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  • PMOS用于電源開關應用解析
    • 發布時間:2022-07-28 19:40:04
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    PMOS用于電源開關應用解析
    pmos電源開關
    PMOS 和 NMOS 哪個更適合用于電源開關這種場合?大部分都是從工藝,導通電阻 Rds 來解釋,但隨著半導體工藝的進步,現今的 PMOS 與 NMOS 之間差距已經不大了,從 SOT-23 的封裝來看,兩者的大小也是差不多的。個人覺得,PMOS 用于電源開關更多是為了方便控制。
    PMOS用于電源開關應用
    上電控制:
    軟件控制系統上電、下電、不同模式之間切換,一般通過控制 NMOS 進而 PMOS 開關;
    PMOS 電源開關
    此種設計方式也可以用于多種模式之間的切換,通過不同模式來操作 NMOS ,一路 NMOS 的開關決定了一個模式,從而打開 PMOS 。
    電源開關選擇 PMOS (上圖Q1) 的原因:
    因為 PMOS 是 Vgs < 0 時,D、S 之間導通,而 PMOS 的源極 (S) 經常接著是要通過的電壓,比如電池的 3.7V~4.2V,這樣只需柵極 (G) 的電壓一定范圍小于源極的電壓,PMOS 就可以導通,經常使用如上圖,通過一個 NMOS 下拉到地,打開 PMOS。
    而如果采用 NMOS 作為電壓的開關的話,困難就比較大,因為 NMOS 的開啟電壓Vgs = (Vg-Vs) > 0,就要求 NMOS 的柵極電壓要大于源極的電壓,
    這樣在一個系統下,經常是降壓比較多的,就不容易找到一個比連接 NMOS 的源極還跟高的電壓,所以導通電壓常用 PMOS。采用 NMO S也是可以的,只是不如 PMOS 方便控制。
    電池防反接:
    如下圖:上電瞬間,PMOS 管的寄生二極管導通,系統形成回路,源極 S 的電位大約為 Vbat-0.6V,而柵極 G 的電位為0,MOS管的開啟電壓極為:Ugs = 0 -(Vbat-0.6),柵極表現為低電平,Vgs < 0,PMOS 的 DS 導通,系統通過 PMOS 的 DS 接入形成回路。
    PMOS 電源開關
    PMOS 電源開關
    如上圖,USB 上電與 Battery 供電的切換。PMOS Q1 柵極接一個下拉電阻,防止 MOS 管柵極處于懸空,在電池供電的模式,PMOS 的柵極穩定提供一個低電平,保證 Vgs < 0,打開 MOS 管,形成完整回路。
    模塊電源開關:
    一些在低功耗場景,或者說設備(或者IC)只有在工作的時候才上電,空閑狀態斷開電源,也可以選用 PMOS 來開關,如下圖:
    PMOS 電源開關
    圖,PMOS 的源極(S)接模塊的輸入電源,漏極(D)接模塊的電源,當需要模塊上電工作的時候,通過主控(MCU)在 PMOS 稍微柵極(G)設置一個低電平輸出,使得 PMOS 的開啟電壓 Vgs = Vg - Vs < 0,打開 PMOS ,模塊上電。
    通過這樣的切換,可以避免外接模塊始終處于上電狀態,而是需要進入工作狀態才上電,靈活控制模塊的上電下電。
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