时间尽量短,然而RH的存在会使两者矛盾,因此在设计时需要综合权衡,或者使用改良后的启动电路来同时满足两个参数要求。
改良电路的设计思路是:在启动阶段,使用较小的启动电阻给VCC电容充电使之电压快速达到芯片启动阈值,待启动完成后,再将较小的启动电阻断开。
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