開關電源的軟啟動過程分析

　　摘要：

　　過去，要測試電源的特征，我們只是停留在用萬用表測量靜態電流和電壓，并用計算器進行復雜的計算。今天，示波器成為了很多工程師的首選電源測量平臺。有些高性價比的示波器甚至配備了電源分析軟件，簡化了設置，并使得動態測量更為容易。

　　開關管作為開關電源里面最重要的器件之一，在電源調試中也是受關注的重中之重。開關管的關斷和導通動作，實際上是一個比較復雜的過程，但我們先可以把它進行簡單化分析。例如，當電源開關管導通或截止的時候，我們就把它看成是一個理想的開關，其工作時只有兩種狀態，通或斷。

　　過去，要測試電源的特征，我們只是停留在用萬用表測量靜態電流和電壓，并用計算器進行復雜的計算。今天，示波器成為了很多工程師的首選電源測量平臺。有些高性價比的示波器甚至配備了電源分析軟件，簡化了設置，并使得動態測量更為容易。

　　簡單地說，電源開關管導通和關斷都是需要時間的。一般都簡單地把開關管導通時間ton分為導通延時時間td和導通上升時間tr，而把開關管關閉時間toff分為關閉延時時間tstg(或稱關閉貯存時間)和關閉下降時間tf，如圖1所示。

　　圖1 電源開關管導通和關閉過程的測試簡化波形

　　開關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，充電電流很大，負載會很重，因此一般的開關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。也就是在開始的時候，工作電壓比較低，然后才慢慢升高到正常值。這個時間一般會比較長，可能會長達幾百毫秒，這個時候會非常考驗示波器的存儲能力。

　　ZDS2024 Plus標配的250M存儲深度，能在觀察記錄一秒的波形同時還能保證500Msa/s的采樣率，這在很多情況下是非常富余的。

　　一款開關電源的輸出端的上電波形，可以看到電源在1.64秒內，有兩個緩沖上升的過程。如圖2所示。

　　圖2 一款開關電源的上電輸出波形

　　圖3 開關管測試