开关电源设计那些事

开关电源


应用广泛，在设计时有很多知识点要考虑。在腾迎开关


电源


设计里有个知识点就是PD快充反激式电源与LLC开关电源里的Brown-In / Brown-Out是什么、以及它的作用与意义:

一、什么是Brown In/Out

1. Brown-In（上电启动阈值，IN保护）输入电压从0往上缓慢上升，电源刚好能正常启动、允许开关工作的最低母线电压

a.场景：上电、电网电压慢慢回升

b.逻辑：Vbulk ≥ Brown-In →芯片允许PWM驱动输出，电源启动

c.俗称：启动门槛电压

2. Brown-Out（低压关断保护，BO保护）电源正常工作中，输入电压往下跌落，低于该值立刻关断开关管、停机保护

a.场景：电网压降、停电前电压跌落、大功率设备拉低市电

b.逻辑：运行时Vbulk ≤ Brown-Out →关驱动、停止开关，进入保护

c.俗称：输入欠压保护、BO保护

应用中一定满足：Brown-In > Brown-Out。例：In=120V


dc


母线，Out=90Vdc母线，它的作用：防止电压在临界点小幅波动时，电源反复启停、打嗝抖动。

二、为什么必须做Brown-In/Out保护？

1.低压带来两大致命风险。功率恒定→电压越低、输入


电流


越大,输出功率不变时，输入电压跌落，原边电流急剧上升：

a.MOS管、变压器、


整流桥


发热严重

b.磁芯饱和、炸管、变压器烧毁

2.低压时环路失控、输出异常。母线电压不足，占空比拉满仍无法稳压，输出电压飘移，损坏后端负载（


手机


、主板）

在腾迎开关电源培训中还讲到一个名词UVLO，要注意两者的区别，UVLO是芯片管脚VCC欠压，芯片自身供电不足时关驱动；只管芯片能不能工作，不管电网母线高低。

而Brown-In/Out是监测


AC


输入整流后的


高压


母线Vbulk，专门管电网电压高低，是系统级输入欠压保护。

三、电路实现方式

1.


电源芯片


带专用BO引脚（Brown-out检测脚）：

a.高压母线Vbulk →


电阻


分压（上大电阻M级，下小电阻k级）→ BO引脚

b.BO有内部基准固定（常见0.7V/1V/1.3V），分压比例决定In/Out电压点

c.保护触发后：芯片立即关MOS驱动，软启动复位；电压恢到Brown-In以上，自动重启

2.如项目中（85~264VAC全电压适配器）：

Brown-In：交流75VAC（母线~=106Vdc）电压回升到这个值才启动

Brown-Ou：交流60VAC（母线~=85Vdc）运行跌到这个值立刻停机

迟滞窗口≈15VAC，避免临界抖动

四、详细工作流程

1.上电升压阶段（Brown-In判断）市电从0慢慢升高，母线电压逐步上升；

a.母线＜Brown-In → BO引脚电压低于基准，芯片禁止开关，不输出驱动；

b.母线上升≥Brown-In →允许启动，软启动，正常PWM工作。

2.正常运行跌落阶段（Brown-Out判断）

a.电网压降，母线缓慢下跌；

b.母线仍＞Brown-Out →持续稳压工作；

c.母线跌到≤Brown-Out →触发BO保护，立刻关MOS，停止开关；之后母线缓慢回升，必须重新超过Brown-In才会再次启动。

五、优缺点

1.优点

a.电网低压、停电跌落时，有效防止原边过流、磁饱和、炸MOS；

b.带回滞，无频繁启停抖动；

c.纯硬件检测，响应快，无需


MCU


参与；

d.满足安规、能效测试要求（低压输入可靠性测试）。

2.缺点

a.若迟滞窗口设置过小，电压轻


微波


动会反复重启；

b.分压电阻是高压支路，需选用高压耐阻，预留爬电距离。

六、测试方法（产线/实验室验证）

1.Brown-In测试：交流源从0V缓慢上调，记录电源第一次启动的交流电压；

2.Brown-Out测试：电源满载正常工作，交流源缓慢下调，记录电源停机保护的交流电压；

3.验证迟滞：停机后电压小幅上调，不会立刻重启，必须回升到In阈值才恢复。