1 简介

缓启电路的供电是由一个PMOS控制通断的，软启动的设计是让PMOS的导通时间变缓，电路上的做法是在PMOS的栅极和源极之间接一个合适的电容，PMOS的导通时间就会变缓。

2 案例分析

下面用来讲解的电路，以5V的电压为例，一般控制1A左右的电流的通断，已经大批量使用：

• 在设计时，只要增加一个电容（C1），一个电阻（R2），就可以实现软开启（soft start）功能。
• 电容C1、电阻R2实现软开启（soft start）功能。软开启，是指电源缓慢开启，以限制电源启动时的浪涌电流。在没有做软开启时，电源电压的上升会比较陡峭。
  
• 没有做软开启时，电源电压上升沿比较陡峭。加入软开启功能后，电源开关会慢慢打开，电源电压也就会慢慢上升，上升沿会比较平缓。
  
• 加入软开启功能，电源电压上升沿比较平缓。浪涌电流可能会令电源系统突然不堪重负而掉电，导致系统不稳定。严重的可能会损坏电路上的元器件。
  
• 浪涌电流时常导致系统不稳定，并可能损坏电路元器件。
  电源上电过快过急，负载瞬间加电，会突然索取非常大的电流。比如在电源电压是5V，负载是个大容量电容的时候，电源瞬间开启令电压瞬间上升达到5V，电容充电电流会非常大。如果同样的时间内电源电压只上升到2.5V，那么电流就小得多了。下面从数学上分析一下。
  电量 = 电容容量 * 电容两端的电压，即：
  Q = C * U
  同时 电量 = 电流 * 时间，即：
  Q = I * t
  所以电流：
  I = (CU) / t
  从公式可以看出，当电容容量越大，电压越高，时间越短，电流就会越大，从而形成浪涌电流。
  大电容只是形成浪涌电流的原因之一，其他负载也会引起浪涌电流。

2.1 电路说明

电源开关电路，尤其是MOS管电源开关电路，经常用在各“功能模块”电路的电源通断控制，如下框图所示：

2.2 原理分析

• 控制电源开关的输入信号 Control 为低电平或高阻时，三极管Q2的基极被拉低到地，为低电平，Q2不导通，进而MOS管Q1的Vgs = 0，MOS管Q1不导通，+5V_OUT 无输出。电阻R4是为了在 Control 为高阻时，将三极管Q2的基极固定在低电平，不让其浮空。
  
• 当电源 +5V_IN 刚上电时，要求控制电源开关的输入信号 Control 为低电平或高阻，即关闭三极管Q2，从而关闭MOS管Q1。因 +5V_IN 还不稳定，不能将电源打开向后级电路输出。此时等效电路图如下：
  此时电源 +5V_IN 刚上电，使MOS管G极与S极等电势，即Vgs = 0，令Q1关闭。
• 电源 +5V_IN 上电完成后，MOS管G极与S极两端均为5V，仍然Vgs = 0。
• 此时将 Control 设为高电平（假设高电平为3.3V），则
  
  三极管Q2的基极为0.7V，可算出基极电流Ibe为：
  (3.3V - 0.7V) / 基极电阻R3 = 0.26mA
  三级管Q2饱和导通，Vce ≈ 0。电容C1通过电阻R2充电，即C1与G极相连端的电压由5V缓慢下降到0V，导致Vgs电压逐渐增大。
  MOS管Q1的Vgs缓慢增大，令其缓慢打开直至完全打开。最终Vgs = -5V。
  利用电容C1的充电时间实现了MOS管Q1的缓慢打开（导通），实现了软开启的功能。
  MOS管打开时的电流流向如下图所示：
  
  电源打开后，+5V_OUT 输出为5V电压。此时将 Control 设为低电平，三极管Q2关闭，电容C1与G极相连端通过电阻R2放电，电压逐渐上升到5V，起到软关闭的效果。软关闭一般不是我们想要的，过慢地关闭电源，可能出现系统不稳定等异常。过程如下图。
  

3 电路参数设定说明

调整C1、R2的值，可以修改软启动的时间。值增大，则时间变长。反之亦然。
如果不想使用软开启功能，直接不上件电容C1即可。
使用原理图中所标型号的MOS管（WPM2341A-3/TR），通过的电流最好不要超过1.75A，留至少30%的余量，并且要注意散热。余量是否足够，跟MOS管的温度有关，应用时要注意做好实验验证。因为下图中该MOS管的数据手册说它超过2.5A会损坏。