【经验】单火线开关MOS取电TINA仿真及波形（二）

时间： 2019-07-28 来源：世强

技术问答

目前主流的单火线产品是使用PI的低静态电流ACDC芯片配合MOS取电电路完成。MOS取电电路一般使用分立元器件搭建，通过调整阻容以及齐纳管参数来达成控制时序，调试起来有一定难度。现将该模块电路的原理图在TINA仿真环境下搭建，输出波形供大家参考，协助工程师在单火设备中的设计。

本文将结合波形时序简要阐明单火线MOS取电的工作原理，并对部分元件的参数选择提供参考意见。

以下是仿真的样例原理图：

下面简要阐述该电路工作原理，主要是依靠由OP1作为一个迟滞比较器，通过比较输出电容C2两端经Z1和R7分压后的电压（同相输入端）和 LDO输出端经R5和R6分压后的电压（反相输入端）。同相输入端电压较高时说明C2两端的电压过高，此时输出高电平使MOS导通，MOS两端基本无电压，停止取电；同相输入端电压较低时，说明C2电压过低，此时输出低电平关断MOS，这时MOS两端将会产生压降，这个压降将会给C2两端充电。

为了避免MOS过于频繁的开关，通过三极管T2来引入一个迟滞比较的功能，三极管T2的通和断将会改变反相输入端的电压，具体时序将结合波形阐述。

MOS取电部分一般经过以下几个阶段：

1.启动：初始状态下，C2两端（V_OUT）没有电压，运放不工作，即输出低电平，MOS关断，开始第一次充电。正常情况下，LDO的输出电压将会建立起来，而这时三极管T2处于关断状态，反相输入端电压为3.3V。经过10ms左右，C2两端的电压值减去稳压管的电压也就是IN+的电压会逐渐上升，直到超过3.3V，这时运放将输出高电平，开启mos，启动阶段完成；

2.放电：启动完成后，进入放电阶段，运放输出的是高电平。T2导通，反相输入端的电压是R5和R6分压所得到的，即为2.2V。这段时间内后级负载由C2供电，C2的电荷释放从而两端电压下降。直到C2的电压减去稳压管的电压（也就是IN+电压）低于2.2V时，运放输出再次翻转，放电阶段结束；

3.充电：放电阶段结束后，将进入充电阶段，此时工作状态和启动阶段类似，只是工作的初始点并非零电压。

此后将会进入充电和放电的循环震荡之中，此为正常工作情况。

根据以上经验，在几个关键器件选型时有以下建议：

1. MOS的开关门限值不宜过小，否则会导致启动异常；

2. 运放建议选择耐压18V以上的轨到轨低功耗型号，推荐圣邦微电子-低功耗运放-SGM8271。轨到轨功能可以保证输出的低电平不会导致MOS的误开通；

3. LDO推荐选择低功耗型，并且有较低的使能阈值，易于启动。推荐圣邦微电子-低功耗LDO-SGM2040。

仿真波形仅供参考，和实际情况会有一定出入。如果需要该仿真原理图，请联系世强。

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