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電源電路,PMOS防浪湧抑製電路解析
  • 發布時間:2023-01-02 17:15:03
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電源電路,PMOS防浪湧抑製電路解析
防浪湧抑製電路分析
電路原理
下圖是PMOS防浪湧電路的簡化原理圖。
首先說為什麽采用PMOS,因為負壓開通,可與輸入共地,若采用NMOS,可就需要charge bump才能導通了。
PMOS 防浪湧 電路
此電路的原理:
防浪湧抑製電路的基本原理是利用場效應管的電流放大特性,控製輸入電流從0逐漸增加,緩慢的為輸出側電容充電,直至場效應管完全導通,從而避免由於輸出側電容的瞬間短路特性導致產生的大電流。
工作過程主要分為三個階段,上電階段,C1充電階段,Cin充電階段。
1. 上電階段
上電瞬間,電容C1短路,PMOS管Q1的SG兩端電壓為0,Q1不導通,SD兩端阻抗無窮大,Cin上無電流。
2. C1充電階段
輸入給C1充電,充電時間常數約為R2*C1。隨著C1的充電,Q1的SG兩端電壓逐漸上升,當達到PMOS管的開啟電壓Vth後,Q1導通。
3. Cin充電階段
隨著C1兩端電壓逐漸升高,Q1逐漸導通,管子上流過的電流逐漸增加,從而給Cin進行充電,充電時間常數為Rsd*Cin,Rsd為Q1導通時的等效電阻。
當C1兩端的電壓,達到R1兩端在輸入的分壓時,充電結束。Cin兩端的電壓達到輸入電壓時,充電結束。
以上工作工程可由下圖表示。Vc1是C1兩端的電壓。Vcin是Cin兩端的電壓,Icin是Cin流過的電流。
PMOS 防浪湧 電路
日韩国产成人來關注下電流的波形,為什麽會這樣?從0增加到最大,斜率先增大,後減小,而後電流又快速下降。
我試圖想從公式上推導,發現高階微分方程太難解出了,還是感性的說吧。
PMOS上的電流其實主要與兩條曲線有關,一個是mos的轉移特性曲線,Vsg越大,-Id越大,那麽電容充電電流的波形與轉移特性一致,另一方麵若不考慮mos阻抗的變化,當作常數R,那麽隨著電容電壓增加,充電電流是越來越小的。
當兩者達到一個平衡後,出現最大電流。不過電路中有寄生參數,應該不可能讓ic的電流不可導,所以在極值點是平滑過渡的。
PMOS 防浪湧 電路
影響因素
RC參數的影響
要想電容充電電流小,充電慢,最簡單的來說就是增大時間常數,包括mos管你都可以當作阻抗來考慮,最開始阻抗無窮大,完全導通阻抗幾乎為0.
所以可以通過調節R2,C1可控製mos開啟電壓的上升速度,從而控製電流。當然在調節R2時,需同步調節R1,以確保電阻足夠的功率降額或者足夠的開啟電壓。
MOS參數的影響
實際上,PMOS參數的差異也會影響浪湧電流,比如轉移特性和Vth。
1)轉移特性的影響
不同的轉移特性會導致相同的VSG下,導通電流的不同,如下圖所示。
PMOS 防浪湧 電路
2)Vth的影響
不同的Vth會導致MOS導通時電流的上升速率不同。假設MOS的電流放大倍數相同,即轉移特性曲線中斜率相同,Vth不同,導致相同VSG下,導通電流不同,Vth越小,導通電流越大。
PMOS 防浪湧 電路
MOS導通電流越大,Cin充電電流越大。而Cin總電荷量是一定的,由Q=CU=It可知,電流大,充電時間短,峰值電流大,而電流小,充電時間長,峰值電流小。
PMOS 防浪湧 電路
測試波形
結合實際浪湧電流波形進行分析。上電一段時間後,回路電流快速上升,等效輸入電容充電,電流到達峰值後,由於電容電壓上升到一定值,充電電流減小,而後後級電路啟動,由於帶載,電容電壓被拉低,充電電流又會上升後回落,直到充電結束。
在電路參數不變的情況下,不同板卡測試結果不同,可能是由於MOS管差異導致,而MOS管的差異在實際應用中很難保證,所以建議調整C1,R2,R1,如增大C1或R2,R1,可減小浪湧電流。由於整個電路啟動時間的要求,RC不能太大,浪湧電流時間一般保證在2ms左右。
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