分立器件搭建BUCK电源原理图实战之软启动Ⅱ

原创 凡亿PCB 2022-09-23 07:30

电容是源那是不是使用P管比较合适些,P管E极接A点,B极串联电阻到Agnd,那我们来看一下用三极管放电的电路如图一示:

(▲图 一)

分析这个过程,接上P管后我们看这个电路有没有问题呢?

是不是有一个弊端无法控制A点电压,那这个电路其实是不是射极电压跟随电路,A点电压跟随C点电压变化而变化,那是不是可以在C点做一个电阻分压,这里用P管做电容放电电路时候其实上面的二极管就可以不要了,毕竟也是成本能节约就节约一下,当然不去掉也可以,把电容放电那块电路单独取出来分析一下。

如图二示C点电压决定了A点电压的高低,那C点为5V时A点基本上是5V7,相差一个二极管的管压降,当A点电压高于5V7时P管导通Ic导通会迅速把电容上的电压放到5V7,此时C点电压是固定不变的,我们需要占空比可调,那C点的分压电阻其中一个需要是可调电阻,那具体是在上面还是在下面呢,接下来一起来分析一下,先假设接到下面看图三示。

(▲图 二)

(▲图 三)

(▲图 四)

可调电阻在下面时,随着调节可调电阻的阻值变化,Ib的阻抗也会变化,Ib电流越小Ic电流越小,那电容的放电速度就会受到影响,进而影响占空比的输出,假设把阻值调到0Ω,那Ib回路没有阻抗Ic就会很大,可能会损坏三极管,所以放到下面是会有风险的。

那我们看一下把可调电阻放到上面去电路如图四示,看一下电路通过调节可调电阻可以迅速改变C点的电压,进而改变A点电压,当掉电时,三极管自导通,电容通过Ic放电,电压下降斜率很快,可以迅速使得占空比输出为0%,保护后级电路,这个电路的特点是电压上升斜率慢,下降斜率快,占空比调节速度快。

此电路还有一个名字叫:软启动电路

什么是软启动电路呢,就是缓慢开始,而非一下到达目标值。就好比汽车起步一样是缓慢把速度提升上来的,而非一踩油门速度立马提升到最高速度。

接下来我们看一下阻值如何选择,Ib回路需要保持1mA电流,那Ib限流电阻取个5k1,那可调电阻的阻值怎么选择呢?

利用串联电路电流处处相等计算,(12V-5.6V)/VR=1mA,VR=6.4K,因为VR是可调电阻之前我们也用过一个20K的,我们这里也取20K可调电阻,调试时调整其阻值使占空比输出40%即可,看一下电容的充电电阻,因为C39上的充电阻抗大概20K左右,我们需要A点电压上升斜率低于C39上的,所以我们取这里的电阻为100K,电容我们先取4.7uF/25V,根据调试再做调整,那我们在看一下这个电路如图五示,再次进行上电、稳态、掉电,再次上电、稳态、掉电分析,确保设计电路的合理性。

(▲图 五)

同样我们先把AB两点的波形画出,如图六示。

(▲图 六)

首先分析初始上电过程,一开始C39上没有电,B比较器输出高开始给C39充电,此时自举电容上的电压也在上升给A点电容充电,由于阻抗不在一个量级上,所以B点电压上升斜率高于A点电压上升斜率,正如图六t0时间段,占空比输出0%,稳态阶段,t0---t1时间段,占空比输出40%,放电阶段,t1---t2时间段,此时A点的放电阻抗不是充电阻抗而是改为了三极管的Vec内阻,Ic电流非常大,而C39放电阻抗没变,所以A点放电速度远远超过B点的放电速度,占空比输出0%,整个过程中都无异常异常现象产生,二次上电过程也是如此,因此这个软启动电路解决了我们之前提出的问题。

那这个电源电路是不是到这里就结束了呢?

我们都知道电源会出现过流、过压现象,因此我们还需要对这个电源电路设计保护电路,以及自举电容的源来自哪里。

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