开关电源的软启动过程分析

　　简介：过去，要测试电源的特征，我们只是停留在用万用表测量静态电流和电压，并用计算器进行复杂的计算。今天，示波器成为了很多工程师的首选电源测量平台。有些高性价比的示波器甚至配备了电源分析软件，简化了设置，并使得动态测量更为容易。
　　开关管作为开关电源里面最重要的器件之一，在电源调试中也是受关注的重中之重。开关管的关断和导通动作，实际上是一个比较复杂的过程，但我们先可以把它进行简单化分析。例如，当电源开关管导通或截止的时候，我们就把它看成是一个理想的开关，其工作时只有两种状态，通或断。
　　过去，要测试电源的特征，我们只是停留在用万用表测量静态电流和电压，并用计算器进行复杂的计算。今天，示波器成为了很多工程师的首选电源测量平台。有些高性价比的示波器甚至配备了电源分析软件，简化了设置，并使得动态测量更为容易。
　　简单地说，电源开关管导通和关断都是需要时间的。一般都简单地把开关管导通时间ton分为导通延时时间td和导通上升时间tr，而把开关管关闭时间toff分为关闭延时时间tstg(或称关闭贮存时间)和关闭下降时间tf，如图1所示。
　　


　　图1 电源开关管导通和关闭过程的测试简化波形
　　开关电源在第一个工作周期，由于输出电压要对滤波储能电容充电，充电电流很大，负载会很重，因此一般的开关电源都要采取软启动措施，开始的时候占空比很小，然后才慢慢地趋于正常。也就是在开始的时候，工作电压比较低，然后才慢慢升高到正常值。这个时间一般会比较长，可能会长达几百毫秒，这个时候会非常考验示波器的存储能力。ZDS2024 Plus标配的250M存储深度，能在观察记录一秒的波形同时还能保证500Msa/s的采样率，这在很多情况下是非常富余的。
　　一款开关电源的输出端的上电波形，可以看到电源在1.64秒内，有两个缓冲上升的过程。如图2所示。
　　


　　图2 一款开关电源的上电输出波形
　　


　　图3 开关管测试