开关电源的自启动方法和实现电路

1、电力电子技术研究室电力电子技术研究室许 霁 邱 玉 2012.03.24电力电子技术研究室电力电子技术研究室一一 自启动电路功能自启动电路功能 1.开关电源结构开关电源结构输入整流滤波输入整流滤波 功率变换功率变换 输出整流滤波输出整流滤波 辅助电源辅助电源 控制电路控制电路 时钟振荡电路时钟振荡电路 检测放大电路检测放大电路 过压过流保护过压过流保护 驱动电路驱动电路 驱动电路驱动电路 问题：问题：当开关电源的输入高于直流当开关电源的输入高于直流20V时，不能直接供电时，不能直接供电给控制芯片和功率开关。给控制芯片和功率开关。电力电子技术研究室电力电子技术研究室一一 自启动电路功能自启动电路

2、功能 自启动电路自启动电路在变换器正常工作之前，为控制、保护、驱动和显在变换器正常工作之前，为控制、保护、驱动和显示等电路提供稳定电压。示等电路提供稳定电压。2.自启动电路自启动电路电力电子技术研究室电力电子技术研究室二二 设计原则设计原则 * 高可靠性高可靠性* 高稳定性高稳定性* 高效率高效率* 简单、轻巧、经济简单、轻巧、经济小功率小功率自举型启动电路自举型启动电路小功率小功率自举型自举型启动电路启动电路小功率小功率独立型独立型启动电路启动电路大功率大功率1.性能要求性能要求2.分类分类电力电子技术研究室电力电子技术研究室上电后，电容上电后，电容C通过电阻通过电阻R充电，达到充电，达到P

3、WM芯片的欠压封锁芯片的欠压封锁(UVLO)门限电压时，芯片工作。电容储量提供控制电路和开门限电压时，芯片工作。电容储量提供控制电路和开关管所需能量，至主电路工作稳定，辅助绕组通过关管所需能量，至主电路工作稳定，辅助绕组通过D1供能。供能。稳压管稳压管D2防止电压过高损坏芯片，稳压范围通常是防止电压过高损坏芯片，稳压范围通常是1218V。三三 典型电路典型电路 1.自举型自举型三三 典型电路典型电路 1.自举型自举型电力电子技术研究室电力电子技术研究室* PWM芯片具有迟滞特性的欠压封锁功能芯片具有迟滞特性的欠压封锁功能(UVLO)；* 满足电路开启速度的前提下，满足电路开启速度的前提下，R阻

4、值尽量大，减小损耗；阻值尽量大，减小损耗； * 电容电容C的容量足够大。的容量足够大。在启动时间内，电容电压下降值需小于比滞环压差，否则在启动时间内，电容电压下降值需小于比滞环压差，否则PWM芯片将恢复到欠压锁定状态，电容再次充电，导致周芯片将恢复到欠压锁定状态，电容再次充电，导致周期性的启动。期性的启动。40010约约50 (PWM芯片芯片33+栅极驱动栅极驱动10 +其他其他5)滞环压差滞环压差(mV)启动时间启动时间(ms)供电电流供电电流(mA)1.25QI tCmFUU注意事项：注意事项：电力电子技术研究室电力电子技术研究室例：例：稳压管稳压管D3稳压值稳压值12V，若，若T2开启电

5、压开启电压2V，12V+2V=14V，可得到，可得到14V-9V(UVLO)=5V滞环，电容缩小倍数为滞环，电容缩小倍数为5V/400mA=12.5，体，体积大大缩小。积大大缩小。三极管三极管T1和和MOSFET(T2)最初均最初均处于关断状态，当电容处于关断状态，当电容C电压达电压达到 稳 压 管到 稳 压 管 D3设 定 的 值 后 ，设 定 的 值 后 ，MOSFET导通，且此后会一直处导通，且此后会一直处于导通状态，三极管于导通状态，三极管T1也随之导也随之导通，向芯片供电。通，向芯片供电。问题问题：输入电压高时，电阻：输入电压高时，电阻R1上的上的损耗损耗大。大。电力电子技术研究室电

6、力电子技术研究室R1供电电路仅在主电路正常工作前提供能量，启动后，即被供电电路仅在主电路正常工作前提供能量，启动后，即被T1切断，可选取较小阻值，以提供足够驱动电流。切断，可选取较小阻值，以提供足够驱动电流。为减小损耗，为减小损耗，R2为为M级，通常由电阻串联。级，通常由电阻串联。T1经经R2、R3驱动导通，驱动导通，C1充电，充电，当达到芯片的欠压封锁电压时，当达到芯片的欠压封锁电压时，芯片开始工作。芯片开始工作。DZ2限制栅极最限制栅极最高电压。主电路稳定后，高电压。主电路稳定后，Na开始开始提供能量，且提供能量，且T2导通，将导通，将DZ2阴阴极拉低至极拉低至15V以下，以下，T1截止，

7、关截止，关断断R1供电回路。供电回路。 电力电子技术研究室电力电子技术研究室这种设计中，工频变压器的体积往往足够大，以满足各种这种设计中，工频变压器的体积往往足够大，以满足各种安全规范中对绝缘和漏电的要求。它简单、可靠、方便，安全规范中对绝缘和漏电的要求。它简单、可靠、方便，具有低频隔离特性，在变压器不会影响到整个电源系统的具有低频隔离特性，在变压器不会影响到整个电源系统的尺寸和造价的大功率电源系统中，这种辅助电源是一个不尺寸和造价的大功率电源系统中，这种辅助电源是一个不错的选择。错的选择。2.独立型独立型(1)传统的线性电源传统的线性电源普通工频变压器降压后，经普通工频变压器降压后，经过四只

8、二极管全波整流，以过四只二极管全波整流，以及两个电容的平滑滤波后加及两个电容的平滑滤波后加到三端稳压的输入端。到三端稳压的输入端。电力电子技术研究室电力电子技术研究室与上一种方案相比，该方案省去了工频变压器，减小了体与上一种方案相比，该方案省去了工频变压器，减小了体积和重量。但输入输出失去了高频隔离效果，主电路和辅积和重量。但输入输出失去了高频隔离效果，主电路和辅助电源共地困难。助电源共地困难。(2)电容隔离型电容隔离型用两只无极性高频电容直接从输用两只无极性高频电容直接从输入电网电压中取得低频脉动电压，入电网电压中取得低频脉动电压，并串联电阻限流，经过二极管全并串联电阻限流，经过二极管全波整流后输入集成稳压器。波整流后输入集成稳压器。并联稳压二极管用于防止浪涌电并联稳压二极管用于防止浪涌电压损坏集成稳压器。压损坏集成稳压器。电力电子技术研究室电力电子技术研究室(3)单片电源芯片单片电源芯片用用TopSwitch或或TinySwitch系列等系列等单片电源芯片可方便的做成高性单片电源芯片可方便的做成高性能小功率辅助电源，且结构简洁，能小功率辅助电源，且结构简洁，成本低，性能稳定，制作及调试成本低