感謝人氣指數破4000, 分享一個超級實用的soft-start with over current protection circuit

今天看到一個超級實用的小電路, 馬上來給它pspice一下, 才發現小電路裡充滿了大智慧(好像有點誇張, 就當成blog的效果好了), 這個電路的實用性很高, 照著接基本上就會動了, 電路如下

電路原理

1. 當vin從0V上升到14V(V1=14V), 這個上升過程可以看成一個一階步級嚮應, 所以會透過M1 mosfet的寄生電容CGS在A點感應出一個電壓, 隨著V1持續上升, A點電位會因為感應的電壓減少, 使得M1的source and gate腳間的電位差大於M1的VGS(th), 本圖的VGS(th)=-0.62V, 而使得M1導通, 則C2會因為在t=0的瞬間產生一個inrush current, 我叫它I2, 則最大的inrush current=VEB(3906)/R2=0.7/0.2=3.5A

2. 當Q1因inrush current而導通時(為什麼會導通呢? 歡迎大家想一想), 則在Q1的C腳會產生一個電流, 這個電流會對R1和C3做充電, 而建立一個電位, 這個最大的電位=14-(I2*0.2)-Vgs(M1)=14-(3.5*0.2)-1=12.3V為什麼VGS(M1)會等於1V呢? 看上圖, Y軸是ID電流, X軸是VGS電壓, 因流過M1的電大約等於3.5A, 對照上圖, 可看出當VGS約等於1V時, 可流過3.5A的ID

3. 最後當V1電壓上升完成, 則C點等於B點, 因無電位差, 所以inrush current 會減到0, 因為inrush current=0, 所以Q1也不會導通, 故A點最後也等於0



那如何產生OCP的效果呢? 記得上面在算max inrush current有個公式=VEB(3906)/R2, 這個意思是假如Q1要導通, 則VEB偏壓要大於0.7V, 舉個例好了, 如果流過R2的電流=1A, 則在R2兩端產生0.2V的壓降, 而這個壓降也等於VEB, 因為0.2V < 0.7V, 所以Q1不通, 假如流過R2的電流=2A, 則Veb=0.4V, Q1還是不通, 當流過R2的電流=4A時, 則VEB=0.2X4=0.8V > 0.7, 故Q1導通, 會有一hfe*ib的電流流到R1, 因這個電流還蠻大的, 所以A點電壓會直接充到剛才算出來的12.03V, 會讓M1進入歐姆區, 則M1的RDS(on)會隨著輸出的電流而慢慢增大, B點的電流被限制住了, 無法產生輸出端所需的能量, 電壓自然而然就會掉下來了, 模擬圖如下

像白色的線是C點的電壓(輸出端), 藍色是A點的電流, 綠色是輸出端的輸出電流

結論:

1. 電路的OCP點=VBE(Q1)/R2

2. 電路的soft-start可以調快, 但無法調慢

3. 如果你想delay power up時的timming, 則可以加大C3來達到

這大概是我的blog最複雜的一篇文章了,  有點辛苦, 希望可以給某些在study這種電路的人一點幫助