限流软启动电路设计

上一篇文章中，当使用固定的电阻限流时，电流大小受VCin和VCL的差影响，安全上电瞬间的电流是最大的，随后电流按指数曲线逐渐变小。电阻值需要保证安全上电瞬间，最大电流也不会超过设定值ISET。随后的电流就更小于ISET。这固然安全，但是也会造成电容CL充电过慢，后一级电路得到足够电压用时太长。

如果可以把电流始终限制在ISET以下，可以去掉限流电阻，让电流保持略小于ISET，快速充电。如下图，电流曲线的积分为VCL，左右两图的阴影面积大小相同，可以看出，电容CL得到相同的电压时，限流电路充电时间t2明显小于固定电阻充电时间t1。

在电源与PMOS之间串联一个小电阻R4，就可以得到限流电路：

设R4电阻值为R，流过电阻的电流为I。把比较器的反相输入端接在R4与PMOS之间，则反相输入端的电压：

同相输入端接设置电压VSET。开关闭合瞬间，I非常大，uN很小，uP > uN，PMOS不导通。由于PMOS不导通，所以I几乎为0，uN≈VCC，uP < uN，PMOS导通。此时I非常大，uN很小，uP > uN，PMOS不导通。以此类推，可以看出PMOS在导通与截止状态间迅速切换，控制着电流的大小。令uN=uP，可得设定电流与参考电压的关系：

限流软启动电路比电阻+并联开关软启动方案为电容CL充电的速度快，由于R4的存在，也略微增大了稳态时的能量损耗，此电阻的阻值很小，我用的是0.2欧姆。下图是它的效果波形截图，黄色是电流采样电路的输出，通过公式I=2V可以计算出浪涌电流的大小。蓝色是负载电容的电压。

电流不超过2A，保持在最大值约11mS，然后极速下降。电流在最大值期间，VCL匀速上升。

这几篇文章讲述的软启动方式可以相互配合，实现更好的软启动效果。如下图是限流软启动电路与电阻+并联开关软启动电路配合使用的效果，用限流的方式代替固定电阻，用电阻+并联开关消除电阻上稳态时的能量损耗。