开关电源控制芯片供电原理分析及电路设计

随着开关电源的输出功率越来越大，开关电源控制芯片供电一般由单独的电力电子电路组成，与主电路一样，是从同一个输入源或者输出源取电。可能是反激电路，也可能是Buck 或者推挽电路。

下面将分享几款控制芯片的供电问题。供以后设计参考。

一、原理分析

1.1启动方式

常见的控制芯片的启动方式有电阻启动和高压启动两种方式。

 

1.2 高压启动供电特点

高压启动电路将能量存储在VDD电容里面；

当输出电压没有建立起来之前，VDD一直处于放电状态，储存的能量用于控制芯片的供电；

当输出电压建立起来之后，辅助绕组可以给控制芯片供电；

为了防止VDD电容电压掉到芯片的UVLO保护电压，VDD电容需要足够大；（满载启动时，条件最恶劣）

 

1.3 电阻启动供电特点

芯片的启动需要满足至少两个条件：一是达到启动电压阈值，二是满足启动电流。

一般来说，控制芯片的输入电流分为启动电流（Start up Current）和运行电流（Operate Current）。

当芯片供电端，Iin > I start up 时，控制芯片能正常的启动，但只有当 Iin > I operate 时，才能维持芯片正常持续的工作。

当Istart up < Iin < Ioperate 时，控制芯片可能反复重启。

下表为常见反激控制芯片的供电特性。

芯片型号	启动电流（Typical）	运行电流（Typical）
OB2269	4uA	2.3mA
LM5021	18uA	2.5mA
UC3842	500uA	11mA

二、电路设计

2.1 原理图分析

控制芯片采用RC降压启动方式，成本较低。当芯片没有启动的时候，Vin电压通过Rstart给电容Cstart充电。

当输入电压Vcc > 34V时，Vcc电压会被稳压管钳位在34V，当Vcc < UVLO时，该芯片会进入关机模式。

该电路的缺点是当芯片正常工作的时候，Ioperate经过电阻Rstart产生损耗。

2.2 改进原理图设计

控制芯片采用RC降压启动方式，成本较低。

控制芯片电源启动电流电路与维持电流电路分开。避免Ioperate流过Rstart产生损耗。

当输入电压Vcc > 36V时，Vcc电压会被稳压管钳位在36V，当Vcc < UVLO时，该芯片会进入关机模式。

当开机时，Vin电压上升，启动电压阈值为20V，启动电流典型值为18uA。当Vin跌落时，跌落到小于7.25V时控制芯片停止工作。

以上分别是UC3842和LM5201的推荐应用电路图，他们控制芯片的启动电路和运行电流维持电路基本一致。也是目前业界的普遍做法。

三、总结

3.1将启动电流电路与工作电流电路分开，减小在启动电阻上面的损耗

3.2 工业上常采用RC软启动的方式开机。

3.3 LM5021与UC3842相比，启动电流和工作电流更小。

3.4 设计人员一定要认真阅读数据手册。