新聞中心

EEPW首頁(yè) > 電源與新能源 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > PMOS開關(guān)管的選擇與電路圖

PMOS開關(guān)管的選擇與電路圖

作者: 時(shí)間:2011-08-28 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
首先要進(jìn)行的選擇,有兩大類型:N溝道和P溝道。在功率系統(tǒng)中,可被 看成電氣開關(guān)。當(dāng)在N溝道MOSFET的柵極和源極間加上正電壓時(shí),其開關(guān)導(dǎo)通。導(dǎo)通時(shí),電流可經(jīng)開關(guān)從漏極流向源極。漏極和源極之間存在一個(gè)內(nèi)阻,稱為導(dǎo)通電阻RDS(ON)。必須清楚MOSFET的柵極是個(gè)高阻抗端,因此,總是要在柵極加上一個(gè)電壓。這就是后面介紹電路圖中柵極所接電阻至地。如果柵極為懸空,器件將不能按設(shè)計(jì)意圖工作,并可能在不恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻導(dǎo)通或關(guān)閉,導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生潛在的功率損耗。當(dāng)源極和柵極間的電壓為零時(shí),開關(guān)關(guān)閉,而電流停止通過(guò)器件。雖然這時(shí)器件已經(jīng)關(guān)閉,但仍然有微小電流存在,這稱之為漏電流,即IDSS。
PMOS開關(guān)管的選擇與電路圖

第一步:選用N溝道還是P溝道

為設(shè)計(jì)選擇正確器件的第一步是決定采用N溝道還是P溝道MOSFET。在典型的功率應(yīng)用中,當(dāng)一個(gè)MOSFET接地,而負(fù)載連接到干線電壓上時(shí),該MOSFET就構(gòu)成了低壓側(cè)開關(guān)。在低壓側(cè)開關(guān)中,應(yīng)采用N溝道MOSFET,這是出于對(duì)關(guān)閉或?qū)ㄆ骷桦妷旱目紤]。當(dāng)MOSFET連接到總線及負(fù)載接地時(shí),就要用高壓側(cè)開關(guān)。通常會(huì)在這個(gè)拓?fù)渲胁捎肞溝道MOSFET,這也是出于對(duì)電壓驅(qū)動(dòng)的考慮。

第二步:確定額定電流

第二步是選擇MOSFET的額定電流。視電路結(jié)構(gòu)而定,該額定電流應(yīng)是負(fù)載在所有情況下能夠承受的最大電流。與電壓的情況相似,設(shè)計(jì)人員必須確保所選的MOSFET能承受這個(gè)額定電流,即使在系統(tǒng)產(chǎn)生尖峰電流時(shí)。兩個(gè)考慮的電流情況是連續(xù)模式和脈沖尖峰。該參數(shù)以FDN304P管DATASHEET為參考,參數(shù)如圖所示:

PMOS開關(guān)管的選擇與電路圖

在連續(xù)導(dǎo)通模式下,MOSFET處于穩(wěn)態(tài),此時(shí)電流連續(xù)通過(guò)器件。脈沖尖峰是指有大量電涌(或尖峰電流)流過(guò)器件。一旦確定了這些條件下的最大電流,只需直接選擇能承受這個(gè)最大電流的器件便可。

選好額定電流后,還必須計(jì)算導(dǎo)通損耗。在實(shí)際情況下,MOSFET并不是理想的器件,因?yàn)樵趯?dǎo)電過(guò)程中會(huì)有電能損耗,這稱之為導(dǎo)通損耗。MOSFET在“導(dǎo)通”時(shí)就像一個(gè)可變電阻,由器件的RDS(ON)所確定,并隨溫度而顯著變化。器件的功率耗損可由Iload2×RDS(ON)計(jì)算,由于導(dǎo)通電阻隨溫度變化,因此功率耗損也會(huì)隨之按比例變化。對(duì)MOSFET施加的電壓VGS越高,RDS(ON)就會(huì)越??;反之RDS(ON)就會(huì)越高。對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō),這就是取決于系統(tǒng)電壓而需要折中權(quán)衡的地方。對(duì)便攜式設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),采用較低的電壓比較容易(較為普遍),而對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì),可采用較高的電壓。注意RDS(ON)電阻會(huì)隨著電流輕微上升。關(guān)于RDS(ON)電阻的各種電氣參數(shù)變化可在制造商提供的技術(shù)資料表中查到。

PMOS開關(guān)管的選擇與電路圖

第三步:確定熱要求

選擇MOSFET的下一步是計(jì)算系統(tǒng)的散熱要求。設(shè)計(jì)人員必須考慮兩種不同的情況,即最壞情況和真實(shí)情況。建議采用針對(duì)最壞情況的計(jì)算結(jié)果,因?yàn)檫@個(gè)結(jié)果提供更大的安全余量,能確保系統(tǒng)不會(huì)失效。在MOSFET的資料表上還有一些需要注意的測(cè)量數(shù)據(jù);比如封裝器件的半導(dǎo)體結(jié)與環(huán)境之間的熱阻,以及最大的結(jié)溫。

PMOS開關(guān)管的選擇與電路圖

器件的結(jié)溫等于最大環(huán)境溫度加上熱阻與功率耗散的乘積(結(jié)溫=最大環(huán)境溫度+[熱阻×功率耗散])。根據(jù)這個(gè)方程可解出系統(tǒng)的最大功率耗散,即按定義相等于I2×RDS(ON)。由于設(shè)計(jì)人員已確定將要通過(guò)器件的最大電流,因此可以計(jì)算出不同溫度下的RDS(ON)。值得注意的是,在處理簡(jiǎn)單熱模型時(shí),設(shè)計(jì)人員還必須考慮半導(dǎo)體結(jié)/器件外殼及外殼/環(huán)境的熱容量;即要求印刷電路板和封裝不會(huì)立即升溫。

通常,一個(gè)管,會(huì)有寄生的存在,該的作用是防止源漏端反接,對(duì)于而言,比起NMOS的優(yōu)勢(shì)在于它的開啟電壓可以為0,而DS電壓之間電壓相差不大,而NMOS的導(dǎo)通條件要求VGS要大于閾值,這將導(dǎo)致控制電壓必然大于所需的電壓,會(huì)出現(xiàn)不必要的麻煩。選用作為控制開關(guān),有下面兩種應(yīng)用:

PMOS開關(guān)管的選擇與電路圖

第一種應(yīng)用,由PMOS來(lái)進(jìn)行電壓的選擇,當(dāng)V8V存在時(shí),此時(shí)電壓全部由V8V提供,將PMOS關(guān)閉,VBAT不提供電壓給VSIN,而當(dāng)V8V為低時(shí),VSIN由8V供電。注意R120的接地,該電阻能將柵極電壓穩(wěn)定地拉低,確保PMOS的正常開啟,這也是前文所描述的柵極高阻抗所帶來(lái)的狀態(tài)隱患。D9和D10的作用在于防止電壓的倒灌。D9可以省略。這里要注意到實(shí)際上該電路的DS接反,這樣由附生導(dǎo)通導(dǎo)致了的功能不能達(dá)到,實(shí)際應(yīng)用要注意。

PMOS開關(guān)管的選擇與電路圖

來(lái)看這個(gè)電路,控制信號(hào)PGC控制V4.2是否給P_GPRS供電。此電路中,源漏兩端沒(méi)有接反,R110與R113存在的意義在于R110控制柵極電流不至于過(guò)大,R113控制柵極的常態(tài),將R113上拉為高,截至PMOS,同時(shí)也可以看作是對(duì)控制信號(hào)的上拉,當(dāng)MCU內(nèi)部管腳并沒(méi)有上拉時(shí),即輸出為開漏時(shí),并不能驅(qū)動(dòng)PMOS關(guān)閉,此時(shí),就需要外部電壓給予的上拉,所以電阻R113起到了兩個(gè)作用。R110可以更小,到100歐姆也可。

模擬電路相關(guān)文章:模擬電路基礎(chǔ)


電路圖符號(hào)相關(guān)文章:電路圖符號(hào)大全


上拉電阻相關(guān)文章:上拉電阻原理


關(guān)鍵詞: PMOS 開關(guān)管 MOSFET 二極管

評(píng)論


相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉