【经验】采用MOSFET芯片P8B30HP2设计开关电源输入缓启动电路可防止浪涌电流冲击

时间： 2018-09-01 来源：世强

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一般设计开关电源时，为了输入滤波和储能，都会选用电解电容作为开关电源的输入大电容，如果不增加限流措施，开关电源启动时会产生很大启动电流，此时的di/dt非常大，可能造成功率器件产生很高的尖峰，造成器件的损坏。那怎么才能实现开关电源的缓启动电路，防止浪涌电流冲击？

本文结合开关电源设计项目为例，采用SHINDENGEN公司的MOSFET芯片P8B30HP2设计电源输入缓启动电路，防止开关电源启动时的浪涌电流冲击。图1为输入缓启动电路原理图：

图1输入缓启动电路原理图

在图1中，功率器件MOSFET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。D1是一个稳压二极管，用来限制MOSFET管 Q1的栅源电压。元器件R1，C1和D2用来保证MOSFET管Q1在刚上电时保持关断状态。由于MOSFET管导通时一个缓慢开通过程，因此输入电源上电时，就不会产生冲击电压，实现了对后级电路的浪涌冲击电流保护。

在输入缓启动电路设计中，最重要的就是功率器件MOSFET的设计和选型，只有选择合适的MOSFET才能减小开关电源启动时尖峰电流。本项目的开关电源设计中，要求功率器件MOSFET电压满足输入范围要求，同时消耗功率和发热不能太大，以免发热损害；同时器件封装尺寸也不能过大。本文结合实际项目中的具体参数要求，接下来详细介绍为什么选择SHINDENGEN公司的MOSFET芯片P8B30HP2作为开关电源项目中输入缓启动电路的功率MOSFET。

接下来主要按照以下参数选择开关电源项目中输入缓启动电路的功率MOSFET：
1）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MOSFET管，对于电源系统中用的MOSFET管，一般选择Vds≥100V。
2）栅源电压Vgs
稳压管D1是用来保护MOSFET管Q1的栅极以防止其过压击穿，显然MOSFET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。
3）导通电阻Rds
MOSFET管必须能够耗散导通电阻Rds所引起的热量，MOSFET管的Rds必须很小，它所引起的压降和输入电压相比才可以忽略。

4）漏极电流Id
MOSFET管的漏极电流Id必须大于电源系统输入的最大电流，以免发热损坏。

本项目用的开关电源中，输入电压额定值为110V，输入电压范围为：66V~154V，输入电解电容容量为1100uF，输入最大功率为450W。因此选择输入缓启动电路用的MOSFET管时，其漏极击穿电压 Vds 需要大于154V，漏极电流Id需要大于4.5A，而且其导通电阻Rds最好不大于0.5Ω。

目前在市面上生产MOSFET的厂家很多，本文选择主要的两家产品参数做对比，以便选择出适合项目中输入缓启动电路用的MOSFET。以下为SHINDENGEN公司的MOSFET芯片P8B30HP2和Y公司的IRFBC40参数对比。

图2 MOSFET管参数对比

通过如上对照表，不难看出，SHINDENGEN公司的MOSFET芯片P8B30HP2性能更好，其性能优势主要为：

1、SHINDENGEN公司的MOSFET芯片P8B30HP2的栅源电压Vgs和漏极电流Id大，因此电压和电流等级高，不容易损坏，并且留有裕量，可以避免输出功率波动带来的发热问题。

2、SHINDENGEN公司的MOSFET芯片P8B30HP2的导通电阻Rds小，因此发热量和损耗功率小，能够降低温升带来的热故障。

3、SHINDENGEN公司的MOSFET芯片P8B30HP2采用贴片封装，尺寸小，占用PCB面积小。

综上可见SHINDENGEN公司的MOSFET芯片P8B30HP2性能优越，更好地满足输入缓启动电路的设计要求。

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zhiyong Lv4. 资深工程师 2018-11-28

学习了
桃梅 Lv7. 资深专家 2018-11-06

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瘦小高 Lv5. 技术专家 2018-11-06

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老子姓李 Lv7. 资深专家 2018-11-02

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luosai Lv8. 研究员 2018-11-02

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沉默 Lv7. 资深专家 2018-10-28

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