隔离式转换器的次级侧软启动电路首次施加输入时,转换器输出(VOUT)开始上升

大多数 DC/DC 转换器需要软启动电路来限制启动时的浪涌电流。虽然具有上电复位 (POR) 的系统需要平滑软启动,但这对于具有初级侧控制器和有限占空比或电流的隔离式转换器来说是困难的。

图 1 显示了在初级侧具有占空比软启动的正激转换器的软启动。转换器的稳态输出为 12V。在 10V(系统的 POR 阈值)下施加 50% 的负载电流。一旦施加负载,输出就会下降并触发系统关闭,从而导致系统循环多次。在软启动结束时,输出超过 10%,这是不可取的。

图 1:正向转换器在启动期间的输出,负载为 10V

在这篇文章中,我将使用一个简单的电路来实现隔离转换器的平滑软启动。该电路应用于以LM5025为控制器的有源钳位正激变换器。图 2 显示了次级侧软启动的概念。

图 2:隔离式转换器的次级侧软启动电路

首次应用输入时,转换器输出 (V OUT ) 开始上升。电容器 (C SS) 正在充电。C SS 充电电流 (I SS) 流过电阻器 (R SS)。当 I SS 为高电平时,为 V BE(on) / R SS。Q SS 开启并开始从次级侧复合节点 (SEC COMP) 提供电流,从而降低占空比。在软启动期间,误差放大器饱和,软启动电路控制反馈环路。转换器、C SS、R SS、Q SS 和光耦合器形成一个闭环。当输出上升到调节时,误差放大器开始调节并且 I SS 减小。QSS 已关闭。

公式 1 显示了从 V OUT 到光耦合器电流的传递函数:

虽然有效,但这个简单的电路可能会不稳定,因为 Q SS 正向增益 (β) 很高,并且在各个部分之间变化很大。为了稳定电路,在 Q SS 的发射极和地之间插入一个增益降低电阻器 (RE),如图 3 所示。增加 RE 可以降低启动期间的反馈环路增益。

图 3:添加 RE 以稳定软启动电路

公式 2 显示了 RE 的软启动电路传递函数:

在高频下,使用公式 3 作为公式 2 的近似值:

图片[1]-隔离式转换器的次级侧软启动电路首次施加输入时,转换器输出(VOUT)开始上升-老王博客

我在转换器中添加了一个软启动电路,参数如下:

· C SS =0.1μF。

· R SS =100kΩ。

· RE=1.18kΩ。

图 4 显示了具有这些电路参数的软启动波形。当系统开始提供电流时,软启动电路停止从 COMP 汲取电流,并且占空比迅速增加。由于负载瞬变导致轻微下降后,转换器继续软启动。

图4:软启动电路的软启动波形,如图3所示

图 4 还显示转换器开关节点 (VSW) 在施加负载后具有额外的电压尖峰。图 5 显示了放大的波形。显然,系统以 9.5kHz 振荡。

图 5:带软启动电路的放大软启动波形

本设计中的控制器是电压模式控制器。由于双极,功率级有 180 度的相位下降。添加零对于提高稳定性是必要的;您可以通过添加一个与 RE 并联的电容器 (CE) 来做到这一点。为了将相位裕度增加 45 度,我将测量的振荡频率设置为 9.5kHz。当 RE = 1.18kΩ 时语言翻译器电路工作原理图,我添加了一个 15nF 电容器。

图 6:具有更高稳定性的软启动电路

图 7 显示了 CE = 15nF 的启动波形。消除了振荡。总软启动时间为 50ms。

图 7:软启动波形,CE = 15nF

在软启动期间,典型的光耦二极管电流 (I opto_D) 为 1.2mA 至 0.8mA。这是由 LM5025 和光耦合器正向增益决定的。当 RE = 1.18kΩ 时,R SS 两端的电压为 VBE(ON) + RE ×0.8mA = 1.644V。VBE(on) = 0.7V。因此语言翻译器电路工作原理图,您可以将 I SS 计算为 I SS = (V BE(ON) + RE × I opto_D) / R SS。I SS/C SS 设置输出 V OUT,dv/dt。为保证副边软启动的有效性,应将原边软启动设置为比副边软启动快得多。

测试结果表明,这种简单的软启动电路有效地实现了隔离转换器的平滑软启动。

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