实现长时间PWM软启动的简单电路

技术分类: 电源技术  | 2007-05-31
Robert N Buono,Aeolian Audio LLC,Bloomfield NJ

  UC384X 系列电流模式 PWM(脉冲宽度调制)电源控制器有多种获取来源,它有很好的性能,并派生出了大量相似的IC。所有 UC384X系列的成员及其变型都有一个共同的特性:即有一个提供限流输出的内部电压误差放大器。放大器的输出端称为COMP脚,它为施加一个确保整个反馈回路稳定的补偿提供了简便连接。另外,COMP脚还可以连接到关断和软启动电路,用作设定外部电源开关输出限流阈值的一个方便点。

图1表示了一个典型软启动电路的实现


  COMP脚的两个特性增强了它的多用途性:首先,该脚能提供输出限流;其次,该脚的电压与流经外部电源开关的电流成正比。这两个特性都使该脚也能用作一个控制端口。例如,该脚最常见的应用就是为基于UC384X的电源设计增加一个软启动功能。

  在软启动模式下,外部电源开关的输出电流与电源的输出电压的爬升率由COMP脚的电压控制,并与之成正比。图1表示了一个典型软启动电路的实现,它由一个连接到COMP脚的小信号PNP晶体管Q1组成。R1与CSS构成的RC网络用IC1内部产生的一个5V精密基准电压源驱动Q1的基极。

图2电路是另一个方案它可以更好地满足像电池充电器这类设计它需要较长的软启动时间或更精确定时的软启动斜升


  当外部电源电压VDD超过IC1的内部预置UVLO(欠压锁定)阈值时,5V基

准电压源接通。CSS上的电压以时间常数t(由R1×CSS确定,单位为秒)为速率上升至5V。由于Q1为射极跟随器结构,Q1加在COMP脚的电压“跟随”Q1的基极电压,于是电源的输出电流也成比例地爬升。

  图1的简单电路可满足很多软启动应用的要求。如要得到更长时间的软启动,可以增加 CSS或 R1 以减小 CSS 的充电电流。但是,增加任何一个元件的值也会造成一些问题。根据电容器 CSS 的结构,它的泄漏电流可能比较大。另外,也不能再忽略 Q1 的基极电流。例如,根据一个关于 PWM 控制IC设计的调查,COMP脚通常给出1mA的输出电流。如果Q1(2N3906)的最小放大倍数为80,则Q1基极吸入的最小电流为12.5mA。Q1基极管脚流出基极电流,并加到CSS的充电电流上。如果图1电路中的CSS使用1mF电容器,R1使用1MΩ电阻器,则可获得标称1秒的充电时间常数,以及通过 R1 的 2.5mA 平均充电电流。但是,总的充电电流实际上为15mA,即2.5mA 充电电流与Q1的12.5mA基极电流之和,而软启动时间远低于标称值。

图3深绿色线表示图2中电路产生了预期1秒慢启动时时间间隔而浅绿色线则表示图1极短的启动时间


  图2电路是另一个方案,它可以更好地满足像电池充电器这类设计,它需要较长的软启动时间,或更精确定时的软启动斜升。增加第二支晶体管可构成一个 PNP-NPN 复合晶体管,用它来保持慢启动功能。电路的复合电流增益(beta)为Q1和Q2电流增益的乘积,或70×60=4200,远远超过单支晶体管60的电流增益。较高的电流增益把充电电流的基极电流成份降低到只有338 nA。图3是两个电路响应的比较。深绿色线为图2 的电路,它产生预期的1秒软启动时间间隔,淡绿色线为图1的极其短暂启动时间。虽然图2电路有更精确的软启动斜升,但它也可以使用较小的电容器(如多层陶瓷电容器)以减少印制电路板面积和元件成本。

  虽然达林顿晶体管对也可以提供大电流增益,但它的输出晶体管却不能饱和,而这是维持IC1 COMP脚关断电压低于1V的必要条件。图2中PNP-NPN复合晶体管中的PNP晶体管Q1可以饱和,而NPN管Q2则在电路的整个工作温度范围内将压控饱和电压保持在远低于1V。

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