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开关电源的软启动过程解析

导读: 开关管作为开关电源里面最重要的器件之一,在电源调试中也是受关注的重中之重。开关管的关断和导通动作,实际上是一个比较复杂的过程,但我们先可以把它进行简单化分析。例如,当电源开关管导通或截止的时候,我们就把它看成是一个理想的开关,其工作时只有两种状态,通或断。

  开关管作为开关电源里面最重要的器件之一,在电源调试中也是受关注的重中之重。开关管的关断和导通动作,实际上是一个比较复杂的过程,但我们先可以把它进行简单化分析。例如,当电源开关管导通或截止的时候,我们就把它看成是一个理想的开关,其工作时只有两种状态,通或断。

  开关电源的软启动过程分析

  图1 电源开关管导通和关闭过程的测试简化波形

  过去,要测试电源的特征,我们只是停留在用万用表测量静态电流和电压,并用计算器进行复杂的计算。今天,示波器成为了很多工程师的首选电源测量平台。有些高性价比的示波器甚至配备了电源分析软件,简化了设置,并使得动态测量更为容易。

  简单地说,电源开关管导通和关断都是需要时间的。一般都简单地把开关管导通时间ton分为导通延时时间td和导通上升时间tr,而把开关管关闭时间toff分为关闭延时时间tstg(或称关闭贮存时间)和关闭下降时间tf,如图1所示。

  开关电源在第一个工作周期,由于输出电压要对滤波储能电容充电,充电电流很大,负载会很重,因此一般的开关电源都要采取软启动措施,开始的时候占空比很小,然后才慢慢地趋于正常。也就是在开始的时候,工作电压比较低,然后才慢慢升高到正常值。这个时间一般会比较长,可能会长达几百毫秒,这个时候会非常考验示波器的存储能力。ZDS2024 Plus标配的250M存储深度,能在观察记录一秒的波形同时还能保证500Msa/s的采样率,这在很多情况下是非常富余的。

  一款开关电源的输出端的上电波形,可以看到电源在1.64秒内,有两个缓冲上升的过程。如图2所示。

  开关电源的软启动过程分析

  图2 一款开关电源的上电输出波形

  开关电源的软启动过程分析

  图3 开关管测试

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