BUCK电源案例之软启动电路

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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