【电子精选】限流软启动电路设计-KIA MOS管

当(dang)使用固(gu)定的(de)电(dian)(dian)阻限流(liu)(liu)(liu)时，电(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)大(da)小受V_Cin和V_CL的(de)差影响(xiang)，安(an)全上(shang)电(dian)(dian)瞬(shun)(shun)间的(de)电(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)是最(zui)大(da)的(de)，随后电(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)按指数曲线逐(zhu)渐变小。电(dian)(dian)阻值需要保证(zheng)安(an)全上(shang)电(dian)(dian)瞬(shun)(shun)间，最(zui)大(da)电(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)也不会超过设定值I_SET。

随(sui)后(hou)的电(dian)流(liu)就更小于(yu)I_SET。这固然安(an)全(quan)，但是也(ye)会造成电(dian)容(rong)CL充(chong)电(dian)过慢(man)，后(hou)一(yi)级(ji)电(dian)路得到足够电(dian)压用时太长。

如果可以(yi)把(ba)电流(liu)始终限制在I_SET以(yi)下，可以(yi)去掉限流(liu)电阻，让电流(liu)保持略小于I_SET，快速充电。

如下(xia)图，电(dian)(dian)流曲线的(de)积分(fen)为V_CL，左右两(liang)图的(de)阴影面积大小(xiao)相同，可以看出，电(dian)(dian)容(rong)CL得到相同的(de)电(dian)(dian)压时(shi)，限流电(dian)(dian)路充电(dian)(dian)时(shi)间(jian)t2明显小(xiao)于固定电(dian)(dian)阻充电(dian)(dian)时(shi)间(jian)t1。

限流软启动电路 PMOS

在电(dian)源与PMOS之间串(chuan)联一个(ge)小电(dian)阻R4，就(jiu)可(ke)以得到限流电(dian)路：

限流软启动电路 PMOS

设R4电(dian)阻值为(wei)R，流过(guo)电(dian)阻的电(dian)流为(wei)I。把比较器(qi)的反相输(shu)入端接(jie)在(zai)R4与PMOS之间，则反相输(shu)入端的电(dian)压(ya)：

限流软启动电路 PMOS

同相(xiang)输入端接设置电压V_SET。开关闭合瞬间，I非常(chang)大(da)，u_N很小，u_P>u_N，PMOS不(bu)导通(tong)。由于PMOS不(bu)导通(tong)，所以I几乎为0，u_N≈V_CC，u_P<u_N，PMOS导通(tong)。此(ci)时I非常(chang)大(da)，u_N很小，u_P>u_N，PMOS不(bu)导通(tong)。

以(yi)此类(lei)推，可以(yi)看出(chu)PMOS在导通与截(jie)止状(zhuang)态间迅速切换，控制着(zhe)电流(liu)的大(da)小。令u_N=u_P，可得设定电流(liu)与参考(kao)电压的关系：

限流软启动电路 PMOS

限流软启动电路比电阻+并联开关软启动方案为电容(rong)CL充电的(de)速度(du)快，由于R4的(de)存在，也略微增大(da)了稳态时的(de)能量损(sun)耗，此电阻的(de)阻值很小，0.2欧(ou)姆。

下图是(shi)(shi)它的效果(guo)波形截图，黄色是(shi)(shi)电(dian)(dian)流采样(yang)电(dian)(dian)路的输出，通(tong)过公式(shi)I=2V可以(yi)计算出浪涌电(dian)(dian)流的大(da)小。蓝色是(shi)(shi)负载(zai)电(dian)(dian)容的电(dian)(dian)压。

限流软启动电路 PMOS

电流不(bu)超过(guo)2A，保(bao)持在(zai)(zai)最(zui)大(da)值约11mS，然后极(ji)速下(xia)降。电流在(zai)(zai)最(zui)大(da)值期间(jian)，VCL匀(yun)速上升。

如下图是限(xian)流软启动电(dian)路与电(dian)阻(zu)(zu)+并联(lian)(lian)开(kai)关(guan)软启动电(dian)路配合使用(yong)的效果，用(yong)限(xian)流的方式代(dai)替固(gu)定电(dian)阻(zu)(zu)，用(yong)电(dian)阻(zu)(zu)+并联(lian)(lian)开(kai)关(guan)消(xiao)除电(dian)阻(zu)(zu)上稳(wen)态时的能量损(sun)耗。

限流软启动电路 PMOS