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一種低損啟動電路及一種獨立輔助電源

為了提高效率開關電源一般都是由輔助繞組給控制電路供電,在剛上電時控制電路的電壓為零輔助繞組不工作整個電源不能自啟動,這時就需要一個專門的啟動電路。下圖是三種啟動電路

三種啟動電路

                                                    1 三種啟動電路

1中的(a)是最簡單的一種啟動電路只需要一個(或幾個串聯)電阻即可,這種啟動電路效率比較低而且當輔助繞組正常工作后啟動電阻R上仍然能量損耗。圖(b)可以實現輔助繞組工作后停止啟動電路的功能,不過穩壓二極管上的限流電阻會有些損耗尤其是當輸入電壓范圍較寬時,為了兼顧低壓啟動性能高壓輸入時限流電阻損耗會比較大。圖(c)中的T1用的是耗盡型管子,這里的R2R3也會有一些損耗不過可以用較大阻值的電阻如1M10M,但這會導致啟動變慢可能需1s甚至幾秒種電路才能正常工作。

由圖(c)改變一下T1管的驅動方式去掉驅動電阻R2R3得到圖2這種損耗低響應快的啟動電路。

高效啟動電路

                                                 2 低損耗啟動電路

2中的光耦繼電器是常開的,當VCC電壓較低時光耦繼電器導通,輸入電壓Ui通過啟動電阻向濾波電容充電,當Vcc電壓達到設定值后光耦初級發光二極管工作通過光耦合關閉光耦繼電器。關閉光耦繼電器后Vcc電壓開始下降,當降到一定值后發光二極管停止工作光耦繼電器再次開啟,如此反復使Vcc電壓穩在一定范圍內。仿真中用的是繼電器如果這里采用線性光耦,Vcc上的電壓將是一個穩定值而非反復震蕩波(原理同于線性穩壓)。

當輔助繞組工作后(輔助繞組電壓要略高于啟動電路的穩壓值)光耦初級二極管導通光耦繼電器關閉此時啟動電路停止工作,這種啟動電路在電路正常工作后只有光耦初級發光二極管的損耗,由于這種隔離驅動方式不受電阻的影響可使啟動速度非常的快,理論上只要輸入電壓Ui略高于Vcc電壓電路就能正常啟動。

高效啟動波形1

                                                        3 低損啟動電路波形

3是對這種啟動電路的仿真,在前半部分是啟動電路工作波形,設計的是在10V左右波動,啟動時間受啟動電阻、濾波電容及等效負載的共同作用,啟動電阻越小啟動時間越短峰值電流也越大。圖3的后半部分是輔助繞組開始供電,當輔助繞組供電后光耦繼電器完全關斷啟動電阻電流變為零(見圖3中的啟動電阻電流波形)。

全部回復(6)
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2015-09-08 13:36

在圖3的仿真結果中啟動電路本身就可以提供一個較穩定的供電電壓只不過由于啟動電阻的損耗效率不高,如果去掉啟動電阻換成無損電感元件將得到下面的電路

                                       圖4 自啟動獨立輔助電源

4的電路其實就是一個Buck電路,是一個耗盡型開關實現的Buck電路,這樣的電路就具備自啟動功能。其工作原理同圖2的低損啟動電路一樣,通過調整光耦初級電阻及開啟關閉閾值電壓就可控制Buck電路的開關頻率及輸出電壓Vcc,下面圖5是仿真結果

                                         圖5 自啟動獨立輔助電源仿真波形

同常規的開關電源一樣,剛開機的時候會有一個電流過沖和電壓過沖的過程,這里可以借鑒軟啟動方案在電路中串一個熱敏電阻Rt,這個熱敏電阻可同主電路的熱敏電阻綁到一起也可安裝在發熱部件附近。

這種自啟動獨立輔助電源其一不再需要啟動電路。其二不受電路工作狀況的影響,無論是寬輸入電壓還是寬輸出電壓的情況或者是從輕載到滿載都能保證較穩定的輸出。其三效率高,等同于一個Buck電路的效率。其四啟動時間短,增加一個熱敏電阻可能會增加啟動時間。

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hw865
LV.6
3
2015-09-14 10:27

現在做六級能效的IC不是內部都有可控恒流啟動么?

如果必須用外部啟動 光歐是不是有點奢侈? 晶閘管不就解決了?

 

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2015-09-15 13:31
@hw865
現在做六級能效的IC不是內部都有可控恒流啟動么?如果必須用外部啟動光歐是不是有點奢侈?晶閘管不就解決了? 
用晶閘管實現的啟動電路是什么樣的?光耦是有點奢侈,打算買一個耗盡型的管子回來改裝一下,看能不能實現低成本的無損啟動電路。
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2015-09-17 15:08
@boy59
在圖3的仿真結果中啟動電路本身就可以提供一個較穩定的供電電壓只不過由于啟動電阻的損耗效率不高,如果去掉啟動電阻換成無損電感元件將得到下面的電路[圖片]                    圖4自啟動獨立輔助電源圖4的電路其實就是一個Buck電路,是一個耗盡型開關實現的Buck電路,這樣的電路就具備自啟動功能。其工作原理同圖2的低損啟動電路一樣,通過調整光耦初級電阻及開啟關閉閾值電壓就可控制Buck電路的開關頻率及輸出電壓Vcc,下面圖5是仿真結果[圖片]                     圖5自啟動獨立輔助電源仿真波形同常規的開關電源一樣,剛開機的時候會有一個電流過沖和電壓過沖的過程,這里可以借鑒軟啟動方案在電路中串一個熱敏電阻Rt,這個熱敏電阻可同主電路的熱敏電阻綁到一起也可安裝在發熱部件附近。這種自啟動獨立輔助電源其一不再需要啟動電路。其二不受電路工作狀況的影響,無論是寬輸入電壓還是寬輸出電壓的情況或者是從輕載到滿載都能保證較穩定的輸出。其三效率高,等同于一個Buck電路的效率。其四啟動時間短,增加一個熱敏電阻可能會增加啟動時間。
講的不錯。但不知道這種改進型的高壓MOS啟動電路可靠性怎么樣。啟動過沖問題還是要考慮的。
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temp4201
LV.3
6
2015-09-17 21:41

講得不錯,慢慢學習。樓主幸苦了

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ta7698
LV.9
7
2015-09-18 08:44
好多的方案,綜合起來主旨都是在電路完成啟動后,想辦法甩掉功耗相對大的啟動電路的元件。
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