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高频开关电源设计为什么使用软启动技术?

软启动,信任硬件工程师都不会对这个名词感到生疏。随意打开一篇高频开关电源芯片的datasheet,都能看到对soft-start(软启动)的描绘。跟着芯片集成度的进步,软启动电路也集成到了高频开关电源芯片内部,这样在减轻工程师作业的一起,也导致部分工程师对软启动了解不够、注重不足。
那么软启动电路有什么效果呢?高频开关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求很大的浪涌电流,很可能造成输入高频开关电源的下降。软启动电路就是用于高频开关电源启动时,减小浪涌电流,使输出电压缓慢上升,减小对输入高频开关电源的影响。让我们一起来看看,在高频开关电源规划里边,参加了软启动的电路,是怎么保证烧录器安稳烧录的。
P800是周建功致远电子推出的4通道、多功能的在线编程器。每通道都能够输出彼此独立、在1.25V~7V范围内可调的高频开关电源。在烧录器内部,每通道的高频开关电源都选用同一路高频开关电源VDD,并通过下图所示的开关电路,使各通道高频开关电源彼此独立。
高频开关电源设计为什么使用软启动技术?

对上图电路简略剖析:当操控信号EN_VDDx为高电平时,Q2饱满导通,Q1栅极拉低,Q1敏捷导通,高频开关电源VDD输出到相应通道的 VDD_OUT并供给待烧录目标板。这个看似简略的电路,却在进行多通道异步在线烧录测验时出了十分不安稳的现象,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验过程中,发现当其间一个通道刺进并上电初始化时,其他通道会呈现烧录失利的现象。因为4个通道的信号线彼此独立,只要高频开关电源 VDD是共用的,因而我们猜想可能是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来调查在 VDD_OUTx上电过程中VDD的改变,并捕获到了下面的波形图。
高频开关电源设计为什么使用软启动技术?

从波形图能够看到,在VDD_OUTx上升过程中,VDD从3.12V瞬间下跌至2.14V,再缓慢回升至3.12V,最大下跌起伏达 980mV.因为别的3个通道的高频开关电源也由VDD供给,因而这3个通道在线烧写失利也就在所难免。VDD_OUTx的上电为什么会造成VDD下跌呢?调查波形图我们还能够发现,VDD_OUTx从0V上升到2V只用了3μs,依据电容充电公式:I=C×dU / dt,VDD_OUTx的去耦电容4.7μF,据此估算出浪涌电流达3A!正如前面所述,过大的浪涌电流终究造成了输入高频开关电源的下降。
为了约束浪涌电流,能够将软启动引进开关电路中,使用Q1的导通阻抗RDS(on)随VGS改变的特性,通过推迟Q1导通的速度,使VDD_OUTx缓慢上升到VDD.引进的软启动电路如下图的C1、R4所示。
高频开关电源设计为什么使用软启动技术?

当Q2集电极变低时,C1通过R4放电,Q1栅极电压随之缓慢下降,然后操控Q1缓慢导通,使VDD_OUTx不会发生骤变。用示波器ZDS2022调查VDD_OUTx上电过程中VDD的改变,得到如下波形。
高频开关电源设计为什么使用软启动技术?

和参加软启动之前的波形图比照能够看到,VDD_OUTx的上升时间延伸到了400μs,VDD的下跌问题也得到明显改进。通过长期重复测验,都没有再呈现烧录失利现象。就是这样一个不起眼的软启动电路,却大大提升了编程器烧录的安稳性。日子中的一些小细节总能给人带来意想不到的惊喜,作业也是如此。
小结:本文首要介绍了软启动电路规划,详细效果就是用于高频开关电源启动时,减小浪涌电流,使输出电压缓慢上升,减小对输入高频开关电源的影响。

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