來源:壹芯微 發布日期
2024-07-17 瀏覽:-電源的軟啟動對降低MOSFET和輸出整流器的尖銳電壓與電流有重大影響,從而減少其電壓和電流應力。對于LLC諧振類型電源而言,軟啟動對電源啟動的可靠性尤為關鍵:因LLC電源的集成電路通過高頻率掃描方式啟動。在集成電路激活時,它會從預設的最高頻率開始逐步降低至正常頻率,這一恢復過程即為軟啟動時間。在此階段,電源處于不穩定狀態,軟啟動時間越長,系統啟動越安全;然而,時間過長可能會影響電源的帶負載能力和啟動速度。
關于電源電壓應力,它是確保電源可靠性的一個核心指標。在電源設計中,許多元件均設有最大耐壓限制,如:場效應晶體管的Vds與Vgs,二極管的反向耐壓,IC的最大VCC電壓及輸入輸出電容的耐壓極限。因此,在設計階段,必須考慮到各元件的最大耐壓,并選擇相應的元件后進行實際測試以驗證其性能。測試中,我們需評估電源在所有工作狀態下的電壓應力,以確保即便在最苛刻的工作條件下也有大約10%的安全裕度。
保護電路對電源的可靠性也至關重要。保護電路包括輸入欠壓保護、輸入過壓保護、輸出過流保護、輸出短路保護及輸出過壓保護等。為避免因輸入電壓過低而導致電源異常運行,必須加裝輸入欠壓保護;為防止輸入電壓過高造成電壓應力超標,需設置輸入過壓保護;為防止輸出過流及短路引起的器件過熱和磁飽和等問題,需要配置過流和短路保護;為避免輸出電壓過高導致負載端損壞,電源應具備輸出過壓保護功能。
電源的電流應力通常與熱應力緊密相關。以SK54二極管為例,其最大平均電流為5A,但這是在滿足熱應力降額的前提下的極限參數。因此,在選型時,必須同時考慮器件的電流應力和熱應力。只有在滿足熱應力條件下,選擇適當額定電流的器件,才能確保電源的可靠性要求。
反饋環路是電源的一個重要組成部分。在設計電源時,我們必須確保反饋環路的穩定性。因此,在設定環路參數時需要保留一定的裕度,例如增益裕度通常保持在20dB左右,相位裕度保持在45度左右,穿越頻率通常設定在開關頻率的1/6。實際測試后需進一步驗證環路的穩定性。
我們在設計反激變壓器及一些存儲電感時,設定最大磁通量Bm極為關鍵。由于電源啟動和短路保護時的最大磁通量Bm會超過穩態工作時的Bm,因此在設定變壓器的Bm時需預留充足的裕度。根據磁芯溫度100℃的特性曲線,當Bm=0.35T時,磁芯接近飽和。出于對電源啟動、輸出過流及短路等極端情況的考慮,鐵氧體P4材料的變壓器的穩態Bm通常設定在0.25T以下。
影響電源可靠性的因素眾多,除了上述幾點外,還包括EMC、安規和過熱保護等都是電源可靠性的關鍵因素。設計一個電源可能不算困難,但要設計出一個穩定可靠的電源絕非易事。我們只有在設計中考慮到所有可能的可靠性因素并加以實際驗證,才能確保我們的電源是真正穩定和可靠的。
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