MOS管 Q1放在DC/DC电源模块的负电压输入端,在上电瞬间,DC/DC电源模块的第1脚电平和第4脚一样,然后控制电路按一定的速率将它降到负电压,电压下降的速度由时间常数C2*R2决定,这个斜率决定了最大冲击电流。 C2可以按以下公式选定: R2由允许冲击电流决定: 其中Vmax为最大输入电压,Cload为C3和DC/DC电源模块内部电容的总和,Iinrush为允许冲击电流的幅度。 图 5 有源冲击电流限制法电路 D1是一个稳压二极管,用来限制MOS管 Q1的栅源电压。元器件R1,C1和D2用来保证MOS管Q1在刚上电时保持关断状态。具体情况是: 上电后,MOS管的栅极电压要慢慢上升,当栅源电压Vgs高到一定程度后,二极管D2导通,这样所有的电荷都给电容C1以时间常数R1×C1充电,栅源电压Vgs以相同的速度上升,直到MOS管Q1导通产生冲击电流。 以下是计算C1和R1的公式: 其中Vth为MOS管Q1的最小门槛电压,VD2为二极管D2的正向导通压降,Vplt为产生Iinrush冲击电流时的栅源电压。Vplt可以在MOS管供应商所提供的产品资料里找到。 MOS管选择 以下参数对于有源冲击电流限制电路的MOS管选择非常重要: l 漏极击穿电压 Vds 必须选择Vds比最大输入电压Vmax和最大输入瞬态电压还要高的MOS管,对于通讯系统中用的MOS管,一般选择Vds≥100V。 l 栅源电压Vgs 稳压管D1是用来保护MOS管Q1的栅极以防止其过压击穿,显然MOS管Q1的栅源电压Vgs必须高于稳压管D1的最大反向击穿电压。一般MOS管的栅源电压Vgs为20V,推荐12V的稳压二极管。 l 导通电阻Rds_on. MOS管必须能够耗散导通电阻Rds_on所引起的热量,热耗计算公式为: 其中Idc为DC/DC电源的最大输入电流,Idc由以下公式确定: 其中Pout为DC/DC电源的最大输出功率,Vmin为最小输入电压,η为DC/DC电源在输入电压为Vmin输出功率为Pout时的效率。η可以在DC/DC电源供应商所提供的数据手册里查到。MOS管的Rds_on必须很小,它所引起的压降和输入电压相比才可以忽略。 图 6. 有源冲击电流限制电路在 75V 输入, DC/DC 输出空载时的波形 设计举例 已知: Vmax=72V Iinrush=3A 选择MOS管Q1为IRF540S 选择二极管D2为BAS21 按公式(4)计算:C2>>1700pF。选择 C2=0.01μF; 按公式(5)计算:R2=252.5kW。选择 R2=240kW,选择R3=270W<