Jak bezpečně a spolehlivě začít přepínat napájení
Při návrhu spínaného zdroje často návrh startovacího obvodu ovlivňuje startovací výkon, účinnost konverze a stabilitu spínaného zdroje při vysoké teplotě a vysokém tlaku. Jak navrhuje modul elektronického spínaného zdroje ZLG Zhiyuan stabilní, efektivní a bezpečný startovací obvod?
Zatímco startovací obvod poskytuje energii pro systém, přináší rizika pro stabilitu napájecího zdroje kvůli jeho vážné ztrátě v extrémních podmínkách. Dobrý startovací obvod poskytuje energii pro napájecí systém pouze při jeho spuštění a přestane fungovat, když systém běží normálně. Jak tedy můžeme zajistit, aby byl spouštěcí obvod bezpečný a spolehlivý a přestal fungovat po vytvoření výstupního napětí? Pojďme si se mnou probrat spouštěcí obvod spínaného zdroje!
Koncepce návrhu startovacího obvodu
Rozsah vstupního napětí DC-DC spínaného zdroje je široký a IC čip napájecího zdroje potřebuje stabilní pracovní napětí, takže startovací obvod musí poskytovat bezpečné a stabilní startovací napětí pro IC. Jak je znázorněno na obrázku 1 níže, jedná se především o jednoduchý startovací obvod složený z rezistorů a elektronek pro stabilizaci napětí. Za normálního provozu spotřebovává startovací obvod hodně energie, zvláště když je spínaný zdroj v prostředí s vysokou teplotou, vysokým vstupním napětím a plným výkonem, startovací obvod je vážně přehřátý, což snadno přináší rizika pro stabilitu systému a snížit účinnost konverze spínaného zdroje.
Proto spouštěcí obvod není vhodný pro poskytování energie pro napájecí IC a ochranný obvod po dlouhou dobu a obecně poskytuje energii pro systém pouze v době spuštění. Když je vytvořeno výstupní napětí, pomocné vinutí s menšími ztrátami poskytuje energii pro čip a ochranný obvod a spouštěcí obvod musí v tuto chvíli přestat fungovat.
Společný návrh spouštěcího obvodu
V současnosti spouštěcí obvod běžně používaný ve spínaných zdrojích využívá pro sekundární zesílení dvě triody, které mohou být ekvivalentem třísvorkového lineárně regulovaného zdroje. Má výhody rychlého rozběhu, bezpečného a spolehlivého výkonu a okamžitého zastavení po vytvoření výstupního napětí.
Vstupní napětí VIN poskytuje IB proud pro NPN tranzistor Q1, který je v oblasti zesílení, a IC je zesilovací proud a báze PNP tranzistoru Q2. Řízením proudu IC může být Q2 v nasyceném stavu a nabíjet kondenzátor C nasyceným proudem IE, dokud není Q2 v polouzavřeném nebo polonasyceném stavu. V tomto okamžiku je kondenzátor ekvivalentní zdroji konstantního proudu, který poskytuje energii pro IC čip. Když napětí kondenzátoru klesne na určitou hodnotu, spouštěcí obvod pokračuje v nabíjení kondenzátoru, dokud pomocný zdroj napětí nemá napětí, a potom se Q1 vypne rozdělením napětí mezi odpory R2 a R3. V tuto chvíli přestane fungovat spouštěcí obvod a poté je napájení čipu kompletně zajištěno pomocným vinutím.
Spouštění spínaného zdroje lze rozdělit do tří fází. V první fázi IE nabíjí kondenzátor C proudem přibližně 1 mA při zapnutí. Když napětí VDD dosáhne UCC28C40 mosfet, vstoupí do druhého stupně, kde se saturační proud zvýší na 5 mA a kondenzátor se nadále nabíjí, zatímco dodává energii do IC. Po ustálení výstupního napětí přejde do třetího stupně, při nulovém proudu IE přestane fungovat spouštěcí obvod a napětí VDD stoupne na napětí pomocného vinutí. Během celého startovacího procesu je proud IE relativně malý a jemný, takže obvod je bezpečný a spolehlivý.
