【经验】单火线开关MOS取电TINA仿真及波形(二)

2019-07-28 世强

目前主流的单火线产品是使用PI的低静态电流ACDC芯片配合MOS取电电路完成。MOS取电电路一般使用分立元器件搭建,通过调整阻容以及齐纳管参数来达成控制时序,调试起来有一定难度。现将该模块电路的原理图在TINA仿真环境下搭建,输出波形供大家参考,协助工程师在单火设备中的设计。


本文将结合波形时序简要阐明单火线MOS取电的工作原理,并对部分元件的参数选择提供参考意见。

以下是仿真的样例原理图:

下面简要阐述该电路工作原理,主要是依靠由OP1作为一个迟滞比较器,通过比较输出电容C2两端经Z1和R7分压后的电压(同相输入端) 和 LDO输出端经R5和R6分压后的电压(反相输入端)。同相输入端电压较高时说明C2两端的电压过高,此时输出高电平使MOS导通,MOS两端基本无电压,停止取电;同相输入端电压较低时,说明C2电压过低,此时输出低电平关断MOS,这时MOS两端将会产生压降,这个压降将会给C2两端充电。


为了避免MOS过于频繁的开关,通过三极管T2来引入一个迟滞比较的功能,三极管T2的通和断将会改变反相输入端的电压,具体时序将结合波形阐述。

MOS取电部分一般经过以下几个阶段:

1.启动:初始状态下,C2两端(V_OUT)没有电压,运放不工作,即输出低电平,MOS关断,开始第一次充电。正常情况下,LDO的输出电压将会建立起来,而这时三极管T2处于关断状态,反相输入端电压为3.3V。经过10ms左右,C2两端的电压值减去稳压管的电压也就是IN+的电压会逐渐上升,直到超过3.3V,这时运放将输出高电平,开启mos,启动阶段完成;

2.放电:启动完成后,进入放电阶段,运放输出的是高电平。T2导通,反相输入端的电压是R5和R6分压所得到的,即为2.2V。这段时间内后级负载由C2供电,C2的电荷释放从而两端电压下降。直到C2的电压减去稳压管的电压(也就是IN+电压)低于2.2V时,运放输出再次翻转,放电阶段结束;

3.充电:放电阶段结束后,将进入充电阶段,此时工作状态和启动阶段类似,只是工作的初始点并非零电压。

此后将会进入充电和放电的循环震荡之中,此为正常工作情况。

根据以上经验,在几个关键器件选型时有以下建议:

1.    MOS的开关门限值不宜过小,否则会导致启动异常;

2.    运放建议选择耐压18V以上的轨到轨低功耗型号,推荐圣邦微电子-低功耗运放-SGM8271。轨到轨功能可以保证输出的低电平不会导致MOS的误开通;

3.    LDO推荐选择低功耗型,并且有较低的使能阈值,易于启动。推荐圣邦微电子-低功耗LDO-SGM2040

 

仿真波形仅供参考,和实际情况会有一定出入。如果需要该仿真原理图,请联系世强。


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