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启动开关电路设计

啟動開關電路之設計
圖一、啟動電路
圖一中穩壓二極體DZ1主要是用來箝制輸入電壓,作為啟動開關電路所需偏壓(操作在PWM-IC 所需之Start-up V );當Converter 啟動後輔助電源建立完成時,若輸入電壓轉大,啟動開關電路偏壓因DZ1的箝制,得以關閉啟動回路,使PWM-IC 所需能量單由輔助電源提供,以避免保護電路工作時(OVP 、OCP …..)輔助電源消失,PWM-IC 無法重置所造成Converter 的損壞。

在Converter 啟動、啟動開關回路關閉與DZ1未崩潰時(輸入低電壓時),回授網路的功率損失如下:
()
4322R R VC P +=
;()W mW P 16.02.162.868.0122
==+= 在Converter 啟動、啟動開關回路關閉與DZ1崩潰時,回授網路功率損失需加偏壓回路功率損失如下:
()()5514322
2R R VDZ Vin R R VC P ⨯⎥⎦

⎢⎣⎡-++= ()()mW P 94.078.016.010010014.9182.868.0122
2=+=⨯⎥⎦⎤
⎢⎣⎡-++=
()()mW P 36.72.716.010010014.9362.868.01222=+=⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++= ()()mW P 36.392.3916.010010014.9722.868.01222=+=⨯⎥⎦
⎤⎢⎣⎡-++= 輸入電壓範圍:9Vdc~18Vdc
表一、廠牌MICREL 之Data Sheet
取決於PWM-IC 之Start-up V :8.4V (3843/3845)並參考輸入電壓最小值:9V 。

V DZ1 > Start-up V
取輸入電壓最小值9V+ ( 9V×2% ) = 9.18V ,預設輸入電壓為此伏時啟動電路關閉,以防功率損失。

✧ 輔助電源電壓設定
取決於PWM-IC 最小與最大工作電壓之間:
➢ Minimum Operating :7.6V
➢ Maximum Operating :20V (3843/3845) 參考建議條件使用之電壓範圍:
➢ Conditions :12V ≦V DD ≦18V ; 參考V DZ1 = 9.18V ;考量Q3之V EBO = 5V
得V R4 < V EBO + V DZ1 = 5V + 9.18V = 14.2V ;14.2V × 0.8 = 11.36V
建議考慮0.8倍的規格比較安全;取V NAUX = 12V ,
()1.112
.868.02
.812434V NAUX 4=+⨯=+⨯=R R R V R < 11.36V
()434V NAUX 4R R R V R +⨯
=;2
.868.02
.8V 2.14NAUX +⨯=;V NAUX < 15.4V
結論:DZ1=9.18 ; V NAUX = 12V 並小於15.4V ,以防Q3因V EBO 崩潰燒毀。

依電壓值選零件型號:ROHM – RLZ10B ( 9.41V~9.9V ±5% );包裝:( LL-34 ) Power( mW ):500mW ;Iz :20mA ;()
451,R I V R I V E BE E
MAX IN ⨯++⨯+=
β ()
()
2,,415
Q B BE MAX IN E I R R V V I ≅++-=
β;β>100;V IN,MAX ;()mA I E 89.12
.94.172.8100
100
6.018==+-=
DZ1崩潰之最小輸入電壓(V IN,DZ1MIM );V IN,DZ1MIM = ( V IN,MIM – V BE,Q3 ) × R4 / [ R4 + R5/( 1+β ) ] > 9.9V
V IN,DZ1MIM = ( ( V IN,MIM - 0.6 ) × 8.2 / ( 1+8.2 ) = 9.41V ; V IN,DZ1MIM = 9.9V I Z,MAX = P Z / V Z = 500mW / 9.41 = 53.14mA I R4 = ( 9.9 – 0.6 ) / 8.2k = 1.13mA 最大可允許輸入電壓(V IN,DZ1MAX );V IN,MAX = ( I Z,MAX + I E ) × R 5 + V DZ1
V IN,DZ1MAX = ( 53.14 + 1.13 ) × 100 + 9.41 = 5436V ;滿足輸入電壓最大值18V
✧ 電晶體Q3(Small Signal Bipolar Transistoes )之選用。

電晶體Q3主要作為啟動開關電路之驅動級以提供Q2所需偏壓電流(I B,Q2)。

Q3之最大所需I C 取決於PWM-IC 所需啟動電流
()
451R I V R I V E BE E
IN ⨯++⨯+=
β ;β>100
()()
max ,2,,415
Q B BE MAX IN E I R R V V I ≅++-=
β;()mA I E 89.12
.94.172.8100
100
6.018==+-=
()
()mim Q B BE MIM IN E I R R V V I ,2,,415
≅++-=β;()
mA I E 91.02
.94
.82.8100
100
6.09==
+-=
Q3之最大逆向崩潰電壓BV CBO >BV CEO >BV BEO ;輸入低壓時電壓需注意。

14DZ R EBO V V BV -=
✧ 電晶體Q2(Small Signal Bipolar Transistoes )之選用。

電晶體Q2是啟動開關電路架構中之開關級以提供PWM-IC 啟動電流回路。

Q2之最大所需I C 取決於PWM-IC 所需啟動電流:200uA = 0.2mA (MIC38C43B/3845) I B,Q2,MIM ~ I B,Q2,MAX = 0.91mA ~1.89mA
2,2,Q B Q C I I ⨯=β
Q2之最大逆向崩潰電壓BV BCO >BV ECO >BV EBO ;輸入低壓時電壓需注意。

MIM IN MAX C ECO V V BV ,,2-=;6915=-=ECO V
()
MIM IN R Q CE EBO V V V BV ,43,-+=
Q2之最大開路崩潰電壓V BCO >V ECO >V EBO ;輸入高壓壓時電壓需注意。

MIM C MAX IN ECO V V V ,2,-=;61218=-=ECO V
()
43,,R Q CE MAX IN EBO V V V V +-=。

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