在高压电源设计中,一般会有这样一个要求——断开输入后,输入(输出)电压在要求时间内降到30V以下,一般这个时间为1秒,当然不一定为1s,不同客户会提出不同的时间要求。那为什么会有这个要求呢?这是为了避免在断开输入电压一定时间后,人员接触时被电击,特别是维修人员拆开电源时容易被内部的电容残留的电量电击。
电容电量如何释放?最简单也最省成本的方式就是在电容上并联一定的电阻,在电源输入断开后,由电阻进行放电,但是如果电容的容量较大,那么这个方式就不合适了,如2000uF,加在其两端的电压为400V,1秒内放电到30V,我们需要放电电阻为193Ω。
如果我们真的在电容两端并联阻值为193Ω的电阻,那么它损耗功率为829W,这损耗是非常恐怖的,而且这损耗是在电源工作这个过程中一直存在的,会严重拉低电源的效率,并且为了能抗住这么大的功率发热量,需要使用特制的大功率电阻和散热装置。
对此,为了在工作过程避免这个不必要的损耗,我们需要设计一个电路,让放电电阻只在断开输入时工作,这就是所谓的“主动放电电路”,其思想就是设计一个开关,在断开输入后将此开关闭合。
如果我们按照最简单的开关思路来设计,那么在开关闭合的一瞬间,电阻将承受828W的功率损耗,常规的电阻很难承受如此大的功率冲击,容易被烧断,所以为了能使用常规电阻,我们设计一款恒功率放电电路,设计方法如下:
第一步,先算电容需要释放的电荷量和1秒内最小的恒定电流:
第二步,设计一个恒流源,使用常用的TL431,如下图所示。由于放电过程中电容电压降低,提供给Q1基极的电流减小导致放电电流也减小,所以,我们设计放电电流需大于0.74A,这里我们设计放电电流为1.25A,这样我们选择的放电电阻需要扛得住3.125W功率冲击即可。
来源:小程的电源