MOS管電源開關(guān)電路
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-11-08
MOS管電源開關(guān)電路的實(shí)例教程
后來同事指點(diǎn)說，解決這個(gè)問題需要增加緩啟動(dòng)電路，也叫軟啟動(dòng)電路。
同事繼續(xù)解釋道：
這個(gè)電路的供電是由一個(gè)PMOS控制通斷的，軟啟動(dòng)的設(shè)計(jì)是讓PMOS的導(dǎo)通時(shí)間變緩，電路上的做法是在PMOS的柵極和源極之間接一個(gè)合適的電容，PMOS的導(dǎo)通時(shí)間就會(huì)變緩了。
作者聽了同學(xué)的解答之后，在PMOS的柵極和源極之間接了一個(gè)電容，發(fā)現(xiàn)開機(jī)沖擊電流降下來了。
試了幾個(gè)不同容值的電容，對應(yīng)的效果不一樣。最后作者選了一個(gè)合適的電容換上去，電池的開機(jī)沖擊電流降到了2.6A：
可惜作者在文章中沒有給出具體的原理圖。
不過從作者的描述來看，差不多就是我之前寫過的《帶軟開啟功能的MOS管電源開關(guān)電路》。只是電路參數(shù)有區(qū)別，能通過的電流、能承受的耐壓等不一樣，但是軟啟動(dòng)的原理是一樣的。
作為上面案例的補(bǔ)充，讓我們重溫一下MOS管電源開關(guān)電路軟啟動(dòng)的原理。下面用來講解的電路，以5V的電壓為例，一般控制1A左右的電流的通斷，已經(jīng)大批量使用：
▲ 本文要講解的電路
電源開關(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關(guān)電路，是用MOS管實(shí)現(xiàn)的，且?guī)? 軟開啟功能，非常經(jīng)典。
既然帶“軟”開啟功能，不妨把這個(gè)電路理解為一個(gè)“軟”妹紙，讓咱們深入去了解她吧！
一、電路說明
電源開關(guān)電路，尤其是MOS管電源開關(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(hào)”代表“1個(gè)完整的MOS管電源開關(guān)電路”
在設(shè)計(jì)時(shí)，只要增加一個(gè)電容（C1），一個(gè)電阻（R2），就可以實(shí)現(xiàn)軟開啟（soft start）功能。
展開 雖然緩啟動(dòng)增加了上電延時(shí)，不過對于總開關(guān)來說沒有太嚴(yán)格的上電時(shí)序要求，也不算什么大問題。
不過沒完，這個(gè)緩啟動(dòng)電路還會(huì)帶來另一個(gè)比較大的問題就是掉電延時(shí)，而且比上電延時(shí)要嚴(yán)重的多（這應(yīng)該很容易想明白）。好在我這里是總開關(guān)，所以掉電延時(shí)也不是什么嚴(yán)重的問題，不過如果是用MOS管做嚴(yán)格的上下電時(shí)序控制，這就是個(gè)很嚴(yán)重的問題了。對時(shí)序控制要求高的場合，還是用專門的負(fù)載開關(guān)去處理吧，分立MOS開關(guān)搞起來就太折騰了。
當(dāng)然這套簡單的緩啟動(dòng)電路缺點(diǎn)還有不少，實(shí)際使用中還得根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，電路還會(huì)更復(fù)雜（比如在柵源間跨接二極管解決源極電源突然掉電又恢復(fù)時(shí)，電路鎖定在之前狀態(tài)的問題），這里就不再展開了。
實(shí)際電路中加入緩啟動(dòng)電路再測試，和預(yù)期的一樣有很大改善。
來源：知乎|蔣宇辰
展開 POWER MOSFET 等效模型
MOS管的驅(qū)動(dòng)
在進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)之前，必須先清楚MOS管的模型、MOS管的開關(guān)過程、MOS管的柵極電荷以及MOS管的輸入輸出電容、跨接電容、等效電容等參數(shù)對驅(qū)動(dòng)的影響。驅(qū)動(dòng)電路的好壞直接影響了電源的工作性能及可靠性，一個(gè)好的MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的基本要求是：
開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)能提供足夠大的充電電流使柵源電壓上升到需要值，保證開關(guān)管快速開通且不存在上升沿的高頻震蕩。
開關(guān)管導(dǎo)通期間驅(qū)動(dòng)電路能保證MOSFET柵源間電壓保持穩(wěn)定使其可靠導(dǎo)通。
關(guān)斷瞬間驅(qū)動(dòng)電路能提供一個(gè)低阻抗通路供MOSFET柵源間電壓快速瀉放，保證開關(guān)管能快速關(guān)斷。
關(guān)斷期間驅(qū)動(dòng)電路可以提供一定的負(fù)電壓避免受到干擾產(chǎn)生誤導(dǎo)通。
驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)盡量簡單，最好有隔離 。
POWER MOSFET 驅(qū)動(dòng)保護(hù)
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// POWER MOSFET 驅(qū)動(dòng)電阻的影響
驅(qū)動(dòng)電阻增大，驅(qū)動(dòng)上升變慢，開關(guān)過程延長，對EMI有好處，但是開關(guān)損耗會(huì)增大，因此選擇合適的驅(qū)動(dòng)電阻很重要。
展開 8 體內(nèi)寄生二極管反向恢復(fù)損耗Pd_recover
體內(nèi)寄生二極管反向恢復(fù)損耗，指MOS體內(nèi)寄生二極管在承載正向電流后因反向壓致使的反向恢復(fù)造成的損耗。
體內(nèi)寄生二極管反向恢復(fù)損耗計(jì)算
這一損耗原理及計(jì)算方法與普通二極管的反向恢復(fù)損耗一樣。公式如下：
Pd_recover=VDR × Qrr × fs
其中：VDR 為二極管反向壓降， Qrr 為二極管反向恢復(fù)電量，由器件提供之規(guī)格書中查找而得。
減少MOS管損耗的方法
減小開關(guān)損耗一方面要盡可能地制造出具有理想開關(guān)特性的器件,另一方面利用新的線路技術(shù)改變器件開關(guān)時(shí)期的波形,如:晶體管緩沖電路,諧振電路,和軟開關(guān)技術(shù)等。
(1)晶體管緩沖電路(即加吸收網(wǎng)絡(luò)技術(shù))
早期電源多采用此線路技術(shù)。采用此電路, 功率損耗雖有所減小,但仍不是很理想。①減少導(dǎo)通損耗在變壓器次級(jí)線圈后面加飽和電感, 加反向恢復(fù)時(shí)間快的二極管,利用飽和電感阻礙電流變化的特性, 限制電流上升的速率,使電流與電壓的波形盡可能小地重疊。②減少截止損耗加R 、C 吸收網(wǎng)絡(luò), 推遲變壓器反激電壓發(fā)生時(shí)間, 最好在電流為0時(shí)產(chǎn)生反激電壓,此時(shí)功率損耗為0。該電路利用電容上電壓不能突變的特性,推遲反激電壓發(fā)生時(shí)間。為了增加可靠性,也可在功率管上加R 、C 。但是此電路有明顯缺點(diǎn):因?yàn)殡娮璧拇嬖?導(dǎo)致吸收網(wǎng)絡(luò)有損耗 。
(2)諧振電路
該電路只改變開關(guān)瞬間電流波形,不改變導(dǎo)通時(shí)電流波形。只要選擇好合適的L 、C ,結(jié)合二極管結(jié)電容和變壓器漏感, 就能保證電壓為0時(shí),開關(guān)管導(dǎo)通或截止。因此, 采用諧振技術(shù)可使開關(guān)損耗很小。所以, SWITCHTEC 電源開關(guān)頻率可以做到術(shù)結(jié)構(gòu)380kHz的高頻率。
(3)軟開關(guān)技術(shù)
該電路是在全橋逆變電路中加入電容和二極管。
展開 高效開關(guān)模式電源（Switch Mode Power Supply, SMPS）通過?高頻開關(guān)器件?（如MOSFET、IGBT）的快速導(dǎo)通與關(guān)斷，將輸入電能高效轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定輸出電壓。其核心在于?脈沖寬度調(diào)制（PWM）? 和?儲(chǔ)能濾波技術(shù)?，實(shí)現(xiàn)高效率（通常85%~95%）、小體積和輕重量。
工作要點(diǎn)：
開關(guān)動(dòng)作?：開關(guān)器件在?全開（飽和區(qū)）? 和?全關(guān)（截止區(qū)）? 之間高速切換，功耗極低，僅在瞬態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)有損耗。
能量存儲(chǔ)與釋放?：利用?電感?和?電容?儲(chǔ)存能量并在開關(guān)關(guān)斷時(shí)釋放，平滑輸出電壓。
占空比控制?：通過調(diào)節(jié)導(dǎo)通時(shí)間（Ton）與周期（T）之比——?占空比D=Ton/T?，精確控制輸出電壓平均值。
高頻化?：工作頻率通常為?幾十kHz至幾MHz?，使變壓器、電感等磁性元件體積大幅減小。
普通功率MOS管（通常指?功率MOSFET?，即金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）是一種?電壓控制型?半導(dǎo)體器件，廣泛用于開關(guān)電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電源管理等大電流、高效率場景。其核心工作原理基于?柵極電壓對導(dǎo)電溝道的調(diào)控?。
工采網(wǎng)代理的普通功率MOS管 - ?MOT10N65F?是一款 ?N溝道增強(qiáng)型功率 MOSFET?，專為高壓、高頻開關(guān)應(yīng)用設(shè)計(jì)。憑借低柵極電荷、快速開關(guān)特性以及穩(wěn)定血崩能力，廣泛適用于高頻開關(guān)電源、電子鎮(zhèn)流器、UPS等領(lǐng)域。
展開 
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MOS管電源開關(guān)電路的最新內(nèi)容
高效開關(guān)模式電源（Switch Mode Power Supply, SMPS）通過?高頻開關(guān)器件?（如MOSFET、IGBT）的快速導(dǎo)通與關(guān)斷，將輸入電能高效轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定輸出電壓。其核心在于?脈沖寬度調(diào)制（PWM）? 和?儲(chǔ)能濾波技術(shù)?，實(shí)現(xiàn)高效率（通常85%~95%）、小體積和輕重量。
工作要點(diǎn)：
開關(guān)動(dòng)作?：開關(guān)器件在?全開（飽和區(qū)）? 和?全關(guān)（截止區(qū)）? 之間高速切換，功耗極低，僅在瞬態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)有損耗
輸入欠壓保護(hù)電路一
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概述
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開關(guān)電源的電路組成
開關(guān)電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器（EMI）、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過欠壓保護(hù)電路、輸出過欠壓保護(hù)電路、輸出過流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等
MOS管datasheet基本參數(shù)中文解釋
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// 極限參數(shù)
ID：最大漏源電流。
是指場效應(yīng)管正常工作時(shí)
開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新。目前，開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。
對于開關(guān)電源來說，驅(qū)動(dòng)電路作為控制電路和功率電路的接口，其作用至關(guān)重要，本文就將詳細(xì)探討開關(guān)電源的驅(qū)動(dòng)電路的參數(shù)設(shè)計(jì)以及驅(qū)動(dòng)芯片的選型。
常用的mos管驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過圖騰柱放大后，經(jīng)過一個(gè)驅(qū)動(dòng)電阻Rg給mos管驅(qū)動(dòng)。其中Lk是驅(qū)動(dòng)回路的感抗，一般包含mos管引腳的感抗，PCB走線的感抗等。在現(xiàn)在很多的應(yīng)用中，用于放大驅(qū)動(dòng)信號(hào)的圖騰柱本身也是封裝在專門的驅(qū)動(dòng)芯片中
一般認(rèn)為MOSFET（MOS管）是電壓驅(qū)動(dòng)的，不需要驅(qū)動(dòng)電流。然而，在MOS管的G極和S極之間有結(jié)電容存在，這個(gè)電容會(huì)讓驅(qū)動(dòng)MOS變的不那么簡單。
下圖的3個(gè)電容為MOS管的結(jié)電容，電感為電路走線的寄生電感：
如果不考慮紋波、EMI和沖擊電流等要求的話，MOS管開關(guān)速度越快越好
輸入部分損耗
1、脈沖電流造成的共模電感T的內(nèi)阻損耗加大
適當(dāng)設(shè)計(jì)共模電感
應(yīng)用實(shí)例（1）
