开关电源软启动电路设计是一项重要的电源设计技术,主要目的是为了减少开关电源在开启瞬间的冲击电流,保护电源和负载不受损害,同时延长开关电源的使用寿命。开关电源的冲击电流对电源的寿命和可靠性有着极大的影响,冲击电流过大,可能会导致开关管、整流桥、滤波电容等元件过早损坏,甚至危及整个系统的稳定运行。因此,合理设计软启动电路是至关重要的。
软启动电路通常包括以下几种类型:
1. 采用功率热敏电阻电路:热敏电阻在电源启动时呈现高阻态,限制了电流的冲击,随着电流流过电阻发热,热敏电阻的阻值下降,从而实现软启动的功能。这种方法主要适用于小功率开关电源,但对于需要快速重启的应用场景可能并不理想。
2. 采用SCR-R电路:该电路在电源接通时通过限流电阻充电电容器,电容器充电到一定值后晶闸管导通短路限流电阻,使电路进入正常工作状态。存在问题是瞬时断电后电容器上的电压仍然存在,可能导致重新接通时仍然无法限制冲击电流。
3. 具有断电检测的SCR-R电路:该电路通过增加断电检测功能,在瞬时断电后可以及时关闭逆变器和晶闸管触发信号,避免了重新接通时的冲击电流。通过RC延迟电路和瞬时断电检测电路结合,提高了软启动的可靠性和有效性。
4. 继电器K1与电阻R构成的电路:当电源接通时,输入电压通过限流电阻充电,同时辅助电源通过电阻对继电器线圈充电,当充电电压达到继电器动作电压时,继电器动作,旁路限流电阻,实现软启动。需要注意的是,这种简单的RC延迟电路的延迟时间难以精确控制,可能影响电路的稳定性和可靠性。
5. 采用定时触发器的继电器与限流电阻的电路:在上述继电器电路的基础上增加了555定时器电路,提高了继电器动作的可靠性,确保在延迟时间到达后继电器可靠动作,有效防止了冲击电流。这种电路结构复杂但效果好,适用于要求较高的场合。
6. 过零触发的光耦可控硅与双向可控硅构成的电路:该电路利用过零触发技术,使光耦可控硅和双向可控硅在电网电压过零时刻开始导通,利用555单稳态触发器逐步实现电路的正常工作状态。这种电路对冲击电流的控制较为精确,适用于对电源可靠性要求极高的应用。
在具体应用实例中,软启动电路被广泛应用于各种开关电源模块中,如AVANSYS电源模块在电源板上的应用,采用MOSFET作为输入软启动电路,有效防止了过大的启动电流,保证了电路和设备的安全稳定运行。
在设计软启动电路时,还需要考虑电路的成本、可靠性、适用性、精确度等因素,并且在设计后进行充分的测试和验证,确保电路在各种工作条件下的稳定性和可靠性。对于电源设计人员来说,理解不同软启动电路的工作原理和特点,选择合适的电路并进行优化设计,对于提高电源的整体性能至关重要。