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开关电源各式各样的VCC电路的特点、区别与设计

归档日期:05-16       文本归类:启动输入输出      文章编辑:爱尚语录

  ●电源在庞大而复杂系统中的作用,就犹如心脏之于人体的作用,心脏是维持人体血液循环与正常新陈代谢的唯一动力源泉,同样电源是维持系统正常运转能量的唯一来源,所以人们越来越重视电源。

  ●但是人们却往往忽略了电源本身也是一个复杂的系统,其内部的各种不同电路模块需要有合适的电压与电流,且不同功能的电路模块对电压与电流的要求也是不同的,甚至是相互隔离的;总之,要想让电源稳定可靠的工作,就必须有稳定可靠的辅助供电;电源本身的辅助供电设计,同样是需要引起我们足够的重视。

  ●必须以最少的器件达到额定要求,且要求不能占用太大的空间,也不能有太重的重量。

  ●随着能源之星的要求越来越高,任何的电源都需要有极高的转换效率,而且在待机时刻需要极低的功耗。

  ●辅助供电设计的好坏直接决定产品能否达到能源之星的要求,特别是待机功耗的要求。

  ●当其它电路出现异常时,辅助电源不能受到干扰,需要提供稳定的电压给保护电路,使电源迅速进入保护状态,避免造成电源的损坏,或者给后端的负载造成损坏。

  ●在电源(特别是大功率电源)启动时,各种监控,保护电路的电容电压都是从0V开始上升,故需要较大的瞬时电流值。

  ●考虑到某些大动态场合对电源的瞬时输出功率也有一定要求,所以在设计辅助供电电源的时候就需要有一定的裕量。

  ●辅助供电部分的安规等级要求必须与主机保持一致,必须满足主机相应的安规标准要求,特别是一些独立的辅助电源,在设计时候就需要考虑相应的安规标准要求。

  ●辅助供电EMC的特性也是在设计的时候需要考虑,一般为了节省成本都会跟整机的主EMC电路整合在一起,如果是单独的辅助供电电源,则需要分开单独调试EMC性能,以满足要求。

  辅助供电电源独立于功率主回路。能适应非常宽的输入电压范围,主要用于大功率或中功率电源系统,比如在通讯电源、ATX电源中,需要电源正常或失败信号或电源远程控制的功能时,在功率主回路即使不工作时,辅助电源也要正常供电。

  由主变换器高频变压器输出的一部分构成辅助电源。主要用于中小功率电源系统,有利于减小整个电源的体积,实现小型化,节约成本。特点是辅助电源与主变换器二者的工作状态互相制约。如果辅助电源不给控制电路供电,主变换器将不工作。而当主电路不工作,辅助电路也随之关闭。所以在电源的启动阶段需要一些方法给控制电路提供能量,然后过渡到正常的工作状态。

  ●启动从高压(交流或者直流)取电自举启动IC工作,要注意启动电阻的功率与耐压问题,启动电阻的阻值不能太小,否则会影响整机的待机功耗与短路功率

  ●续流小电感L1的值一定要足够大,否则在轻载或者空载的时候,会出现电流不连续,导致Vcc电压跳动

  ●设计工频变压器时需要充分的考虑到满足各种安全规范中对绝缘和漏电特性的要求。

  ●电源上电——经过启动电阻,Q1,R8给C15充电——Vcc达到IC启动电压——IC开始工作——升压电感开始工作——辅助供电绕组正常供电——Q3导通工作——辅助供电直接由供电绕组供电

  ●同时IC的PWM信号通过D3,R24以及R26的分压,Q5导通——Q1的栅极电压被拉低——Q1的G极电压低于其S极电压——Q1关断

  ●PFC供电一般都是从升压电感上加一个供电绕组,但此绕组的输出电压会受到输入电压的影响,因为此绕组的占空比跟输入电压存在一个比例关系

  ●最大限度地降低输出电压纹波 ,产生的EMI噪声小,相对于串联稳压电路来说有较高的效率

  ●电荷泵转换器所能达到的输出负载电流较小,一般低于 300mA ,不能带动大电流的负载

  ●电源上电——Q8栅极高电平——Q8导通——经R20给Vcc电容充电——Vcc达到IC启动电压——IC开始工作——变压器开始工作——次级输出建立正常的工作电压——辅助供电绕组正常供电——Q9导通工作——Q10导通——Q8栅极被拉低电平——Q8截止——辅助供电直接由供电绕组供电

  ●吸收电路供电,能够提供的能量有限,其供电能力跟开关频率有关,跟占空比无关,适用于工作电流小的芯片供电

  ●t0-t1,电源通电,Vcc电容电压从最初的0V开始上升,当Vcc达到IC的Von_th (具体可以查IC的datasheet)之后,IC开始启动工作

  ●t1-t2, IC启动工作之后,需要消耗一定的电流(具体可以查IC的datasheet),此时提供电流的主要是由Vcc电容,所以Vcc电容的电压会下降;直到t2时刻,辅助绕组开始供电。

  ●T2时刻之后,辅助绕组开始供电,Vcc电容又电压上升,此时电源供电全部由供电绕组提供,电源进入稳定工作状态

  电源的启动时间一般是由初始的启动电路决定的,比如简单的RC启动电路,其启动时间是由R的大小与C的大小决定的。电源通过R给C充电到Vcc_th的时间越长,其启动时间也就越长。

  主要是因为在t1-t2这段时间,如果电容不能提供足够电源IC所需要的启动电流,Vcc电容的电压下降的值太多,即VccVoff_th,则电源的IC就会进入重新启动状态,电源启动失败。

  ●辅助供电的设计不但影响到整个电源的体积、效率、稳定性、可靠性和成本,而且还将影响到整个开关电源的设计策略。

  ●虽然辅助电源所需要输出功率不大,但它是开关电源中的非常重要的组成部分,辅助电源系统的安全性、可靠性对主电源正常运行具有重要的影响。

  ●开关电源正向着轻、小、薄、高可靠、高稳定、高效率和智能化的方向发展,设计电源时应根据整个系统的规格要求来选择合适的辅助电源系统,在满足可靠性的前提下,应尽量设计简单、轻巧和经济的辅助电源。

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