MOS管電源開關電路軟啟動解析-KIA MOS管

電源開關電路，經常用在各“功能模塊”電路的電源通斷控制，是常用電路之一。本文要講解的電源開關電路，是用MOS管實現的，且帶軟開啟功能，非常經典。

一、電路說明電源開關電路，尤其是MOS管電源開關電路，經常用在各“功能模塊”電路的電源通斷控制，如下框圖所示：

框圖中“1個MOS管符號”代表“1個完整的MOS管電源開關電路”在設計時，只要增加一個電容（C1），一個電阻（R2），就可以實現軟開啟（soft start）功能。

軟開啟，是指電源緩慢開啟，以限制電源啟動時的浪涌電流。在沒有做軟開啟時，電源電壓的上升會比較陡峭。

加入軟開啟功能后，電源開關會慢慢打開，電源電壓也就會慢慢上升，上升沿會比較平緩。

浪涌電流可能會令電源系統突然不堪重負而掉電，導致系統不穩定。嚴重的可能會損壞電路上的元器件。

電源上電過快過急，負載瞬間加電，會突然索取非常大的電流。

比如在電源電壓是5V，負載是個大容量電容的時候，電源瞬間開啟令電壓瞬間上升達到5V，電容充電電流會非常大。如果同樣的時間內電源電壓只上升到2.5V，那么電流就小得多了。

下面從數學上分析一下。電量 = 電容容量 * 電容兩端的電壓，即：Q = C * U同時 電量 = 電流 * 時間，即：Q = I * t所以電流：I = （CU） / t從公式可以看出，當電容容量越大，電壓越高，時間越短，電流就會越大，從而形成浪涌電流。大電容只是形成浪涌電流的原因之一，其他負載也會引起浪涌電流。

二、原理分析

1、控制電源開關的輸入信號 Control 為低電平或高阻時，三極管Q2的基極被拉低到地，為低電平，Q2不導通，進而MOS管Q1的Vgs = 0，MOS管Q1不導通，+5V_OUT 無輸出。

電阻R4是為了在 Control 為高阻時，將三極管Q2的基極固定在低電平，不讓其浮空。

2、當電源 +5V_IN 剛上電時，要求控制電源開關的輸入信號 Control 為低電平或高阻，即關閉三極管Q2，從而關閉MOS管Q1。因 +5V_IN 還不穩定，不能將電源打開向后級電路輸出。

此時電源 +5V_IN 剛上電，使MOS管G極與S極等電勢，即Vgs = 0，令Q1關閉。

3、電源 +5V_IN 上電完成后，MOS管G極與S極兩端均為5V，仍然Vgs = 0。

4、此時將 Control 設為高電平（假設高電平為3.3V），則：

①三極管Q2的基極為0.7V，可算出基極電流Ibe為：

（3.3V - 0.7V） / 基極電阻R3 = 0.26mA②三級管Q2飽和導通，Vce ≈ 0。電容C1通過電阻R2充電，即C1與G極相連端的電壓由5V緩慢下降到0V，導致Vgs電壓逐漸增大。

③MOS管Q1的Vgs緩慢增大，令其緩慢打開直至完全打開。最終Vgs = -5V。

④利用電容C1的充電時間實現了MOS管Q1的緩慢打開（導通），實現了軟開啟的功能。

5、電源打開后，+5V_OUT 輸出為5V電壓。此時將 Control 設為低電平，三極管Q2關閉，電容C1與G極相連端通過電阻R2放電，電壓逐漸上升到5V，起到軟關閉的效果。

軟關閉一般不是我們想要的，過慢地關閉電源，可能出現系統不穩定等異常。過慢地開啟和關閉電源都可能導致電路系統異常，這個MOS管電源開關電路及其參數已經過大批量使用驗證，一般情況下可以直接照搬使用。

三、電路參數設定說明調整C1、R2的值，可以修改軟啟動的時間。值增大，則時間變長。反之亦然。如果不想使用軟開啟功能，直接不上件電容C1即可。

使用原理圖中所標型號的MOS管，通過的電流最好不要超過1.75A，留至少30%的余量，并且要注意散熱。余量是否足夠，跟MOS管的溫度有關，應用時要注意做好實驗驗證。

KIA半導體是一家致力于功率半導體電子元器件研發與銷售的高新技術型企業，竭誠服務全球開關電源、綠色照明、電機驅動、汽車電子、新能源充電樁、太陽能設備、數碼家電、安防工程等行業長期合作伙伴，主動了解客戶需求，不斷研發創新，為客戶提供綠色、節能、高效的功率半導體產品。

聯系方式：鄒先生

聯系電話：0755-83888366-8022

手機：18123972950

QQ：2880195519

聯系地址：深圳市福田區車公廟天安數碼城天吉大廈CD座5C1

請搜微信公眾號:“KIA半導體”或掃一掃下圖“關注”官方微信公眾號

請“關注”官方微信公眾號:提供  MOS管  技術幫助

免責聲明：本網站部分文章或圖片來源其它出處，如有侵權，請聯系刪除。