Microchip MIC24066 Buck 电源设计:什么是软启动?如何设计软启动时间?

一、什么是软启动(Soft Start)

在 DC-DC 降压电源(Buck converter)中,如果上电时立即全速导通,输出电容会像短路一样被瞬间充电,导致 输入浪涌电流过大,可能烧 MOSFET / 二极管,或者让上级电源掉压。

二、为什么要调软启动时间?

  • 时间太短:电流冲击大,可能触发过流保护。
  • 时间太长:上电速度慢,系统可能上电延迟,甚至影响同步启动的其它电源轨。

软启动的功能一般会集成在开关稳压器芯片里,我们以 Microchip MIC24066 开关降压稳压器举例。

软启动核心作用是通过控制输出电压缓慢上升,减少电路启动时的浪涌电流(inrush current),避免因启动瞬间电流过大对电源、稳压器芯片及下游负载造成冲击或损坏,同时保证输出电压平稳进入正常工作状态(无过冲、无电压骤升)。

MIC24066 专门配备了可编程软启动引脚(SS 引脚) ,用户可通过外部元器件调整软启动时间,适配不同负载对启动过程的需求(如感性负载、大电容负载等需更长软启动时间以抑制浪涌)。

三、如何设置 MIC24066 的软启动时间

MIC24066 的软启动时间通过在 SS 引脚与 AGND(模拟地)之间连接一个电容(记为Css 实现,电容容量直接决定软启动时间长短,具体设置步骤及计算方法如下:

1. 硬件连接原理

MIC24066 内部集成了一个固定的软启动电流源 Iss,当芯片启动时,内部电流源会对 SS 引脚的外部电容 Css 充电,电容电压逐渐上升,进而控制输出电压 Vout 以相同速率缓慢上升 —— 电容容量越大,充电时间越长,软启动时间也越长。


(图片来源于Microchip)

核心连接要求:仅需在 MIC24066 的 SS 引脚与 AGND 之间焊接一个符合容量计算结果的陶瓷电容,无需额外电阻或其他元器件。

2. 软启动时间计算公式

软启动时间与电容容量的关系公式:

C_{ss} = \dfrac{I_{SS} \times t_{SS}}{V_{REF}}

其中:

  • Css = 连接在 SS 引脚与 AGND 之间的电容值
  • Iss​ = 芯片内部提供的软启动充电电流(典型值= 1.3 µA)
  • tss = 目标软启动时间
  • VREF = 内部参考电压(典型值= 0.6 V)

若目标软启动时间 tss = 5ms,代入公式计算Css :

C_{ss} = \dfrac{1.3µA \times 5ms}{0.6 V} = \dfrac{1.3\times 10^{-6} \times 5\times 10^{-3}}{0.6 } \approx 10.8nF

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