一种可线性输出的电路
技术领域
本实用新型设计电路设计技术领域，特别是一种可线性输出的电路。
背景技术
随着电子技术的发展，利用各种开关器件进行控制输出的电路层出不穷，其中MOS管由于开关速度快，所需驱动功率低、体积小、价格便宜等优点在很多场合已经开始取代继电器等大型功率器件，广泛应用在各种大功率电路中。但由于MOS管米勒平台的限制，为了降低其自身的功耗，往往会通过缩短米勒平台的时间，快速打开MOS管来实现其开关的功能。然而在实际应用中，由于MOS管打开时间果断，从而导致MOS管打开的瞬间冲击电流过大，从而使输入源过载，导致整体电源系统误动作并且关断系统的状态。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种简单的可线性输出的电路，兼具MOS管的各项优点从而达到电源正常工作的目的。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种可线性输出的电路，包括直流输入端口±IN、外接测试源+、外接测试源地、输出Vin端口、输出Vout、输出Vout地、保险丝、DC-DC转换器、第一电容器、开关、第一电阻器、第二电阻器、正逻辑光耦、MOS管、稳压管、第二电容器、第三电阻器、第四电阻器、第三电容器。
具体的，其中直流输入端口+IN与保险丝串联后与DC-DC转换器的+IN管脚相连，直流输入端口-IN与DC-DC转换器的-IN管脚相连，DC-DC转换器的+OUT管脚与第一电容器的a端、正逻辑光耦的c端相连，DC-DC转换器的-OUT管脚与第一电容器的b端、正逻辑光耦的e端、第三电容器的b端、输出Vout地相连，外接测试源+依次串联开关、第一电阻器和第二电阻器后与正逻辑光耦的a端相连，外接测试源地与正逻辑光耦的b端相连，正逻辑光耦的d端与第四电阻器的b端相连，第四电阻器的a端与MOS管的a端、稳压管的b端、第二电容器的b端、第三电阻器的b端、第三电容器的a端相连，输出Vin端口与MOS管的b端相连，MOS管的c端与稳压管的a端、第二电容器的a端、第三电阻器的a端、输出Vout端口相连。
具体的，外接测试源端口为+28VDC的直流输入源，输出Vin端口为MOS管前端的电压值，输出Vout端口为MOS管导通后的输出电压值。
所述MOS管的型号为FDL100N50F，MOS管的a端栅极G，b端是漏极D，c端是源极S。
所述稳压管的型号是JBZX49C15，稳压管的a端是阳极，b端是阴极。
所述正逻辑光耦的型号是FOD3120，正逻辑光耦的 a端是输入的正端，b端是输入的负端，c端是供电端口，d端是输出的正端，e端是输出的接地端。
一种可线性输出的电路，兼具MOS管的各项优点从而达到电源正常工作的目的，适用于MOS管工作在可线性输出的电路，能通过在MOS管的G、S端之间增加RC延时电路来控制MOS管打开的速度，延长MOS管米勒平台时间，使MOS管工作在米勒平台的一个线性区域中，从而进一步有效抑制受控输出端的冲击电流，适用于抑制输出冲击电流过大导致模块误动作的状况，是一种可线性输出的电路。
附图说明：
图1是本实用新型一种可线性输出的电路的原理图。
图2是FDL100N50F安全工作区域曲线图。
图中，1-保险丝，2-DC-DC转换器，3-第一电容器，4-开关，5-第一电阻器，6-第二电阻器，7-正逻辑光耦，8-MOS管，9-稳压管，10-第二电容器，11-第三电阻器、12-第四电阻器、13-第三电容器。
具体实施方式
下面结合附图及实例对本实用新型做进一步解释说明。
如图1所示的一种可线性输出的电路，包括直流输入端口±IN、外接测试源+、外接测试源地、输出Vin端口、输出Vout、输出Vout地、保险丝1、DC-DC转换器2、第一电容器3、开关4、第一电阻器5、第二电阻器6、正逻辑光耦7、MOS管8、稳压管9、第二电容器10、第三电阻器11、第四电阻器12、第三电容器13。
具体的，其中直流输入端口+IN与保险丝1串联后与DC-DC转换器2的+IN管脚相连，直流输入端口-IN与DC-DC转换器2的-IN管脚相连，DC-DC转换器2的+OUT管脚与第一电容器3的a端、正逻辑光耦7的c端相连，DC-DC转换器2的-OUT管脚与第一电容器3的b端、正逻辑光耦7的e端、第三电容器13的b端、输出Vout地相连，外接测试源+依次串联开关4、第一电阻器5和第二电阻器6后与正逻辑光耦7的a端相连，外接测试源地与正逻辑光耦7的b端相连，正逻辑光耦7的d端与第四电阻器12的b端相连，第四电阻器12的a端与MOS管8的a端、稳压管9的b端、第二电容器10的b端、第三电阻器11的b端、第三电容器13的a端相连，输出Vin端口与MOS管8的b端相连，MOS管8的c端与稳压管9的a端、第二电容器10的a端、第三电阻器11的a端、输出Vout端口相连。
具体的，外接测试源端口为+28VDC的直流输入源，输出Vin端口为MOS管8前端的电压值，输出Vout端口为MOS管8导通后的输出电压值。
所述MOS管8的型号为FDL100N50F，MOS管8的a端栅极G，b端是漏极D，c端是源极S。
所述稳压管9的型号是JBZX49C15，稳压管9的a端是阳极，b端是阴极。
所述正逻辑光耦7的型号是FOD3120，正逻辑光耦7的 a端是输入的正端，b端是输入的负端，c端是供电端口，d端是输出的正端，e端是输出的接地端。
一种可线性输出的电路原理为：
直流输入端口+IN正常，当外接测试源的开关4闭合时，正逻辑光耦7的d端输出高电平，MOS管8导通，输出Vout开始对外输出；
当外接测试源的开关4打开时，正逻辑光耦7的d端输出低电平，MOS管8截止，输出Vout对外无输出。
在MOS管8导通的瞬间，输出Vout端开始给负载端的电容（图中为画出）充电，当该冲击电流过大时会导致输出Vin前端电路过载。此时，通过在MOS管8的G、S端之间增加RC延时电路延长MOS管8米勒平台时间来控制MOS管8打开的速度，近而实现抑制后端冲击电流的目的。
附图中MOS管8的型号为FDL100N50F，第四电阻器12的型号为RM3216KB470FT，第三电容器13的型号为X2-275VAC-0.22μF。电路通过第四电阻器12和第三电容器13来延长MOS管8的米勒区域时间，电路中第三电阻器11和第二电容器10主要起保护作用。
第一MOS管8的参数如下：
PD：2500W；
VDSS：500V；
IDM：400A；（ID：50A）
RDS (on)：43mΩ；
工作温度范围为：-55℃～+150℃；
安全工作区域曲线图如附图2所示。
该电路中各参数计算过程如下：
TJM-TS=PDM×(ZθJC(t)+ ZθCS).。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（公式一）
其中
TJM代表MOS最高结温，一般为150℃；
TS代表散热器温度；
PDM代表MOS最大功耗；
ZθJC代表MOS功率内部结到外壳之间的热阻;
ZθCS代表MOS功率外壳到散热器之间的热阻;（绝缘垫K10一般为1.3℃/W）
假设散热器温度为常温，则
150℃-25℃=PDM×(1.3+0.045℃/W)得到 PDM =93W；
在MOS米勒导通期间，因为其ID电流为恒定值，VDS电压为线性下降到零，因此其功耗PDM =ID×VDS/2= ID×311/2= ID×155.5，将PDM =93W代入，计算出
ID =93/155.5≈0.6A。（此电流为米勒最大电流）
ID t=C1U.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（公式二）
其中
ID代表MOS导通电流；
t代表电容充电时间；
C1代表MOS开关控制电路后端所接的电容容值；
U代表电容电压；
如果在MOS开关控制电路后端接有2只470μF的电容，因此可以计算出导通时间：
t = C1U/ID=2×470μF×311V÷0.6A=487ms
t=(U×Rdrive×C2)÷(Vdrive-Vpl) .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（公式三）
其中
U代表电容电压；
Rdrive代表MOS栅极驱动电阻；
C2代表MOS栅极对电源地之间电容容值；
Vdrive代表MOS栅极最高驱动电压;
Vpl代表MOS栅极米勒电压；
假设C2为0.22μF，则可以根据公式三，计算出
Rdrive=(Vdrive-Vpl) ×t÷U÷C2=(16V-5V) ×487 ms÷311V÷0.22μF≈78K
此电路需注意MOS管的选型，当MOS管处于线性工作状态，MOS管设计选型除了考虑PD、VDS和ID三个指标是否满足设计要求外，还需要考虑其安全工作区域（SOA）及散热是否满足设计要求。在满足条件的情况下，优先选择安全工作区域较宽的MOS管。如果利用MOS管的线性区域来抑制浪涌电流的话，在安全工作区满足的前提下，还需要考虑MOS的温升是否满足计算要求。
