|
在硬件开发过程中，由于电容性负载，为了防止上电瞬间对电容充电产生的浪涌电流，上电电路都会使用下图的缓起电路，通过并联一个100nF的电容，延长MOS管的开启时间，在上电过程源漏沟道电阻会比较大，就会降低给负载电容的充电电流。由于MOS管的开启时间增长，输出电压也会延迟一段时间出现，所以也叫缓起电路。 在对这个电路仿真分析的时候,确实使出电压延迟154us后，达到和输出电压相同值。但是也发现，当输入电压产生的一瞬间，会有很大的浪涌电流产生，接近22A。 输入电压上电瞬间产生这个电流的原因，是由于MOS管Cgd和负载电容C1串联，在输入电压阶跃变化过程dVi/dt, 对这两个电容充电而产生的，浪涌电流i=(Cgd//C1)*di/dt。通过查阅MOS管规格书，Cgd=0.5nF，利用等效模型进行仿真，在Cgd上再并联一个电容，输入电压上电斜率slope=2.4*1010 仿真得到上电瞬间的浪涌电流是36A左右，随后通过快速计算，达到的电流值也是36.2A，显然仿真软件也是通过这种方式计算得到的。计算上电浪涌电流的关键是对电压斜率的使用，当电容值发生变化的时候，也会改变上电瞬间电压斜率，所以仿真数据仅仅是用于参考，还需要对实际电路测试，然后再进一步评估，由于浪涌电流的持续时间很短，产生的功率会很低，在MOS管的SOA区，使用是安全的。 因此将开机瞬间的电流成为毛刺电流，可以忽略。缓起电路的设计，是为了避免MOS管导通后，Rds-on和负载电容C组成的充电电路，这个时候浪涌电流持续时间长，要满足MOS管的SOA区，可以通过调整MOS管栅源级并联电阻来改善。 随后进一步测量MOS管的栅极电压，发现输入电压关闭的时候，MOS管栅极电压是负值。这是由于电容电压不能突变，当输入电压变为0，Cgs电压要维持原来电压是15V的压差。所以此时栅极电压就要变成-9V。也可以理解成，Cgs的源级从电源电压变为0，源极就有大量的正电荷流出源级，对于电容而言，有一边极板流出多少电荷。另一边极板就有多少电流流入。所以Cgs的栅极，就有大量正电荷流入，造成电荷的消融现象，栅极电压变为负值。 如果为了栅极波形更加稳定，会在栅极并联一个二极管，在栅极出现负压的时候。由于二极管一端是接GND，二极管的钳位作用，就会将栅极电压牢牢的固定在-0.4V左右，也就是二极管的管压降。如下图仿真所示。 但是增加二极管后，在二极管导通钳位栅极电压的时候，二极管会出现瞬时大电流。这个是由于二极管从开启到导通的过程，其交流等效阻抗比较小rc，此rc和C2=100nF构成一个RC充电电路，就会产生一个大电流。由于持续时间短，对二极管也没有什么影响。就我个人设计而言，我会在栅极负压和二极管瞬时大电流之间取一个平衡，再串联一个电阻。具体也就看对参数指标的要求，设计应该都可以满足要求
| 
楼主
标题置顶
标题高亮
