开关电源软启动电路设计
开关电源芯片软启动电路设计方案
开关电源芯片软启动电路设计软启动，相信硬件工程师都不会对这个名词感到陌生。
随意打开一篇开关电源芯片的datasheet，都能看到对soft-start(软启动)的描述。
随着芯片集成度的提高，软启动电路也集成到了电源芯片内部，这样在减轻工程师工作的同时，也导致部分工程师对软启动了解不够、重视不足。
那么软启动电路有什么作用呢?电源电路中通常会存在大容量电容，给电容加上电压瞬间需要很大的浪涌电流，很可能造成输入电源的降低。
软启动电路就是用于电源启动时，减小浪涌电流，使输出电压缓慢上升，减小对输入电源的影响。
让我们一起来看看，在电源设计里面，加入了软启动的电路，是如何保障烧录器稳定烧录的。
P800是周立功致远电子推出的4通道、多功能的在线编程器。
每通道都可以输出相互独立、在1.25V~7V范围内可调的电源。
在烧录器内部，每通道的电源都采用同一路电源VDD，并通过下图所示的开关电路，使各通道电源相互独立。
对上图电路简单分析：当控制信号EN_VDDx为高电平时，Q2饱和导通，Q1栅极拉低，Q1迅速导通，电源VDD输出到相应通道的VDD_OUT并供给待烧录目标板。
这个看似简单的电路，却在进行多通道异步在线烧录测试时出了非常不稳定的现象，到底是怎么回事呢?我们用P800对4个ARM核心板进行异步烧录测试过程中，发现当其中一个通道插入并上电初始化时，其他通道会出现烧录失败的现象。
由于4个通道的信号线相互独立，只有电源VDD是共用的，因此我们猜测可能是ARM板上电初始化对VDD产生了干扰并影响到了其他通道。
为了验证这一猜想，我们用示波器ZDS2022来观察在VDD_OUTx 上电过程中VDD的变化，并捕获到了下面的波形图。
从波形图可以看到，在VDD_OUTx上升过程中，VDD从3.12V瞬间跌落至2.14V，再缓慢回升至3.12V，最大跌落幅度达980mV。
由于另外3个通道的电源也由VDD提供，因此这3个通道在线烧写失败也就在所难免。
开关电源软启动电路设计
因 均会 造 成 开 关 电 源 无 法 正 常投 入 。 为 此 几 乎 所 有 的 开 关 电 源 在 其 输入 电路 设
置 的 防 止 冲 击 电 流 的 软 起 动 电 路 ， 以 保
２ ３ 具 有 断 电检 测 的Ｓ Ｒ Ｒ ． Ｃ — 电路
该 电 路 如 图４ 示 。 它 是 图 ３ 改 进 型 所 的
逆 变 器 可 能还 处 于工 作 状 态 ，保 持 晶 闸 管 继 续 导通 ，此 时若 马 上 重 新 接 通 输 入
电 源 ，会 同样 起 不 到 防止 冲 击 电流 的 作
用。
成很 大 的 瞬时 冲 击 电流 如 图１ 示 ，特 别 所 是 大功 率 开 关 电 源 ，其 输 入 采 用 较 大 容 量 的 滤 波 电 容 器 。 其 冲 击 电 流 可 达 １ ０ ￣上 。在 电 源接 通 瞬 问如 此 大 的 冲 ０ Ａｖ
ＶＴ１ 止 ，反 相 器Ｉ 输 出 低 电 平 ， 动 截 Ｃ２ ’起 定 时 电路 ５ ５ 作 ， 软 起 动 延 迟 时 间 由 时 ５工
Ｒ２ 并 接 于 继 电 器 Ｋ１ 包 的 电 容 器 Ｃ２ 对 线 充 电 ， 当 Ｃ２ 的 充 电 电 压 达 到 继 电 器 的 动 上
性 。 重新 恢 复 高 阻 需要 时 间 ，故 对 于 电
源 断 电后 又 需要 很 快接 通 的情 况 。有 时
起 不到 限流 作 用。
作 电压 时 ，Ｋ１ 作 ，旁路 限流 电 阻Ｒ１ 动 ， 达到 瞬 时 防 冲 击 电 流的 作 用 。 通 常 在 电
源 接 通 之 后 ， 继 电 器 Ｋ１ 作 延 时 ０３ 动 ．～
０５ ， 否 则 限 流 电 阻Ｒ １ 通 流 时 间 长 会 ．秒 因
开关电源常用保护电路图及软启动保护电路图
开关电源常用保护电路-过热、过流、过压以及软启动保护电路1 引言随着科学技术的发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开可靠的电源,因此直流开关电源开始发挥着越来越重要的作用,并相继进入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了直流开关电源 . 同时随着许多高新技术,包括高频开关技术、软开关技术、功率因数校正技术、同步整流技术、智能化技术、表面安装技术等技术的发展,开关电源技术在不断地创新,这为直流开关电源提供了广泛的发展空间 . 但是由于开关电源中控制电路比较复杂,晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差,在使用过程中给用户带来很大不便.为了保护开关电源自身和负载的安全,根据了直流开关电源的原理和特点,设计了过热保护、过电流保护、过电压保护以及软启动保护电路.2 开关电源的原理及特点2.1 工作原理直流开关电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成.功率转换部分是开关电源的核心,它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的变换功能.它主要由开关三极管和高频变压器组成.图 1 画出了直流开关电源的原理图及等效原理框图,它是由全波整流器,开关管V ,激励信号,续流二极管 Vp ,储能电感和滤波电容 C 组成.实际上,直流开关电源的核心部分是一个直流变压器.2.2 特点为了适应用户的需求,国内外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件,特别是通过改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体( Mn-Zn )材料上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密度下获得高的磁性能,同时 SMT 技术的应用使得开关电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元器件,以确保开关电源的轻、小、薄.因此直流开关电源的发展趋势是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化.直流开关电源的缺点是存在较为严重的开关干扰,适应恶劣环境和突发故障的能力较弱.由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技术先进国家还有一定的差距,因此直流开关电源的制作技术难度大、维修麻烦和造价成本较高,3 直流开关电源的保护基于直流开关电源的特点和实际的电气状况,为使直流开关电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作,本文根据不同的情况设计了多种保护电路.3.1 过电流保护电路在直流开关电源电路中,为了保护调整管在电路短路、电流增大时不被烧毁.其基本方法是,当输出电流超过某一值时,调整管处于反向偏置状态,从而截止,自动切断电路电流.如图 2 所示,过电流保护电路由三极管 BG2 和分压电阻R4 、 R5 组成.电路正常工作时,通过 R4 与 R5 的分压作用,使得 BG2 的基极电位比发射极电位低,发射结承受反向电压.于是 BG2 处于截止状态(相当于开路),对稳压电路没有影响.当电路短路时,输出电压为零, BG2 的发射极相当于接地,则 BG2 处于饱和导通状态(相当于短路),从而使调整管 BG1 基极和发射极近于短路,而处于截止状态,切断电路电流,从而达到保护目的.3.2 过电压保护电路直流开关电源中开关稳压器的过电压保护包括输入过电压保护和输出过电压保护.如果开关稳压器所使用的未稳压直流电源(诸如蓄电池和整流器)的电压如果过高,将导致开关稳压器不能正常工作,甚至损坏内部器件,因此开关电源中有必要使用输入过电压保护电路.图 3 为用晶体管和继电器所组成的保护电路,在该电路中,当输入直流电源的电压高于稳压二极管的击穿电压值时,稳压管击穿,有电流流过电阻 R ,使晶体管 T 导通,继电器动作,常闭接点断开,切断输入.输入电源的极性保护电路可以跟输入过电压保护结合在一起,构成极性保护鉴别与过电压保护电路.3.3 软启动保护电路开关稳压电源的电路比较复杂,开关稳压器的输入端一般接有小电感、大电容的输入滤波器.在开机瞬间,滤波电容器会流过很大的浪涌电流,这个浪涌电流可以为正常输入电流的数倍.这样大的浪涌电流会使普通电源开关的触点或继电器的触点熔化,并使输入保险丝熔断.另外,浪涌电流也会损害电容器,使之寿命缩短,过早损坏.为此,开机时应该接入一个限流电阻,通过这个限流电阻来对电容器充电.为了不使该限流电阻消耗过多的功率,以致影响开关稳压器的正常工作,而在开机暂态过程结束后,用一个继电器自动短接它,使直流电源直接对开关稳压器供电,这种电路称之谓直流开关电源的“ 软启动” 电路 .如图 4 ( a )所示在电源接通瞬间,输入电压经整流桥( D1 ~ D4 )和限流电阻 R1 对电容器 C 充电,限制浪涌电流.当电容器 C 充电到约 80 %额定电压时,逆变器正常工作.经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号,使晶闸管导通并短路限流电阻 R1 ,开关电源处于正常运行状态.为了提高延迟时间的准确性及防止继电器动作抖动振荡,延迟电路可采用图 4 ( b )所示电路替代 RC 延迟电路.3.4 过热保护电路直流开关电源中开关稳压器的高集成化和轻量小体积,使其单位体积内的功率密度大大提高,因此如果电源装置内部的元器件对其工作环境温度的要求没有相应提高,必然会使电路性能变坏,元器件过早失效.因此在大功率直流开关电源中应该设过热保护电路.本文采用温度继电器来检测电源装置内部的温度,当电源装置内部产生过热时,温度继电器就动作,使整机告警电路处于告警状态,实现对电源的过热保护.如图5 ( a )所示,在保护电路中将 P 型控制栅热晶闸管放置在功率开关三极管附近,根据 TT102 的特性(由 Rr 值确定该器件的导通温度, Rr 越大,导通温度越低),当功率管的管壳温度或者装置内部的温度超过允许值时,热晶闸管就导通,使发光二极管发亮告警.倘若配合光电耦合器,就可使整机告警电路动作,保护开关电源.该电路还可以设计成如图 5 ( b )所示,用作功率晶体管的过热保护,晶体开关管的基极电流被 N 型控制栅热晶闸管 TT201 旁路,开关管截止,切断集电极电流,防止过热.4 小结文中主要讨论了直流开关电源内部器件的各种保护方式,并介绍了一些具体电路.对一个给定的直流开关电源来说,保护电路是否完善并按预定设置工作,对电源装置的安全性和可靠性至关重要.因为开关电源的保护方案和电路结构具有多样性,所以对具体电源装置而言,应选择合理的保护方案和电路结构.在实际应用中,通常选用几种保护方式加以组合的方式构成完善的保护系统,确保直流开关电源的正常工作.。
开关电源的软起动电路
开关电源的软起动电路
在老的BJT工艺的如UCX84X系列是不带软起动的，需要外围配置。
但是因其成本低在工业领域还在大批量应用。
原因：启动时，最大占空比运行，容易引起超调，甚至过冲；
目的：控制PWM的占空比从小到大增长；
原理：利用Vcom脚被钳位，启动时环路不起作用来实现软起。
其在启动时，是以最大占空比进行运行，对应的输出电压的上升速度较快，容易引起超调，甚至过冲。
现在应用共集电极电路来控制UCX843的COMP的上升速率，以此来控制PWM的占空比，使占空比从小到大增长，直到COMP管脚电压不在被钳位。
调节COMP管脚的电路被称为软启动电路。
图中的虚线框内是软启动电路，三极管Q1与外围电路组成共集电极电路，共集电极电路的特点是：电压增益接近于1，所以，在三极管导通工作时，三极管的发射极的电压近似为基极的电压。
当开关电源输入给定电压后，软启动电路工作，输入电压通过分压电阻向电容Css充电，三极管的基极电压从0开始上升，上升的速率由充电电容Cs以及电阻Rss决定，相对应的三极管的发射极的电压同步增长。
UCX843的COMP管脚电压被钳位，使PWM波的占空比慢慢变大，此时环路PI调节器不起调节作用。
当COMP管脚的电压达到最大电压时，不在被钳位，三极管的基极电压增长到VBE+VCOMP 值时，三极管关闭，软启动电路工作完成。
但是，输入电压仍然给电容充电，直至电容电压趋于稳定值，此时环路的PI调节器开始工作，COMP管脚电压开始有PI调节器控制，电路进入正常运行状态。
-End-。
开关电源软启动电路计算
开关电源软启动电路计算开关电源的软启动电路在电源系统中起着至关重要的作用，它可以有效地减小启动过程中的电压和电流的突变，保护电路中的关键元件不受过大的冲击。
软启动电路的设计需要根据具体的电源系统参数来进行计算和选择。
软启动电路通常由电容器、电阻器和电压比较器组成。
在启动过程中，电压比较器会检测输出电压的上升速度，当达到设定阈值时，比较器会控制电容器和电阻器的充电速度，从而实现电压的平稳上升。
下面我们就来具体介绍一下开关电源软启动电路的计算方法：首先，需要确定软启动时间的要求。
软启动时间一般设置为几十毫秒到几秒不等，根据具体的应用场景和要求来确定。
其次，计算电容器的数值。
电容器的数值决定了软启动的速度，一般可以通过以下公式计算得出：[C = ] 其中，(C) 为电容器的容值，(I_{startup}) 为启动时电流的最大值，(t_{ramp}) 为软启动时间，(V_{in_min}) 为输入电压的最小值。
然后，选择合适的电阻器数值。
电阻器的数值决定了电容器充放电的速度，通常可以通过以下公式计算得出：[R = ] 其中，(R) 为电阻器的阻值，(V_{in_max}) 为输入电压的最大值。
最后，需要根据电压比较器的工作电压范围和输出电压的变化范围来选择合适的比较器。
比较器的阈值电压需要能够满足软启动的要求，并且工作稳定可靠。
在进行软启动电路设计时，需要考虑系统的整体稳定性和可靠性，避免因软启动不当造成电路失效或元件损坏。
同时，还需要根据具体的应用场景对软启动电路的参数进行调整和优化，以达到最佳的启动效果。
综上所述，开关电源的软启动电路设计涉及到电容器、电阻器和电压比较器的选择与计算，需要根据具体的系统参数和需求进行合理设计。
通过以上方法计算并选择合适的元器件，可以实现电源系统平稳启动，确保系统的稳定性和可靠性。
1。
开关电源常用软启动电路介绍
开关电源常用软启动电路介绍开关电源的输入电路大都采用整流加电容滤波电路。
在输入电路合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零会形成很大的瞬时冲击电流（如图1所示），特别是大功率开关电源，其输入采用较大容量的滤波电容器，其冲击电流可达100A以上。
在电源接通瞬间如此大的冲击电流幅值，往往会导致输入熔断器烧断，有时甚至将合闸开关的触点烧坏，轻者也会使空气开关合不上闸，上述原因均会造成开关电源无法正常投入。
因此大部分开关电源在其输入电路设置防止冲击电流的软起动电路，以保证开关电源正常而可靠的运行。
下面将介绍了几种常用的软启动电路。
图1 合闸瞬间滤波电容电流波形（1）采用功率热敏电阻电路热敏电阻防冲击电流电路如图2所示。
它利用热敏电阻的Rt的负温度系数特性，在电源接通瞬间，热敏电阻的阻值较大，达到限制冲击电流的作用；当热敏电阻流过较大电流时，电阻发热而使其阻值变小，电路处于正常工作状态。
采用热敏电阻防止冲击电流一般适用于小功率开关电源，由于热敏电阻的热惯性，重新恢复高阻需要时间，故对于电源断电后又需要很快接通的情况，有时起不到限流作用。
图2 采用热敏电阻电路（2）采用SCR-R电路该电路如图3所示。
在电源瞬时接通时，输入电压经整流桥VD1?VD4和限流电阻R对电容器C充电。
当电容器C充电到约80％的额定电压时，逆变器正常工作，经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号，使晶闸管导通并短路限流电阻R，开关电源处于正常运行状态。
图3 采用SCR-R电路这种限流电路存在如下问题：当电源瞬时断电后，由于电容器C上的电压不能突变，其上仍有断电前的充电电压，逆变器可能还处于工作状态，保持晶闸管继续导通，此时若马上重新接通输入电源，会同样起不到防止冲击电流的作用。
（3）具有断电检测的SCR-R电路该电路如图4所示。
它是图3的改进型电路，VD5、VD6、VT1、RB、CB组成瞬时断电检测电路，时间常数RBCB的选取应稍大于半个周期，当输入发生瞬间断电时，检测电路得到的检测信号，关闭逆变器功率开关管VT2的驱动信号，使逆变器停止工作，同时切断晶闸管SCR的门极触发信号，确保电源重新接通时防止冲击电流。
开关电源软启动电路设计
开关电源软启动电路设计本文重点阐述如何正确合理设计开关电源的软启动电路，以供广大系统电源设计人员参考。
开关电源的输入电路大都采用整流加电容滤波电路。
在输入电路合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零会形成很大的瞬时冲击电流如图1所示，特别是大功率开关电源，其输入采用较大容量的滤波电容器，其冲击电流可达100A以上。
在电源接通瞬间如此大的冲击电流幅值，往往会导致输入熔断器烧断，有时甚至将合闸开关的触点烧坏，轻者也会使空气开关合不上闸，上述原因均会造成开关电源无法正常投入。
为此几乎所有的开关电源在其输入电路设置的防止冲击电流的软起动电路，以保证开关电源正常而可靠的运行。
2.常用软起动电路2.1采用功率热敏电阻电路热敏电阻防冲击电流电路如图2所示。
它利用热敏电阻的Rt的负温度系数特性，在电源接通瞬间，热敏电阻的阻值较大，达到限制冲击电流的作用;当热敏电阻流过较大电流时，电阻发热而使其阻值变小，电路处于正常工作状态。
采用热敏电阻防止冲击电流一般适用于小功率开关电源，由于热敏电阻的热惯性，重新恢复高阻需要时间，故对于电源断电后又需要很快接通的情况，有时起不到限流作用。
2.2采用SCR-R电路该电路如图3所示。
在电源瞬时接通时，输入电压经整流桥VD1-VD4和限流电阻R对电容器C充电。
当电容器C充电到约80%的额定电压时，逆变器正常工作，经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号，使晶闸管导通并短路限流电阻R，开关电源处于正常运行状态。
这种限流电路存在如下问题：当电源瞬时断电后，由于电容器C上的电压不能突变，其上仍有断电前的充电电压，逆变器可能还处于工作状态，保持晶闸管继续导通，此时若马上重新接通输入电源，会同样起不到防止冲击电流的作用。
2.3具有断电检测的SCR-R电路该电路如图4所示。
它是图3的改进型电路，VD5、VD6、VT1、RB、CB组成瞬时断电检测电路，时间常数RBCB的选取应稍大于半个周期，当输入发生瞬间断电时，检测电路得到的检测信号，关闭逆变器功率开关管VT2的驱动信号，使逆变器停止工作，同时切断晶闸管SCR的门极触发信号，确保电源重新接通时防止冲击电流。
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开关电源软启动电路设计
1 简介
开关电源的输入电路大都采用整流加电容滤波电路。
在输入电路合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零会形成很大的瞬时冲击电流如图1所示，特别是大功率开关电源，其输入采用较大容量的滤波电容器，其冲击电流可达100A以上。
在电源接通瞬间如此大的冲击电流幅值，往往会导致输入熔断器烧断，有时甚至将合闸开关的触点烧坏，轻者也会使空气开关合不上闸，上述原因均会造成开关电源无法正常投入。
为此几乎所有的开关电源在其输入电路设置的防止冲击电流的软起动电路，以保证开关电源正常而可靠的运行。
2 常用软起动电路
2.1 采用功率热敏电阻电路
热敏电阻防冲击电流电路如图2所示。
它利用热敏电阻的Rt的负温度系数特性，在电源接通瞬间，热敏电阻的阻值较大，达到限制冲击电流的作用;当热敏电阻流过较大电流时，电阻发热而使其阻值变小，电路处于正常工作状态。
采用热敏电阻防止冲击电流一般适用于小功率开关电源，由于热敏电阻的热惯性，重新恢复高阻需要时间，故对于电源断电后又需要很快接通的情况，有时起不到限流作用。
2.2 采用SCR-R电路
该电路如图3所示。
在电源瞬时接通时，输入电压经整流桥VD1-VD4和限流电阻R对电容器C充电。
当电容器C充电到约80%的额定电压时，逆变器正常工作，经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号，使晶闸管导通并短路限流电阻R，开关电源处于正常运行状态。
这种限流电路存在如下问题：当电源瞬时断电后，由于电容器C上的电压不能突变，其上仍有断电前的充电电压，逆变器可能还处于工作状态，保持晶闸管继续导通，此时若马上重新接通输入电源，会同样起不到防止冲击电流的作用。
2.3 具有断电检测的SCR-R电路
该电路如图4所示。
它是图3的改进型电路，VD5、VD6、VT1、RB、CB组成瞬时断电检测电路，时间常数RBCB的选
取应稍大于半个周期，当输入发生瞬间断电时，检测电路得到的检测信号，关闭逆变器功率开关管VT2的驱动信号，使逆变器停止工作，同时切断晶闸管SCR的门极触发信号，确保电源重新接通时防止冲击电流。
2.4 继电器K1与电阻R构成的电路
该电路原理图如图5所示。
电源接通时，输入电压经限流电阻R1对滤波电容器C1充电，同时辅助是电源Vcc经电阻R2对并接于继电器K1线包的电容器C2充电，当C2上的充电电压达到继电器的动作电压时，K1动作，旁路限流电阻
R1，达到瞬时防冲击电流的作用。
通常在电源接通之后，继电器K1动作延时0.3～0.5秒，否则限流电阻R1因通流时间长会烧坏。
然而这种简单的RC延迟电路在考虑到继电器吸合电压时还必须顾及流过线包的电流，一般电阻的阻值较小而电容的容量较大，延迟时间很难准确控制，这主要是电容容量的误差和漏电流造成，需要仔细地挑选和测试。
2.5 采用定时触发器的继电器与限流电阻的电路
该电路如图6所示（仅画出定时电路，主电路同图5），它是图5的改进型电路。
电源按通时，输入电压经整流桥和限流电阻R1对C1充电，同时定时时基电路555的定时电容C2由辅助电源经定时电阻R2开始充电，经0.3秒后，集成电路555的2端电压低于二分之一电源电压，其输出端3输出高电平，VT2导通，继电器K1动作，限流电阻R1被旁路，直流供电电压对C1继续充电而达到额定值，逆变器处于正常工作状态。
由于该电路在RC延迟定时电路与继电器之间插入了单稳态触发器和电流放大器，确保继电器动作干脆、可靠，有效地防止冲击电流的效果，而不会像图2-62电路那样由于继电器动作的不可靠性而烧坏限流电阻及继电器的
自身触点。
2.6 过零触发的光耦可控硅与双向可控硅构成的电路
该电路如图7所示。
集成稳压器输出稳定的5V电压，
为软起动电路提供电源电压。
晶体管VT1、反相器IC2构成过零触发电路，IC1 555构成单稳态触发器，R1、C1为定时周期，但因5端至1端接有延迟电路R2、C2，所以555是逐步达到满周期的。
当电网电压过零时，晶体管VT1截止，反相器IC2输出低电平，起动定时电路555工作，软起动延迟时间由时间常数R1C1及R2C2共同决定。
3 应用实例
图8是AVANSYS电源模块在电源板的应用实例，选择MOSFET作为输入软启动电路。
电源板所用的DC/DC模块分别是华为的AVH150-48S05和AVH50-48S05模块，每个模块输入分别接有输入电解电容C2、C3，电容总容量为C=C1+ C2=470μF+220μF=690μF，软启动限流电阻R1=5.1Ω，电容C1=1μF。