วิธีการเริ่มเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟอย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้
ในการออกแบบแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง การออกแบบวงจรสตาร์ทมักจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการเริ่มต้น ประสิทธิภาพการแปลง และความเสถียรของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งภายใต้อุณหภูมิสูงและแรงดันสูง โมดูลจ่ายไฟแบบสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ ZLG Zhiyuan ออกแบบวงจรสตาร์ทที่เสถียร มีประสิทธิภาพและปลอดภัยอย่างไร
แม้ว่าวงจรสตาร์ทจะจ่ายพลังงานให้กับระบบ แต่ก็จะนำความเสี่ยงมาสู่เสถียรภาพของแหล่งจ่ายไฟเนื่องจากการสูญเสียอย่างร้ายแรงภายใต้สภาวะที่รุนแรง วงจรสตาร์ทที่ดีจะจ่ายพลังงานให้กับระบบจ่ายไฟเมื่อสตาร์ทเท่านั้น และหยุดทำงานเมื่อระบบทำงานตามปกติ แล้วเราจะทำให้วงจรสตาร์ทปลอดภัยและเชื่อถือได้และหยุดทำงานหลังจากสร้างแรงดันเอาต์พุตแล้วได้อย่างไร มาคุยเรื่องวงจรสตาร์ทของสวิตชิ่งพาวเวอร์ซัพพลายกับฉันกันดีกว่า!
แนวคิดการออกแบบวงจรสตาร์ท
ช่วงแรงดันไฟฟ้าอินพุตของแหล่งจ่ายไฟสลับ DC-DC กว้าง และชิป IC ของแหล่งจ่ายไฟต้องการแรงดันไฟฟ้าในการทำงานที่เสถียร ดังนั้นวงจรเริ่มต้นจึงต้องให้แรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นที่ปลอดภัยและมั่นคงสำหรับ IC ดังแสดงในรูปที่ 1 ด้านล่าง ส่วนใหญ่เป็นวงจรสตาร์ทอย่างง่ายที่ประกอบด้วยตัวต้านทานและท่อปรับแรงดันไฟฟ้า ภายใต้การทำงานปกติ วงจรสตาร์ทจะสิ้นเปลืองพลังงานมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสวิตช์จ่ายไฟอยู่ภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง แรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงและเอาต์พุตเต็ม วงจรสตาร์ทจะมีความร้อนมากเกินไปอย่างรุนแรง ซึ่งจะนำความเสี่ยงมาสู่เสถียรภาพของระบบได้ง่าย และลดประสิทธิภาพการแปลงของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง
ดังนั้นวงจรสตาร์ทจึงไม่เหมาะสำหรับการจ่ายพลังงานให้กับไอซีกำลังและวงจรป้องกันเป็นเวลานาน และโดยทั่วไปแล้วจะจ่ายพลังงานให้กับระบบในช่วงสตาร์ทเท่านั้น เมื่อสร้างแรงดันเอาต์พุตแล้ว ขดลวดเสริมที่มีการสูญเสียน้อยกว่าจะให้พลังงานแก่ชิปและวงจรป้องกัน และวงจรสตาร์ทจะต้องหยุดทำงานในเวลานี้
การออกแบบวงจรสตาร์ททั่วไป
ปัจจุบัน วงจรสตาร์ทที่ใช้กันทั่วไปในแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งใช้ไตรโอดสองตัวสำหรับการขยายสัญญาณทุติยภูมิ ซึ่งสามารถเทียบเท่ากับแหล่งจ่ายไฟแบบควบคุมเชิงเส้นแบบสามขั้ว มีข้อดีคือความเร็วในการสตาร์ทที่รวดเร็ว ประสิทธิภาพที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ และหยุดทันทีหลังจากสร้างแรงดันเอาต์พุตแล้ว
แรงดันไฟฟ้าขาเข้า VIN ให้กระแส IB สำหรับทรานซิสเตอร์ NPN Q1 ซึ่งอยู่ในขอบเขตการขยายสัญญาณ และ IC คือกระแสขยายและเป็นฐานของทรานซิสเตอร์ PNP Q2 ด้วยการควบคุมกระแสไอซี Q2 สามารถอยู่ในสถานะอิ่มตัวและชาร์จตัวเก็บประจุ C ด้วยกระแสอิ่มตัวของ IE จนกระทั่ง Q2 อยู่ในสถานะกึ่งปิดหรือกึ่งอิ่มตัว ในเวลานี้ ตัวเก็บประจุจะเทียบเท่ากับแหล่งจ่ายกระแสคงที่เพื่อให้พลังงานแก่ชิป IC เมื่อแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุลดลงถึงค่าหนึ่ง วงจรสตาร์ทจะยังคงชาร์จตัวเก็บประจุต่อไปจนกว่าแหล่งจ่ายไฟเสริมจะมีแรงดันไฟฟ้า จากนั้น Q1 จะถูกปิดโดยการแบ่งแรงดันไฟฟ้าระหว่างตัวต้านทาน R2 และ R3 ในเวลานี้วงจรสตาร์ทหยุดทำงานจากนั้นแหล่งจ่ายไฟสำหรับชิปจะถูกจ่ายให้โดยขดลวดเสริม
การเริ่มต้นระบบจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งสามารถแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน ในระยะแรก IE จะชาร์จตัวเก็บประจุ C ด้วยกระแสประมาณ 1mA เมื่อเปิดเครื่อง เมื่อแรงดันไฟฟ้า VDD ถึง UCC28C40 mosfet จะเข้าสู่ขั้นตอนที่สอง โดยที่กระแสอิ่มตัวจะเพิ่มขึ้นเป็น 5mA และตัวเก็บประจุจะยังคงถูกชาร์จต่อไปในขณะที่จ่ายพลังงานให้กับ IC เมื่อสร้างแรงดันเอาต์พุตแล้วจะเข้าสู่ขั้นตอนที่สาม เมื่อกระแส IE เป็นศูนย์ วงจรสตาร์ทอัพจะหยุดทำงานและแรงดัน VDD จะเพิ่มขึ้นเป็นแรงดันขดลวดเสริม ในระหว่างกระบวนการเริ่มต้นทั้งหมด กระแสของ IE ค่อนข้างน้อยและอ่อนโยน ดังนั้นวงจรจึงปลอดภัยและเชื่อถือได้
