开关电源是现代电子系统中必不可少的基础设备之一,它的功能是将交流电转换为直流电并稳定输出,为后续电路的工作提供可靠的电源支持。然而,由于开关电源转换器体内存在较大的电容和电感等元件,导致在启动过程中需要产生较大的电流冲击,这不仅会影响到系统电源的稳定性,还可能对元器件造成不良影响,因此引入软启动技术便成为了必然趋势。
软启动技术的目的是尽量降低开关电源在系统启动瞬间对电源设备以及下游元器件的冲击,同时使系统启动过程尽量平滑无波动。软启动过程主要是通过控制输出电压上升速率来实现的,即在初始启动瞬间通过逐渐加大控制信号的幅度使电源设备逐渐上电,这样可以避免电源瞬间输出过大电流,从而避免对设备和下游元器件的损伤。
软启动技术实现的要点是通过逐渐提高pwm(脉宽调制)控制脉冲的占空比来控制开关管通断时间,进而控制输出电压上升速率。在软启动过程中,输出电压的逐步升高也需要一个恰当的时间常数来控制,通常采用rc(电阻-电容)低通滤波电路实现。当软启动的时间常数较大时,输出电压升高的速度则会慢下来,从而更能保证电流稳定、不产生过大峰值电流。事实上,软启动时间常数的取值需要根据具体的系统应用要求来确定。
软启动不仅可以在系统启动瞬间实现对电源设备的保护,其在运行过程中防止设备因过载、短路等异常状态而造成毁损同样起到重要作用。因此,在发展开关电源硬件设计的同时,软启动技术的应用对其性能提升有着至关重要的作用,这也是近些年来电源控制器设计的一个热门研究方向。