CN104393862A - 一种基于利用米勒电容特性的车载电源启动电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车载电路领域，尤其涉及一种基于利用米勒电容特性的车载电源启动电路，所述电路包括电源输入端Vi、电源输出端Vo、电阻R3、N沟道MOSFET管和可变电容Ci，所述N沟道MOSFET管的漏极和所述可变电容Ci的一端连接电源输入端Vi，所述N沟道MOSFET管的栅极和所述可变电容Ci的另一端连接电源输入端Vi，所述电阻R3一端连接所述N沟道MOSFET管的栅极，所述电阻R3的另一端接地，所述N沟道MOSFET管的源极接所述电源输出端Vo。该电路对于多电源且需要时序控制的***非常有效，而且此发明电路简单，成本较低。

Description

一种基于利用米勒电容特性的车载电源启动电路

技术领域

本发明涉及车载电路领域，尤其涉及一种基于利用米勒电容特性的车载电源启动电路。

背景技术

车载信息娱乐产品功能逐渐变得复杂，***设计也变得庞大，功能模块也逐渐增多，每个功能模块均需电源供电，造成电源接口多，电平值也出现很多种。同时复杂的功能也导致***对电源启动时序有了进一步的要求，为了***稳定可靠的工作，传统的技术一般用单片机对各个***模块进行时序控制，成本较高，***也变得复杂，工作量较大。

发明内容

本发明提供了一种基于利用米勒电容特性的车载电源启动电路，利用米勒电容特性的特点，解决了模块启动时序的问题。

本发明是这样实现的：一种基于利用米勒电容特性的车载电源启动电路，所述电路包括电源输入端Vi、电源输出端Vo、电阻R3、N沟道MOSFET管和可变电容Ci，所述N沟道MOSFET管的漏极和所述可变电容Ci的一端连接电源输入端Vi，所述N沟道MOSFET管的栅极和所述可变电容Ci的另一端连接电源输入端Vi，所述电阻R3一端连接所述N沟道MOSFET管的栅极，所述电阻R3的另一端接地，所述N沟道MOSFET管的源极接所述电源输出端Vo。

本发明的进一步技术方案是：所述电源启动电路还包括电阻R1，所述N沟道MOSFET管的栅极连接所述电源输入端Vi的接点为A，所述可变电容Ci的另一端连接所述电源输入端Vi的接点为B,所述电阻R1连接所述接点A和所述接点B。

本发明的进一步技术方案是：所述可变电容Ci的一端、所述电阻R3和所述N沟道MOSFET管的栅极相连接的接点为C，所述电源启动电路还包括连接所述接点A和所述接点C的电阻R2。

本发明的进一步技术方案是：所述MOSFET管的内部还包括寄生电容Cgd，所述可变电容Ci远远大于寄生电容Cgd。

本发明的进一步技术方案是：所述电阻R2和所述电阻R3需满足电流Vi/(电阻R2+电阻R3)为微安级。

本发明的进一步技术方案是：电阻R3＞＞电阻R2＞＞电阻R1。

本发明的有益效果是：本发明是一种基于利用米勒电容特性的车载电源启动时序方法，通过该电路可以通过配置不同的可变电容Ci，使得MOSFET完全导通时间随着可变电容Ci改变而改变，这样，多电源的启动时序就变得非常简单，成本也非常低。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电路图。

图2是本发明实施例提供的MOSFET内部寄生电容等效电路图。

图3是本发明实施例提供的寄生电容对MOSFET开通特性的影响曲线图。

图4是电容可变电容Ci变化引起的V-T曲线图。

具体实施方式

寄生电容Cgd: 寄生电容一般是指电感，电阻，芯片引脚等在高频情况下表现出来的电容特性。实际上，一个电阻等效于一个电容，一个电感，和一个电阻的串联，在低频情况下表现不是很明显，而在高频情况下，等效值会增大，不能忽略。在计算中我们要考虑进去。ESL就是等效电感，ESR就是等效电阻。不管是电阻，电容，电感，还是二极管，三极管，MOS管，还有IC，在高频的情况下我们都要考虑到它们的等效电容值，电感值。--百度知道。在本文中所述寄生电容Cgd就是所述MOSFET的内部等效电容。

Cgs、Cgd和Cds如图2所示，为所述MOSFET的内部寄生电容。

如图1至3,一种基于利用米勒电容特性的车载电源启动电路，所述电路包括电源输入端Vi、电源输出端Vo、电阻R3、N沟道MOSFET管和可变电容Ci，所述N沟道MOSFET管的漏极和所述可变电容Ci的一端连接电源输入端Vi，所述N沟道MOSFET管的栅极和所述可变电容Ci的另一端连接电源输入端Vi，所述电阻R3一端连接所述N沟道MOSFET管的栅极，所述电阻R3的另一端接地，所述N沟道MOSFET管的源极接所述电源输出端Vo。利用米勒电容内部的等效电容对MOSFET的开通特性的影响,通过调节外部电容可变电容Ci即可调节开关的时间。

所述电源启动电路还包括电阻R1，所述N沟道MOSFET管的栅极连接所述电源输入端Vi的接点为A，所述可变电容Ci的另一端连接所述电源输入端Vi的接点为B,所述电阻R1连接所述接点A和所述接点B。降低所述电容可变电容Ci和所述MOSFET的端电压，避免电压过高损坏元件。

所述可变电容Ci的一端、所述电阻R3和所述N沟道MOSFET管的栅极相连接的接点为C，所述电源启动电路还包括连接所述接点A和所述接点C的电阻R2。降低所述电容可变电容Ci和所述MOSFET的端电压，避免电压过高损坏元件。

所述MOSFET管的内部还包括寄生电容Cgd，所述可变电容Ci远远大于寄生电容Cgd。

所述电阻R2和所述电阻R3需满足电流Vi/(电阻R2+电阻R3)为微安级。

电阻R3＞＞电阻R2＞＞电阻R1。电阻R3＞＞电阻R2＞＞电阻R1:即所述电阻R3远远大于所述电阻R2，所述电阻R2远远大于所述电阻R1。

本发明的有益效果是：本发明是一种基于利用米勒电容特性的车载电源启动时序方法，通过该电路可以通过配置不同的可变电容Ci，使得MOSFET完全导通时间随着可变电容Ci改变而改变，这样，多电源的启动时序就变得非常简单，成本也非常低。

本发明的实施例还可以介绍为：本发明的目的是利用N沟道MOSFET内部米勒电容对Vgs的影响，在栅漏极之间并联电容可变电容Ci，使得N沟道MOSFET由放大区向饱和区的过度时间可以进行设定，将N沟道MOSFET串接在电源主干线上，利用电容可变电容Ci的改变对Vgs的影响，从而可以控制电源的导通时间，使得对电源时序有启动要求的电路变得简单，成本也非常低；

电源输入端Vi接电阻R1，电阻R1另外一端连接至N沟道MOSFET的漏极和电容可变电容Ci一端，电容可变电容Ci另外一端接N沟道MOSFET栅极。同时电源输入端Vi接电阻R2，电阻R2另外一端接N沟道MOSFET栅极和电阻R3，电阻R3另外一端接公共地。N沟道MOSFET源极接电源输出Vo。

对各个关键器件的选取，电阻需满足电阻R3＞＞电阻R2＞＞电阻R1。

对各个关键器件的选取，电容需满足可变电容Ci＞＞寄生电容Cgd。

对于电阻R3、电阻R2选取，需满足：Vi/(电阻R2+电阻R3)为微安级，同时Vi*电阻R3/(电阻R2+电阻R3)＞Vgs（th）。

N沟道MOSFET的栅漏极之间加上电容可变电容Ci后，输入电容为可变电容Ciss=Ci+Cgs+Cgd，N沟道MOSFET的开启可以被划分为如下4个过程。在第一个过程中，输入电容可变电容Ciss被充电，从0V到Vth。在这个过程中，大多数的门级电流向Cgs充电。一小部分电流流向寄生电容Cgd和电容可变电容Ci。当电压上升到门槛电压后，寄生电容Cgd和电容可变电容Ci上的电压会稍微的降低。这个阶段被叫做开启延迟。因为器件的漏极电流和漏极电压都保持不变。一旦栅级电压被充到门槛电平Vgs（th）上，N沟道MOSFET就开始在DS间传导电流了。在第二个过程中，门级电压从Vth上升到米勒平台上。这个阶段是器件的线性工作区域，电流正比于栅级电压。在栅级区域，电流就像第一个阶段一样，流向可变电容Ciss，此时Vgs的电压不断增加。在器件的输出部分，漏极电流随着门级电压的增大而增大。然而，这个时候的DS电压保持在以前的电平上。

进入开启过程的第三个阶段时，门级已经被充电到足够的电压平台上来维持整个负载电流通过，整流二极管被关断。也是从这个时刻开始。漏极电压开始下降而栅级电压保持不变。Vgs的这个区域就是米勒平台，整流二极管被关断。驱动芯片的所有栅级电流通过利用DS端的电压变化来执行对寄生电容Cgd电容的放电。DS端的电流保持不变，因为这个时候该电流由外部电流控制。

开启过程的最后一步是为了通过在栅极加入了一个更高的电压来增强N沟道MOSFET的传导通道。Vgs的最终电压幅值决定了器件开态状态下的通态电阻值，这是通过对电容可变电容Ciss充电来完成的。因此，栅级电流现在被三个电容分割。当这三个电容被充电的时候，漏极电流依然是常数。

由于寄生电容Cgd和Cgs是N沟道MOSFET内部固有的参数，我们不能更改，所以改变可变电容Ci，即可以改变N沟道MOSFET的工作状态和开通时间。

如图4。使用此电路，只需要利用一颗电容，即可以改变N沟道MOSFET的导通时间。在多电源供电的***中，每个电源启动时序有严格规定是，通过在主干线上串接N沟道MOSFET来控制是否供电，N沟道MOSFET导通时间可以由可变电容Ci来进行设定，因此电路非常简单，成本也较低。

传统的做法一般是由一路电源先供电给时序控制MCU，通过此MCU来对时序进行控制，这样，在***中需要加MCU和电源转换芯片，同时需要对MCU进行编程处理，工作量大，成本也较高。

本发明通过对MOSFET内部米勒电容对于N沟道MOSFET导通影响的研究，发明了一种简单廉价的电路，通过在N沟道MOSFET栅漏极之间加电容的方法米勒电容的大小来设定N沟道MOSFET导通时间，对于多电源且需要时序控制的***非常有效，而且此发明电路简单，成本较低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于利用米勒电容特性的车载电源启动电路，其特征在于：所述电路包括电源输入端Vi、电源输出端Vo、电阻R3、N沟道MOSFET管和可变电容Ci，所述N沟道MOSFET管的漏极和所述可变电容Ci的一端连接电源输入端Vi，所述N沟道MOSFET管的栅极和所述可变电容Ci的另一端连接电源输入端Vi，所述电阻R3一端连接所述N沟道MOSFET管的栅极，所述电阻R3的另一端接地，所述N沟道MOSFET管的源极接所述电源输出端Vo。

2.根据权利要求1所述的一种基于利用米勒电容特性的车载电源启动电路，其特征在于：所述电源启动电路还包括电阻R1，所述N沟道MOSFET管的栅极连接所述电源输入端Vi的接点为A，所述可变电容Ci的另一端连接所述电源输入端Vi的接点为B,所述电阻R1连接所述接点A和所述接点B。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于利用米勒电容特性的车载电源启动电路，其特征在于：所述可变电容Ci的一端、所述电阻R3和所述N沟道MOSFET管的栅极相连接的接点为C，所述电源启动电路还包括连接所述接点A和所述接点C的电阻R2。

4.根据权利要求3所述的一种基于利用米勒电容特性的车载电源启动电路，其特征在于：所述MOSFET管的内部还包括寄生电容Cgd，所述可变电容Ci远远大于寄生电容Cgd。

5.根据权利要求4所述的一种基于利用米勒电容特性的车载电源启动电路，其特征在于：所述电阻R2和所述电阻R3需满足电流Vi/(电阻R2+电阻R3)为微安级。

6.根据权利要求5所述的一种基于利用米勒电容特性的车载电源启动电路，其特征在于：电阻R3＞＞电阻R2＞＞电阻R1。