【经验】 P沟道增强型MOSFET PJD16P06A-AU在电源开关中的设计使用

2020-03-12 世强
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电源开关一般可分为机械式和电子，由于MOSFET可允许通过大电流，而且控制简单成本较低广泛应用于电子开关中。笔者公司开发的一款产品A在电源输入端的控制就选用了强茂PANJIT的一款P沟道增强型MOSFET PJD16P06A-AU。在使用的过程中一些设计使用经验分享给大家。关于电源输入部分电路如下图所示：

图1 原理图


一般情况下MOS管开关电路由图1标黄色区域组成，当三极管Q12基极加上高电平时集电极和发射极导通，三极管工作在开关区；此时R24、R25形成分压电路，VR24=Vin-Vin*R25/(R24+R25)，MOS管Q13栅源之间的压降就是VR24。设备电源输入端电压是24V从而得到Q13栅源之间的压降是-16.3V<-2.5满足开启电压要求，此时输入电压通过MOS管源极和漏极进入主板形成一个电子开关控制电源的开关电路。为了避免大负载时主板电源的波动，在入口处加上了一个1000μF的电容；目的就是为了负载突变时保证主板电源的稳定性。但是这时候发现会引入一个新问题，在上电的时候会出现瞬间上电又掉电的现象，有时会出现适配器“打嗝”现象。从原理上分析定位：Q13瞬时导通时先给C42充电，由于1000μF大电容电压不能突变，输入电压24V大部分都加在MOS管DS极。DS级导通电阻很小在55mΩ大小，所以导通电流很大造成适配器电压被拉低设备掉电。通过优化电路加上一个电容形成一个软启动电路，如图红色标注区域。

图2 Rds导通内阻与Vgs压降之间的关系


当设备上电时首先通过Q12、R25给电容C32充电，此时A点电压是24V，栅源之间没有压降MOS管Q13不导通，RDS电阻无穷大如图2所示。随着C32的充电A点电压开始减小，栅源之间的压差慢慢变大，MOS管DS间导通沟道开始打开电源开始给C42充电；通过图2可知此时RDS电阻由无穷大慢慢减小所以电流逐渐增大。当电容C32充满电时MOS管DS间几乎没有压降电压电流不再增加。实际测试增加软启动电路时开机时冲击电流如下图所示：

图3 冲击电流图片


冲击电流2.82A满足适配器和MOS管的电流要求。大家以后在使用MOS管作为开关管使用时可以参考上述设计经验。

 


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