电源缓启动（软起动）原理分享

1)D1是嵌位二极管，防止输入电压过大损坏后级电路;

2)R2和C1的作用是实现防抖动延时功能，实际应用中R2一般选20K欧姆，C1选4.7uF左右;

3)R1的作用是给C1提供一个快速放电通道，要求R1的分压值大于D3的稳压值，实际应用中，R1一般选10K左右;

4)R3和C2用来控制上电电流的上升斜率，实际应用中，R3一般选200K欧姆左右，C2取值为10 nF~100nF;

5)R4和R5的作用是防止MOS管自激振荡，要求R4、R5lt;

6)嵌位二极管D3的作用是保护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构成的防抖动延时电路和R3、C2构成的上电斜率控制电路进行隔离，防止MOS栅极充电过程受C1的影响。

假设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，由于相对于C2 来说，Cgd的容值几乎可忽略不计，所以C’gd≈C2，MOS管栅极的开启电压为Vth，正常工作时，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充电的时间常数t=(R1//R2//R3)C1，由于R3通常比R1、R2大很多，所以t≈(R1//R2)C1。

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)]，其中T是电容C1电压上升到Uc的时间，时间常数t=(R1//R2)C1。所以，从上电到MOS管开启所需要的时间为：Tth=-t*ln[1-(Uc*(R1+R2)/(48*R1))]

第二阶段：MOS管开启后，漏极电流开始增大，其变化速度跟MOS管的跨导和栅源电压变化率成正比，具体关系为：dIdrain/dt = gfm *dVgs/dt，其中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恒定控制，MOS管被归纳为压控型器件也是由此而来的。

第三阶段：当漏源电流Idrain达到最大负载电流时，漏源电压也达到饱和，同时，栅源电压进入平台期，设电压幅度为Vplt。由于这段时间内漏源电流Ids保持恒定，栅源电压Vplt=Vth+(Ids/gfm)，同时，由于固定的栅源电压使栅极电流全部通过反馈电容C’gd，则栅极电流为Ig=(Vw-Vplt)/(R3+R5)，由于R5相对于R3可以忽略不计，所以Ig≈(Vw-Vplt)/R3。因为栅极电流Ig≈Icgd，所以，Icgd=Cgd*dVgd/dt。由于栅源电压在这段时间内保持恒定，所以栅源电压和漏源电压的变化率相等。故有：dVds/dt=dVgd/dt=(Vw-Vplt)/(R3*C2)。

由此公式可以得知，漏源电压变化斜率与R3*C2的值有关，对于负载恒定的系统，只要控制住R3*C2的值，就能控制住热插拔冲击电流的上升斜率。

缓启动阶段，栅源电压Vgs，漏源电压Vds和漏源电流Ids的变化示意图如下所示。

在0~t1阶段，肖特基二极管D2尚未开启，所以Vgs等于0，在这段时间内，-48V电源通过R3、R5对C2充电，等C2的电压升高到D2的开启电压，MOS管的栅极电压开始升高，等栅源电压升高到MOS管的开启电压Vth时，MOS管导通，漏源电流Ids开始增大，等MOS管的栅源电压升高到平台电压Vplt时，漏源电流Ids也达到最大，此时，漏源电压Vds进入饱和，开始下降，平台电压Vplt结束时，MOS管完全导通，漏源电压降到最低，MOS管的导通电阻Rds最小。

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