鉅大LARGE | 點擊量：811次 | 2019年12月27日
談開關(guān)電源的導(dǎo)通、截止與啟動
開關(guān)電源中的開關(guān)管從導(dǎo)通到截止，嚴(yán)格來說是一個非常復(fù)雜的過程，但我們在進(jìn)行工作原理分析的時候，一般都會先對一些非主要問題進(jìn)行簡單化。例如，當(dāng)電源開關(guān)管導(dǎo)通或截止的時候，我們就把它看成是一個理想的開關(guān)，其工作時只有兩種狀態(tài)，通或斷。但實際上開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷都是一個很復(fù)雜的過程，它除了通或斷之外，還有一個在高頻時不能忽視的問題，就是開關(guān)管導(dǎo)通時，是從截止區(qū)到放大區(qū)，然后再由放大區(qū)到飽和區(qū)的工作過程。這個工作過程需要用微分方程才能求解，在這里我不想對你介紹得太復(fù)雜。
簡單地說，電源開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷都是需要時間的。一般都簡單地把開關(guān)管導(dǎo)通時間ton分為導(dǎo)通延時時間td和導(dǎo)通上升時間tr，而把開關(guān)管關(guān)閉時間toff分為關(guān)閉延時時間tstg（或稱關(guān)閉貯存時間）和關(guān)閉下降時間tf。
圖1是電源開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)閉過程的測試波形，實際上圖1中的測試波形也是被簡化過了的，實際波形中，波形的上升沿一般是一條變化率為正的指數(shù)曲線，而波形的下降沿則是一條變化率為負(fù)的指數(shù)曲線，為了簡單，圖1中都用直線來取代。
開關(guān)電源在第一個工作周期，由于輸出電壓要對濾波儲能電容充電，因為充電電流很大，負(fù)載會很重（或相當(dāng)于負(fù)載短路），因此一般的開關(guān)電源都要采取軟啟動措施，開始的時候占空比很小，然后才慢慢地趨于正常，即開始的時候輸出功率很小，然后才慢慢變大。或開始的時候，工作電壓比較低，然后才慢慢升高到正常值。
嚴(yán)格地說，開關(guān)電源永遠(yuǎn)都工作在非穩(wěn)定狀態(tài)，所謂穩(wěn)定也只是相對而言。例如，開關(guān)電源的穩(wěn)壓過程就是這樣的：當(dāng)輸出電壓升高時，經(jīng)過取樣比較，取樣電路會輸出一個誤差信號給脈寬調(diào)制電路，使占空比減小，從而使輸出電壓降低；當(dāng)輸出電壓降低之后，經(jīng)過取樣比較，取樣電路又會輸出一個誤差信號給脈寬調(diào)制電路，使占空比增加，從而使輸出電壓升高，這樣反復(fù)循環(huán)，開關(guān)電源的輸出電壓將永遠(yuǎn)是按一定的頻率在電壓的平均值上下擺動，所謂的穩(wěn)壓只不過是輸出電壓的平均值比較穩(wěn)定而已。
對于流過開關(guān)變壓器初級線圈的電流也不是一個穩(wěn)定值，一般都是一個鋸齒波，整流輸出電流也一樣。對LED進(jìn)行恒流驅(qū)動，一般也是指經(jīng)濾波之后，濾波器輸出的電流比較穩(wěn)定，此穩(wěn)定也是指平均值，而濾波器的輸入電流一般都是一個鋸齒波。
開關(guān)電源開始的第一個周期一般都認(rèn)為是從開關(guān)管導(dǎo)通算為開始，這主要看你要分析的電路是從哪里切入，如果是指開關(guān)電源的所有電路什么時候開始工作，這個可認(rèn)為是從電源開關(guān)一接通就開始工作，如果需要分析各個點的波形，則必須要取電路中的某個器件工作的波形作為參考點（或稱同步）。
在開關(guān)電源開始的第一個周期，一般取樣電路基本上是不工作的，因為輸出電壓對濾波電容進(jìn)行充電，需要好幾個周期后才能充電到正常值，只有輸出電壓達(dá)到正常值之后，取樣電路才能正常工作。不過取樣電路沒有正常工作之前，其輸出電壓的絕對值等于0，這也算是誤差信號輸出的一種特殊情況（負(fù)最大值）。在此種情況下，如果開關(guān)電源沒有軟啟動電路，開關(guān)管工作時，其占空比將很大，很容易使變壓器飽和，并把開關(guān)管損壞。
作者：陶顯芳
