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电源缓发动原理

电源缓启动原理-现在大多数电子系统都要支持热插拔功能,所谓热插拔,也就是在系统正常工作时,带电对系统的某个单元进行插拔操作,且不对系统产生任何影响。

  现在大多数电子体系都要支撑热插拔功用,所谓热插拔,也便是在体系正常作业时,带电对体系的某个单元进行插拔操作,且不对体系发生任何影响。

  热插拔对体系的影响首要有两方面:

  其一,热插拔时,连接器的机械触点在触摸瞬间会呈现弹跳,引起电源振动,如下图所示:

  

  这个振动进程会引起体系电源下跌,引起误码,或体系重启,也或许会引起连接器打火,引发火灾。

  处理的方法便是推迟连接器的通电时刻,在连接器颤动的那十几毫秒内((t1至t2)不给连接器通电,等刺进安稳后(t2后)再通电,即防颤动延时。

  其二,热插拔时,因为体系大容量储能电容的充电效应,体系中会呈现很大的冲击电流,咱们都知道,电容在充电时,电流呈指数趋势下降(左下图),所以在刚开端充电的时分,其冲击电流是非常大的。

  

  此冲击电流或许会焚毁设备电源保险管,所以在热插拔时有必要对冲击电流进行操控,使其按抱负的趋势改变,如右上图所示,图中0~t1为电源缓发动时刻。

  综上所述,缓发动电路首要的作用是完成两项功用:

  1)。防颤动延时上电;

  2)。操控输入电流的上升斜率和幅值。

  缓发动电路有两种类型:电压斜率型和电流斜率型。

  电压斜率型缓发动电路结构简略,可是其输出电流的改变受负载阻抗的影响较大,而电流斜率型缓发动电路的输出电流改变不受负载影响,可是电路结构杂乱。

  下面要点介绍电压型缓发动电路。

  规划中一般运用MOS管来规划缓发动电路的。MOS管有导通阻抗Rds低和驱动简略的特色,在周围加上少数元器材就能够构成缓慢发动电路。一般情况下,在正电源顶用PMOS,在负电源中运用NMOS。

  下图是用NMOS建立的一个-48V电源缓发动电路,咱们来剖析下缓发动电路的作业原理。

  

  1).D1是嵌位二极管,避免输入电压过大损坏后级电路;

  2).R2和C1的作用是完成防颤动延时功用,实践使用中R2一般选20K欧姆,C1选4.7uF左右;

  3).R1的作用是给C1供给一个快速放电通道,要求R1的分压值大于D3的稳压值,实践使用中,R1一般选10K左右;

  4).R3和C2用来操控上电电流的上升斜率,实践使用中,R3一般选200K欧姆左右,C2取值为10 nF~100nF;

  5).R4和R5的作用是避免MOS管自激振动,要求R4、R5lt;

  6)。嵌位二极管D3的作用是维护MOS管Q1的栅-源极不被高压击穿;D2的作用是在MOS管导通后对R2、C1构成的防颤动延时电路和R3、C2构成的上电斜率操控电路进行阻隔,避免MOS栅极充电进程受C1的影响。

  下面来剖析下该电路的缓发动原理:

  假定MOS管Q1的栅-源极间的寄生电容为Cgs,栅-漏极间的寄生电容为Cgd,漏-源极间的寄生电容为Cds,栅-漏极外部并联了电容C2 (C2gt;》Cgd),所以栅-漏极的总电容C’gd=C2+ Cgd,因为相关于C2 来说,Cgd的容值简直可忽略不计,所以C’gd≈C2,MOS管栅极的敞开电压为Vth,正常作业时,MOS管栅源电压为Vw(此电压等于稳压管D3的嵌位电压),电容C1充电的时刻常数t=(R1//R2//R3)C1,因为R3一般比R1、R2大许多,所以t≈(R1//R2)C1。

  下面分三个阶段来剖析上述电压缓发动电路的作业原理:

  第一阶段:-48V电源对C1充电,充电公式如下。

  Uc=48*R1/(R1+R2)[1-exp(-T/t)],其间T是电容C1电压上升到Uc的时刻,时刻常数t=(R1//R2)C1。所以,从上电到MOS管敞开所需求的时刻为:Tth=-t*ln[1-(Uc*(R1+R2)/(48*R1))]

  第二阶段:MOS管敞开后,漏极电流开端增大,其改变速度跟MOS管的跨导和栅源电压改变率成正比,详细关系为:dIdrain/dt = gfm *dVgs/dt,其间gfm为MOS管的跨导,是一个固定值,Idrain为漏极电流,Vgs为MOS管的栅源电压,此期间体现为栅源电压对漏源电流的稳定操控,MOS管被概括为压控型器材也是由此而来的。

  第三阶段:当漏源电流Idrain到达最大负载电流时,漏源电压也到达饱满,一起,栅源电压进入渠道期,设电压起伏为Vplt。因为这段时刻内漏源电流Ids坚持稳定,栅源电压Vplt=Vth+(Ids/gfm),一起,因为固定的栅源电压使栅极电流悉数经过反应%&&&&&%C’gd,则栅极电流为Ig= (Vw-Vplt)/(R3+R5),因为R5相关于R3能够忽略不计,所以Ig≈(Vw-Vplt)/R3。因为栅极电流Ig≈Icgd,所以,Icgd=Cgd*dVgd/dt。因为栅源电压在这段时刻内坚持稳定,所以栅源电压和漏源电压的改变率持平。故有:dVds/dt=dVgd /dt=(Vw-Vplt)/(R3*C2)。

  由此公式能够得知,漏源电压改变斜率与R3*C2的值有关,关于负载稳定的体系,只需操控住R3*C2的值,就能操控住热插拔冲击电流的上升斜率。

  缓发动阶段,栅源电压Vgs,漏源电压Vds和漏源电流Ids的改变示意图如下所示。

  

  在0~t1阶段,肖特基二极管D2没有敞开,所以Vgs等于0,在这段时刻内,-48V电源经过R3、R5对C2充电,等C2的电压升高到D2的敞开电压,MOS管的栅极电压开端升高,等栅源电压升高到MOS管的敞开电压Vth时,MOS管导通,漏源电流Ids开端增大,等MOS管的栅源电压升高到渠道电压Vplt时,漏源电流Ids也到达最大,此刻,漏源电压Vds进入饱满,开端下降,渠道电压Vplt结束时,MOS管彻底导通,漏源电压降到最低,MOS管的导通电阻Rds最小。

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