MOS管緩啟動電路分析報告

實用文檔MOS緩啟動電原理分Version1.0文案大全實用文檔Rev.1.0

Date2009-10-10

ECO#OriginatedbySongchangjiang

HistoryCreated文案大全實用文檔文案大全實用文檔在電信工業(yè)和微波電路設(shè)計領(lǐng)域，普遍使用管控制沖擊電流的方達(dá)到電流緩啟動的目的。MOS管有導(dǎo)通阻抗低和驅(qū)動簡單的特點，在周圍加上少量元器件就可以構(gòu)成緩慢啟動電路。雖然電路比較簡單，但只有吃透管的相關(guān)開關(guān)特性后才能對這個電路有深入的理解。本文首先從MOSFET的開通過程進(jìn)行敘述：盡管MOSFET在關(guān)電源、電機控等一些電子系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)，但是許多電子工程師并沒有十分楚的理解MOSFET開關(guān)過程，以及MOSFET在開關(guān)過程中所處的狀態(tài)一般來說，電子工程師通?；跂艠O電理MOSFET的通的過程，如圖1所此在OSFET數(shù)表中可查到圖AOT460柵極電荷特性MOSFETD和S極加電壓為VDD，驅(qū)動開通脈沖加到MOSFET的G和極時輸入電容Ciss充，和S電壓Vgs線上升并到達(dá)門檻壓VGS(th)，上到VGS(th)之漏極電流Id≈0A，沒有漏極電流流過Vds的壓保持VDD不當(dāng)Vgs達(dá)VGS(th)時漏極開始流過電流Id，然后Vgs繼續(xù)上升，也逐上升，Vds仍然持VDD當(dāng)Vgs到達(dá)米勒平臺電壓VGS(pl)時，也升到負(fù)載電流最大值ID，的電壓開始從下米勒平臺期間Id電流持，電不降低文案大全實用文檔米勒平臺結(jié)束刻，電流仍然維持ID，Vds電壓低一個低值米平結(jié)后Id電仍然持，Vds電繼續(xù)降低，此時降低的斜率很小，因此降低的度也很小，最后穩(wěn)定在Vds=Id×Rds(on)因此通?？梢哉J(rèn)為米勒平臺結(jié)束MOSFET基上經(jīng)通對于上述的過，理解難點在于為什么在米勒平臺區(qū)的壓恒定？驅(qū)動電路仍然對柵提驅(qū)動電，仍然對柵電容充電，為什么柵極的電壓不上升？而且柵極電荷特性對于形象的理MOSFET的通過程不直觀因此，下面將基于漏極導(dǎo)通特性理MOSFET開通過程MOSFET漏極導(dǎo)通特性與開關(guān)過程MOSFET漏極導(dǎo)通特性如圖2示MOSFET與極一樣，當(dāng)OSFET應(yīng)用于放大電路，常使此曲研究其放大性只是三極管使用的基極電流、集電極電流和放倍，使柵極電壓、漏極電和跨導(dǎo)圖2的極導(dǎo)通特性三極管有三個作區(qū)：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)MOSFET對應(yīng)是關(guān)斷區(qū)、恒流區(qū)可電區(qū)注意：恒區(qū)有時也稱飽和區(qū)或放大區(qū)當(dāng)動開通脈沖到OSFET的G和S極，的壓逐漸升高時MOSFET的通軌跡A-B-C-D如中路線所示文案大全實用文檔圖AOT460的開通軌跡開通前，MOSFET起工作點位于圖3的下角A點AOT460的VDD電為48V，的壓逐漸升高，Id流為0，的壓達(dá)到VGS(th)，Id電從0開逐漸增大A-B就Vgs的電壓從VGS(th)增到VGS(pl)的程從A到點的程中，可以非常直觀的發(fā)現(xiàn)，此程工作于MOSFET的恒流區(qū)，也就是Vgs壓和Id電自動找平衡的過程，即Vgs電的變化伴隨著Id電相應(yīng)的變化其變化關(guān)系就M的導(dǎo)Gfs=Id/Vgs，跨導(dǎo)可以在MOSFET數(shù)據(jù)表中查到當(dāng)Id電達(dá)到負(fù)載的最大允許電流ID時，時對應(yīng)的柵級電壓Vgs(pl)=Id/gFS由此時Id電流定因此柵極Vgs電也恒定不變見圖3中B-C，時OSFET處于相對穩(wěn)定的恒流區(qū)，工作于放器的狀開通前，Vgd的電壓為Vgs-Vds，為負(fù)壓，進(jìn)入米勒平臺Vgd的電壓絕對值斷降過0后為正壓驅(qū)動電路電流絕大分流過，掃除米勒電容的電荷，此極電壓基維持變Vds電降低到很低值后，米勒電容的電荷基本上被掃除，即圖3中C點于是，柵極的電壓在驅(qū)動電流的充下又開始升，如圖3中C-D使MOSFET進(jìn)步完全導(dǎo)通文案大全實用文檔C-D為變電阻區(qū)，相應(yīng)的Vgs電對應(yīng)著一定的電壓電達(dá)最值Vds電壓達(dá)到最小值由于Id電為ID恒定，因此Vds的電即為和OSFET的導(dǎo)通電阻的乘積基于MOSFET的漏極導(dǎo)通特性曲線可以直觀的理解OSFET開通時，跨越關(guān)斷區(qū)、恒流區(qū)和可變電阻區(qū)的過程米勒平臺即為恒流區(qū)，工作于放大狀態(tài)，Id電流為電壓和跨導(dǎo)乘積電路原理詳細(xì)說明：管電壓控制器件，其極間電容等效電路如圖4所示。圖4.帶外接電容C2的型MOS管間電容等效電路MOS管的極間電容柵漏電容Cgd、柵源電容Cgs、漏電容可由以下式定：公式中MOS管的反饋電容Crss,入電容Ciss和出容Coss的值MOS管手冊上可以查到。電容充放電快慢決定MOS管通和關(guān)的快慢Vgs首先給Cgs充，隨著Vgs的升，使得MOS管截區(qū)進(jìn)入可變阻區(qū)。進(jìn)入可變電阻區(qū)后電增大，但是Vds電不。隨著Vgs的續(xù)增大MOS管入米勒平臺，在米勒平臺區(qū)，Vgs維持變，電荷都給Cgd充，不變，持降。米平后期，管Vds非小MOS進(jìn)了飽和導(dǎo)通期。為確保MOS管狀態(tài)間轉(zhuǎn)換是線性和預(yù)的外接容C2并在上，如果外接電容C2比MOS內(nèi)部柵漏電容Cgd大多就減小MOS管內(nèi)非線性文案大全實用文檔柵電容Cgd狀態(tài)間轉(zhuǎn)換時的作用，另外可以達(dá)到增大米勒平臺時間，減緩電壓下降的速度的目的。外接電C2被用來作積分器對MOS的開關(guān)特性進(jìn)行精確控制。制了漏極電線性度能精確制沖擊電流電路描述：圖5所示為基MOS管自啟動有源沖擊電流限制法電路。MOS管Q1放在DC/DC電模塊的負(fù)電壓輸入，在上電瞬，DC/DC電模塊的第1腳平第4腳樣，然控電按定速將降到電壓電壓下降的度由時間常數(shù)C2*R2決，這個斜率決定了最大沖電。C2可以以下公式選定R2由允許沖擊電流決定：其中Vmax最大輸電壓Cload為C3和DC/DC電模塊內(nèi)部電容的總和Iinrush為許沖擊電的幅度。圖5有沖擊流限制電路文案大全實用文檔D1是一個穩(wěn)壓二極管，用來限制MOS管Q1的源電壓。元件，和D2用來證管Q1在上電時保持?jǐn)酄顟B(tài)。具體情況是：上電后管柵極電壓要慢慢上升，當(dāng)柵源電壓Vgs高到一定程度后，二極管D2導(dǎo)，這樣所有的電都給電容C1以間常數(shù)充，柵源電壓Vgs以同速度上升，直到MOS管Q1導(dǎo)通產(chǎn)沖擊電。以下是計算C1和R1的式：其中Vth為MOS管Q1的最小門檻電壓，為極管D2的向?qū)▔航禐樯鶬inrush沖擊流時的柵源壓。Vplt以在管應(yīng)商所提供的產(chǎn)品資料里到。管擇以下參數(shù)對于有源沖擊電限制電路的管擇非常重要：l漏擊穿電壓Vds必須選擇Vds比大輸入電壓和大輸入瞬態(tài)電壓還要高的MOS管對通系中的MOS管一般選擇Vds≥100V。l柵電壓Vgs穩(wěn)壓管D1是用保護MOS管Q1的極防止其過壓擊穿，顯然MOS管Q1的柵源電壓必須高于穩(wěn)壓D1的最大反擊穿電壓。一般MOS管柵源電壓Vgs為20V，推薦的壓二極管。l導(dǎo)電阻Rds_on.管須能夠耗散導(dǎo)通電阻Rds_on所起的熱量，熱耗計算公式為：其中Idc為DC/DC電的最大輸入電流，Idc由以下公式確定：文案大全實用文檔其中PoutDC/DC源的最大輸出功率，Vmin為小輸入電壓，η為DC/DC電源在輸入電壓為Vmin輸出率為Pout時效率。η可在DC/DC電源供應(yīng)商所提供的數(shù)據(jù)手冊里查到。MOS管Rds_on必須小，它所引的壓降和輸入電壓相比才可以忽略。圖6.有源沖擊電流限制電路在75V輸，DC/DC輸出空載時的波形設(shè)計舉例已知：Vmax=72VIinrush=3A選管Q1為