利用“軟啟動(dòng)電路”消除開(kāi)關(guān)電源浪涌電流

電路的工作原理很簡(jiǎn)單。在開(kāi)始加電時(shí)，全部晶體管都是截止的，C1處于放電狀態(tài)，這時(shí)負(fù)載是斷開(kāi)的，輸入電流由限流電阻R4分流。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源啟動(dòng)時(shí)，它的輸出電壓開(kāi)始升高，在輸出電壓達(dá)到4．5 V的時(shí)候(D1兩端3．9 V加上Q3的Veb=0．6 V)，Q3導(dǎo)通并對(duì)C1充電。當(dāng)C1兩端的電壓VC達(dá)到Q1的門限電壓時(shí)(通常為3 V)，Q1導(dǎo)通。VC繼續(xù)升高，Q1完全導(dǎo)通，對(duì)輸入電流提供一個(gè)低阻抗通路，并且有效地旁路了限流電阻R4。當(dāng)VC達(dá)到7．4 V時(shí)(D2兩端6．8 V加上Q4的Vbe=0．6V)，Q4導(dǎo)通，同時(shí)對(duì)Q2提供偏壓，也是Q2導(dǎo)通。這樣就使負(fù)載通過(guò)一個(gè)低阻抗與電源連接。至此，電源已被安全啟動(dòng)，軟啟動(dòng)電路也已完成其功用。利用下列公式可以計(jì)算出Q1和Q2的導(dǎo)通時(shí)間：

在VC等于3 V的時(shí)候Q1導(dǎo)通，也就是說(shuō)在電源的輸出達(dá)到4．5 V以后，大約150 ms時(shí)導(dǎo)通；在VC等于7．4 V時(shí)Q2導(dǎo)通，即在Q1導(dǎo)通后的330 ms時(shí)導(dǎo)通。這樣長(zhǎng)的時(shí)間，足以保證電源需要的穩(wěn)定時(shí)間和使Q1與Q2緩慢地導(dǎo)通。因?yàn)橐褑?dòng)電流保持在一個(gè)最小值，所以FET(場(chǎng)效應(yīng)管)的緩慢導(dǎo)通是至關(guān)重要的。若FET轉(zhuǎn)換太快，有可能產(chǎn)生一個(gè)大的浪涌電流，失去軟啟動(dòng)電路的效用。

3 注意事項(xiàng)
(1)軟啟動(dòng)電路的增加是有代價(jià)的。從整體來(lái)講，這種電路可看作是電源的一部分，它要消耗功率，使電源的效率降低。大部分功率損失是由于輸出傳遞場(chǎng)效應(yīng)管Q2的導(dǎo)通電阻不為零所造成的。這種IRFD9210的導(dǎo)通電阻為0．6 Ω。在500 mA輸出電流時(shí)，Q2將消耗300 mW功率。如果不允許這樣大的損耗時(shí)，可以采用導(dǎo)通電阻更小的FET(但往往價(jià)格很高)。
(2)因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源電壓的感測(cè)是取自場(chǎng)效應(yīng)管Q2的輸入端，所以這種穿過(guò)Q2的電阻也影響負(fù)載電壓的穩(wěn)定。只要負(fù)載電流是相對(duì)恒定的，這個(gè)問(wèn)題并不嚴(yán)重。如果輸出電壓的變化較大，可以選用導(dǎo)通電阻低的FET來(lái)改善，也可以在軟啟動(dòng)電路工作完成以后，在Q2的輸出端加一個(gè)電壓感測(cè)電路來(lái)改善。

4 結(jié)論
以上詳細(xì)論述了“軟啟動(dòng)電路”是如何消除開(kāi)關(guān)電源浪涌電流的，經(jīng)過(guò)multisim軟件仿真、最后實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐證明該軟啟動(dòng)電路的控制能力很強(qiáng)。近期我們與 “北京紐波爾電源技術(shù)有限公司”聯(lián)合設(shè)計(jì)了一款“SF-DC75～100 W模塊電源”，該款電源部分利用了上述的設(shè)計(jì)原理，通過(guò)市場(chǎng)驗(yàn)證該電路確實(shí)能很好地消除較大功率開(kāi)關(guān)電源啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流，并且大大改善了模塊電源的輸出特性，故可以預(yù)測(cè)該電路具有不錯(cuò)的市場(chǎng)推廣價(jià)值。實(shí)際上，以上論述我們雖然都限定用在“-48 V～+5 V”的開(kāi)關(guān)電源中，但也可以把它改制成適合于各種開(kāi)關(guān)電源所用的電路中。