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一种低损启动电路及一种独立辅助电源

为了提高效率开关电源一般都是由辅助绕组给控制电路供电,在刚上电时控制电路的电压为零辅助绕组不工作整个电源不能自启动,这时就需要一个专门的启动电路。下图是三种启动电路

                                                    1 三种启动电路

1中的(a)是最简单的一种启动电路只需要一个(或几个串联)电阻即可,这种启动电路效率比较低而且当辅助绕组正常工作后启动电阻R上仍然能量损耗。图(b)可以实现辅助绕组工作后停止启动电路的功能,不过稳压二极管上的限流电阻会有些损耗尤其是当输入电压范围较宽时,为了兼顾低压启动性能高压输入时限流电阻损耗会比较大。图(c)中的T1用的是耗尽型管子,这里的R2R3也会有一些损耗不过可以用较大阻值的电阻如1M10M,但这会导致启动变慢可能需1s甚至几秒种电路才能正常工作。

由图(c)改变一下T1管的驱动方式去掉驱动电阻R2R3得到图2这种损耗低响应快的启动电路。

                                                 2 低损耗启动电路

2中的光耦继电器是常开的,当VCC电压较低时光耦继电器导通,输入电压Ui通过启动电阻向滤波电容充电,当Vcc电压达到设定值后光耦初级发光二极管工作通过光耦合关闭光耦继电器。关闭光耦继电器后Vcc电压开始下降,当降到一定值后发光二极管停止工作光耦继电器再次开启,如此反复使Vcc电压稳在一定范围内。仿真中用的是继电器如果这里采用线性光耦,Vcc上的电压将是一个稳定值而非反复震荡波(原理同于线性稳压)。

当辅助绕组工作后(辅助绕组电压要略高于启动电路的稳压值)光耦初级二极管导通光耦继电器关闭此时启动电路停止工作,这种启动电路在电路正常工作后只有光耦初级发光二极管的损耗,由于这种隔离驱动方式不受电阻的影响可使启动速度非常的快,理论上只要输入电压Ui略高于Vcc电压电路就能正常启动。

                                                        3 低损启动电路波形

3是对这种启动电路的仿真,在前半部分是启动电路工作波形,设计的是在10V左右波动,启动时间受启动电阻、滤波电容及等效负载的共同作用,启动电阻越小启动时间越短峰值电流也越大。图3的后半部分是辅助绕组开始供电,当辅助绕组供电后光耦继电器完全关断启动电阻电流变为零(见图3中的启动电阻电流波形)。

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2015-09-08 13:36

在图3的仿真结果中启动电路本身就可以提供一个较稳定的供电电压只不过由于启动电阻的损耗效率不高,如果去掉启动电阻换成无损电感元件将得到下面的电路

                                       图4 自启动独立辅助电源

4的电路其实就是一个Buck电路,是一个耗尽型开关实现的Buck电路,这样的电路就具备自启动功能。其工作原理同图2的低损启动电路一样,通过调整光耦初级电阻及开启关闭阈值电压就可控制Buck电路的开关频率及输出电压Vcc,下面图5是仿真结果

                                         图5 自启动独立辅助电源仿真波形

同常规的开关电源一样,刚开机的时候会有一个电流过冲和电压过冲的过程,这里可以借鉴软启动方案在电路中串一个热敏电阻Rt,这个热敏电阻可同主电路的热敏电阻绑到一起也可安装在发热部件附近。

这种自启动独立辅助电源其一不再需要启动电路。其二不受电路工作状况的影响,无论是宽输入电压还是宽输出电压的情况或者是从轻载到满载都能保证较稳定的输出。其三效率高,等同于一个Buck电路的效率。其四启动时间短,增加一个热敏电阻可能会增加启动时间。

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

现在做六级能效的IC不是内部都有可控恒流启动么?

如果必须用外部启动 光欧是不是有点奢侈? 晶闸管不就解决了?

 

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2015-09-15 13:31
@hw865
现在做六级能效的IC不是内部都有可控恒流启动么?如果必须用外部启动光欧是不是有点奢侈?晶闸管不就解决了? 
用晶闸管实现的启动电路是什么样的?光耦是有点奢侈,打算买一个耗尽型的管子回来改装一下,看能不能实现低成本的无损启动电路。
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2015-09-17 15:08
@boy59
在图3的仿真结果中启动电路本身就可以提供一个较稳定的供电电压只不过由于启动电阻的损耗效率不高,如果去掉启动电阻换成无损电感元件将得到下面的电路[图片]                    图4自启动独立辅助电源图4的电路其实就是一个Buck电路,是一个耗尽型开关实现的Buck电路,这样的电路就具备自启动功能。其工作原理同图2的低损启动电路一样,通过调整光耦初级电阻及开启关闭阈值电压就可控制Buck电路的开关频率及输出电压Vcc,下面图5是仿真结果[图片]                     图5自启动独立辅助电源仿真波形同常规的开关电源一样,刚开机的时候会有一个电流过冲和电压过冲的过程,这里可以借鉴软启动方案在电路中串一个热敏电阻Rt,这个热敏电阻可同主电路的热敏电阻绑到一起也可安装在发热部件附近。这种自启动独立辅助电源其一不再需要启动电路。其二不受电路工作状况的影响,无论是宽输入电压还是宽输出电压的情况或者是从轻载到满载都能保证较稳定的输出。其三效率高,等同于一个Buck电路的效率。其四启动时间短,增加一个热敏电阻可能会增加启动时间。
讲的不错。但不知道这种改进型的高压MOS启动电路可靠性怎么样。启动过冲问题还是要考虑的。
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temp4201
LV.3
6
2015-09-17 21:41

讲得不错,慢慢学习。楼主幸苦了

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ta7698
LV.9
7
2015-09-18 08:44
好多的方案,综合起来主旨都是在电路完成启动后,想办法甩掉功耗相对大的启动电路的元件。
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