PMOS——用于电源开关浅析

前言:

1. 简介
在网上查了一些关于 PMOS 和 NMOS 哪个更适合用于电源开关这种场合,大部分都是从工艺,导通电阻 Rds 来解释,但随着半导体工艺的进步,现今的 PMOS 与 NMOS 之间差距已经不大了,从 SOT-23 的封装来看,两者的大小也是差不多的。个人觉得,PMOS 用于电源开关更多是为了方便控制。

2. 应用
2.1 上电控制:
软件控制系统上电、下电、不同模式之间切换,一般通过控制 NMOS 进而 PMOS 开关;

 

 

此种设计方式也可以用于多种模式之间的切换,通过不同模式来操作 NMOS ,一路 NMOS 的开关决定了一个模式,从而打开 PMOS 。

电源开关选择 PMOS (上图Q1) 的原因:因为 PMOS 是 Vgs < 0 时,D、S 之间导通,而 PMOS 的源极 (S) 经常接着是要通过的电压,比如电池的 3.7V~4.2V,这样只需栅极 (G) 的电压一定范围小于源极的电压,PMOS 就可以导通,经常使用如上图,通过一个 NMOS 下拉到地,打开 PMOS。而如果采用 NMOS 作为电压的开关的话,困难就比较大,因为 NMOS 的开启电压Vgs = (Vg-Vs) > 0,就要求 NMOS 的栅极电压要大于源极的电压,这样在一个系统下,经常是降压比较多的,就不容易找到一个比连接 NMOS 的源极还跟高的电压,所以导通电压常用 PMOS。采用 NMO S也是可以的,只是不如 PMOS 方便控制。

2.2 电池防反接:
如下图:上电瞬间,PMOS 管的寄生二极管导通,系统形成回路,源极 S 的电位大约为 Vbat-0.6V,而栅极 G 的电位为0,MOS管的开启电压极为:Ugs = 0 -(Vbat-0.6),栅极表现为低电平,Vgs < 0,PMOS 的 DS 导通,系统通过 PMOS 的 DS 接入形成回路。

 

 

 

 


如上图,USB 上电与 Battery 供电的切换。PMOS Q1 栅极接一个下拉电阻,防止 MOS 管栅极处于悬空,在电池供电的模式,PMOS 的栅极稳定提供一个低电平,保证 Vgs < 0,打开 MOS 管,形成完整回路。

2.3 模块电源开关:
一些在低功耗场景,或者说设备(或者IC)只有在工作的时候才上电,空闲状态断开电源,也可以选用 PMOS 来开关,如下图:

 

 

如上图,PMOS 的源极(S)接模块的输入电源,漏极(D)接模块的电源,当需要模块上电工作的时候,通过主控(MCU)在 PMOS 稍微栅极(G)设置一个低电平输出,使得 PMOS 的开启电压 Vgs = Vg - Vs < 0,打开 PMOS ,模块上电。通过这样的切换,可以避免外接模块始终处于上电状态,而是需要进入工作状态才上电,灵活控制模块的上电下电。

3. PMOS 参数
以罗姆的 RSU002P03 为例:

3.1 开启电压

 

 

如上图:Vgs 的范围为:-1.0~-2.5,Rds 的大小与 Vgs 的大小有关。

 

 


如上图:在常温下(25℃),Vgs 的开启电压为:2V。

使用一个器件,要数据手册与实际测量结合,才能尽可能减少出错。
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posted @ 2021-08-18 09:08  苍月代表我  阅读(5089)  评论(0编辑  收藏  举报