利用“软启动电路”消除开关电源浪涌电流

电路的工作原理很简单。在开始加电时，全部晶体管都是截止的，C1处于放电状态，这时负载是断开的，输入电流由限流电阻R4分流。当开关电源启动时，它的输出电压开始升高，在输出电压达到4．5 V的时候(D1两端3．9 V加上Q3的Veb=0．6 V)，Q3导通并对C1充电。当C1两端的电压VC达到Q1的门限电压时(通常为3 V)，Q1导通。VC继续升高，Q1完全导通，对输入电流提供一个低阻抗通路，并且有效地旁路了限流电阻R4。当VC达到7．4 V时(D2两端6．8 V加上Q4的Vbe=0．6V)，Q4导通，同时对Q2提供偏压，也是Q2导通。这样就使负载通过一个低阻抗与电源连接。至此，电源已被安全启动，软启动电路也已完成其功用。利用下列公式可以计算出Q1和Q2的导通时间：

在VC等于3 V的时候Q1导通，也就是说在电源的输出达到4．5 V以后，大约150 ms时导通；在VC等于7．4 V时Q2导通，即在Q1导通后的330 ms时导通。这样长的时间，足以保证电源需要的稳定时间和使Q1与Q2缓慢地导通。因为要把启动电流保持在一个最小值，所以FET(场效应管)的缓慢导通是至关重要的。若FET转换太快，有可能产生一个大的浪涌电流，失去软启动电路的效用。

3 注意事项
(1)软启动电路的增加是有代价的。从整体来讲，这种电路可看作是电源的一部分，它要消耗功率，使电源的效率降低。大部分功率损失是由于输出传递场效应管Q2的导通电阻不为零所造成的。这种IRFD9210的导通电阻为0．6 Ω。在500 mA输出电流时，Q2将消耗300 mW功率。如果不允许这样大的损耗时，可以采用导通电阻更小的FET(但往往价格很高)。
(2)因为开关电源电压的感测是取自场效应管Q2的输入端，所以这种穿过Q2的电阻也影响负载电压的稳定。只要负载电流是相对恒定的，这个问题并不严重。如果输出电压的变化较大，可以选用导通电阻低的FET来改善，也可以在软启动电路工作完成以后，在Q2的输出端加一个电压感测电路来改善。

4 结论
以上详细论述了“软启动电路”是如何消除开关电源浪涌电流的，经过multisim软件仿真、最后实验室实践证明该软启动电路的控制能力很强。近期我们与 “北京纽波尔电源技术有限公司”联合设计了一款“SF-DC75～100 W模块电源”，该款电源部分利用了上述的设计原理，通过市场验证该电路确实能很好地消除较大功率开关电源启动时的浪涌电流，并且大大改善了模块电源的输出特性，故可以预测该电路具有不错的市场推广价值。实际上，以上论述我们虽然都限定用在“-48 V～+5 V”的开关电源中，但也可以把它改制成适合于各种开关电源所用的电路中。