如何控制电源dV/dt上升时间同时限制通过控制FET的功率损耗

电源上的高 dV/dt 上升时间会导致下游组件出现问题。在具有大电流输出驱动器的24V供电工业和汽车系统中尤其如此。该设计思想描述了如何控制上升时间，同时限制通过控制FET的功率损耗。

限制上升时间

对于许多系统而言，一个简单的pFET电路和相关元件就足以限制电源的上升时间。但是，当电流达到8A及以上时，R德森的pFET会导致系统中的热量上升。具有较低 R 的 nFET德森是一个不错的选择。

MAX16127为3mm × 3mm nFET控制器，设计用于过压保护。它还可用于控制电源电压的斜坡。该保护电路上的电源良好/FLAG输出使其能够在受控电压为输入电压的90%时使能下游器件，而与输入电压无关。与设置固定导通电压或延迟时间相比，此功能是一个很好的改进，特别是在输入电压可以在很宽范围内变化的工业和汽车系统中。

图1中的电路显示了用于VIN的基本配置在.MAX16127的GATE引脚为电流输出电路，来自内部电荷泵。它将 nFET 晶体管的栅极驱动至比 nFET 源极高约 10V 的电压。GATE上的附加电容可用于控制nFET栅极电压的上升时间，并且电容的值可以根据所需的压摆率进行调整。在本例C1中，显示的是220nF电容。电阻R2 （1kΩ）与C1串联。R2隔离C1，因此当MAX16127在过压或故障情况下关断时，关断时间很快。

当栅极斜坡时，nFET将处于其线性区域。因此，如果所有下游电路在斜坡上升时开始工作，则可以看到大量的功耗。MAX16127的/FLAG引脚用作下游驱动器和电源的使能引脚。图2和图3显示了/FLAG使能信号如何及时移出V。在更改，始终启用当 V供应处于 V 的 90%在.使用/FLAG作为使能时，您只需担心在一切正常时调整最后10%的nFET大小。

MAX16127的GATE引脚标称电流为180μA，使用公式计算栅极驱动上升时间：I = C dV/dT。使用所示的220nF电容可获得约0.82V/ms的dV/dT。图 2 显示 V供应在大约40ms内斜坡上升至30V，这接近我们的预期，因为栅极驱动呈线性斜坡上升。

该电路还使用电阻R5和R6提供标准过压保护，并使用电阻R3和R7提供欠压锁定。

图1.上升时间控制电路原理图

图2.30V V 的波形和/FLAG行为在.

图3.18V V 的波形和/FLAG行为在.

确定场效应管的尺寸

在本例中，我们使用 90% /FLAG 来实现 10A 的下游负载。假设 V 上最大为 30V在，我们需要调整 FET 的大小，以便它可以处理平均功率为 VSUPPLY在大约 4ms 内从 27V 斜坡上升到 30V。平均功率将为 1/2 （VIN - VOUT） × I 或 1.5V × 10A = 15W，但持续时间很短。大多数功率 FET 数据手册都有一个安全工作区 （SOA） 图，其中显示 VDS与时间叠加的当前相比。检查 SOA 以调整 FET 的大小。

审核编辑：郭婷