MOS管電源開(kāi)關(guān)電路軟啟動(dòng)解析-KIA MOS管

電源開(kāi)關(guān)電路，經(jīng)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(kāi)關(guān)電路，是用MOS管實(shí)現的，且帶軟開(kāi)啟功能，非常經(jīng)典。

一、電路說(shuō)明電源開(kāi)關(guān)電路，尤其是MOS管電源開(kāi)關(guān)電路，經(jīng)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(gè)MOS管符號”代表“1個(gè)完整的MOS管電源開(kāi)關(guān)電路”在設計時(shí)，只要增加一個(gè)電容（C1），一個(gè)電阻（R2），就可以實(shí)現軟開(kāi)啟（soft start）功能。

軟開(kāi)啟，是指電源緩慢開(kāi)啟，以限制電源啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流。在沒(méi)有做軟開(kāi)啟時(shí)，電源電壓的上升會(huì )比較陡峭。

加入軟開(kāi)啟功能后，電源開(kāi)關(guān)會(huì )慢慢打開(kāi)，電源電壓也就會(huì )慢慢上升，上升沿會(huì )比較平緩。

浪涌電流可能會(huì )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(huì )損壞電路上的元器件。

電源上電過(guò)快過(guò)急，負載瞬間加電，會(huì )突然索取非常大的電流。

比如在電源電壓是5V，負載是個(gè)大容量電容的時(shí)候，電源瞬間開(kāi)啟令電壓瞬間上升達到5V，電容充電電流會(huì )非常大。如果同樣的時(shí)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(xué)上分析一下。電量 = 電容容量 * 電容兩端的電壓，即：Q = C * U同時(shí) 電量 = 電流 * 時(shí)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(shí)間越短，電流就會(huì )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(huì )引起浪涌電流。

二、原理分析

1、控制電源開(kāi)關(guān)的輸入信號 Control 為低電平或高阻時(shí)，三極管Q2的基極被拉低到地，為低電平，Q2不導通，進(jìn)而MOS管Q1的Vgs = 0，MOS管Q1不導通，+5V_OUT 無(wú)輸出。

電阻R4是為了在 Control 為高阻時(shí)，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(shí)，要求控制電源開(kāi)關(guān)的輸入信號 Control 為低電平或高阻，即關(guān)閉三極管Q2，從而關(guān)閉MOS管Q1。因 +5V_IN 還不穩定，不能將電源打開(kāi)向后級電路輸出。

此時(shí)電源 +5V_IN 剛上電，使MOS管G極與S極等電勢，即Vgs = 0，令Q1關(guān)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(shí)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(guò)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(kāi)直至完全打開(kāi)。最終Vgs = -5V。

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

5、電源打開(kāi)后，+5V_OUT 輸出為5V電壓。此時(shí)將 Control 設為低電平，三極管Q2關(guān)閉，電容C1與G極相連端通過(guò)電阻R2放電，電壓逐漸上升到5V，起到軟關(guān)閉的效果。

軟關(guān)閉一般不是我們想要的，過(guò)慢地關(guān)閉電源，可能出現系統不穩定等異常。過(guò)慢地開(kāi)啟和關(guān)閉電源都可能導致電路系統異常，這個(gè)MOS管電源開(kāi)關(guān)電路及其參數已經(jīng)過(guò)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(shuō)明調整C1、R2的值，可以修改軟啟動(dòng)的時(shí)間。值增大，則時(shí)間變長(cháng)。反之亦然。如果不想使用軟開(kāi)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(guò)的電流最好不要超過(guò)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(guān)，應用時(shí)要注意做好實(shí)驗驗證。

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