该电路用Vref形成可调阈值,运放比较负载电容电压与该阈值,输出控制并联在限流电阻R两端的PMOS开关。启动初期限流电阻接入,抑制负载电容充电浪涌;负载电容电压升到阈值后PMOS导通,将限流电阻旁路,降低稳态损耗。电路如图示

软启动各环节工作原理如下:
一、Vref
Vref由TL431产生,经RW1接到可调电阻W1,W1中心抽头接运放同相端,该点作为Vset阈值。改变W1抽头位置可改变稳态阈值。
CW1并联在同相端与供电端之间,上电时同相端被拉向供电高电平,使运放初始输出高电平,PMOS先关断,限流电阻先接入。
TL431建立后,同相端经RW1和W1分压支路逐渐趋向抽头稳态电压,CW1同时滤除同相端高频噪声并带来过渡延时。
Vref支路应取自限流电阻之前的输入侧,否则启动初期负载电容电压为零时基准不能建立,阈值不确定。RW1限制基准分压支路电流,并影响CW1的充放电时间。
二、运放
运放同相端接Vset,反相端接负载电容电压V_CL。启动初期V_CL低于同相端电压,运放输出高电平,PMOS栅极被上拉而关断,限流电阻保持接入。
随着负载电容充电,V_CL上升;当V_CL高于同相端当前电压时,运放翻转为低电平,PMOS栅极被拉低而导通,限流电阻被旁路。稳态时V_CL高于Vset,运放保持低电平,PMOS持续导通。
若负载使V_CL跌到阈值以下,运放翻回高电平,PMOS关断,限流电阻重新接入,负载电容再次受限流充电。
该比较没有正反馈迟滞,阈值附近纹波和噪声可能引起反复翻转,CW1只起低通和延时作用,不构成真正迟滞。运放供电应与PMOS源极同电位,保证关断时栅极能被拉到足够高的电平;同相端和反相端电压还应在运放共模输入范围内。
三、限流电阻R
限流电阻R串联在主回路中,启动初期限制输入对负载电容VCL的充电浪涌,使初始充电电流由R和回路电阻决定。
随着负载电容电压上升,R两端压差减小,充电电流下降。当负载电容电压达到阈值、PMOS导通后,R被短接,稳态负载电流主要经PMOS流通,R的损耗基本消失。
R取值影响初始浪涌大小和充电时间;R越大,初始浪涌越小,但充电到阈值的时间越长。若负载存在持续电流,使负载电容电压达不到阈值,R会长期接入,稳态损耗增大,因此阈值和R需结合负载电流确定。
四、PMOS(Q1)
PMOS(Q1)的源极接输入高电位侧(+5V),漏极接负载电容侧(VCL),栅极经上拉电阻R1接源极,默认关断。PMOS并联在限流电阻R两端,关断时体二极管反偏,不会绕过限流电阻R,R正常限流。
运放输出低电平时,PMOS栅极被拉低,栅源电压为负,PMOS导通,将R短接,负载电容VCL经PMOS低阻回路继续充电。导通瞬间负载电容电压仍低于输入电压,回路电阻由R变为PMOS导通电阻和线路电阻,电流出现第二次阶跃;阈值越接近输入电压,第二次浪涌越小。稳态时PMOS持续导通,剩余损耗为导通电阻上的损耗。
若运放输出高电平,PMOS栅极被上拉至源极而关断,限流电阻R重新接入。
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