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PMOS分立負載開關電路圖文介紹
  • 發布時間:2023-05-25 19:47:02
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PMOS分立負載開關電路圖文介紹
負載開關是用於開啟和關閉係統中的電源軌的電子繼電器。負載開關可用於多種不同的應用,包括但不限於:
-配電
-上電時序控製和電源狀態轉換
-減小待機模式下的漏電流
-控製上電時間,減少浪湧電流
-控製下電時間,避免下電太慢導致其他問題
前麵3條是負載開關的核心,後麵兩條不是所有的負載開關都具有的。
PMOS分立負載開關電路
下圖是一個非常簡單的分立負載開關電路,隻需要用到一個PMOS管和一個GPIO信號,GPIO連接到MOS管的柵極。當GPIO為高電平時,MOS管關閉。當GPIO為低電平的時候,MOS管打開。
PMOS 分立 負載開關
這個電路最大的優點就是簡單,那它的缺點是什麽呢?
下麵來看看上電過程中這個電路的實際表現,如下圖:可以看到在開關打開過程中,輸入電源出現了較大的跌落。
PMOS 分立 負載開關
這是因為在開關打開瞬間,輸出電容會導致較大的浪湧電流,從而導致輸入電源瞬間跌落。上麵的電路中,日韩国产成人已經讓輸入電容取值是輸出電容的10倍,如果輸入電容更小,輸出電源跌落會更大。
電源電壓跌落隻是不好的結果,根本點是浪湧電流。為了方便看出浪湧電流的大小,日韩国产成人先將1Ω負載電阻去掉,然後觀察到開關導通過程中的表現如下:
PMOS 分立 負載開關
可以看出,僅4.7uF的電容,就會產生將近2A的浪湧電流。而浪湧電流大小是跟電容值成正比的。如果輸出電容增大,浪湧電流可能會更大。(INRUSH=CLOAD*dV/dt)
大的浪湧電流會導致輸入電源電壓下降、如果該輸入電源還給其他模塊供電,可能會導致其他模塊因為低壓導致複位。另外大的浪湧電流也可能導致芯片\連接器\PCB等過流發熱損壞。
另外用PMOS作為開關還有一個缺點,輸入電壓最大值有限製,如下圖,Vgate-VIN要小於VGS(th),比如VGS(th)min=-1V,Vgate=3.3V,則VIN不能超過4.3V,否則MOS將會一直打開,無法關閉。
PMOS 分立 負載開關
上述電路可以在MOS管柵極串聯一個電阻來降低浪湧電流,如下圖:
PMOS 分立 負載開關
串聯電阻與GS之間的電容組成RC電路,可以MOS管的開關時間變長,從而使輸出電壓上升速度變慢,根據IINRUSH=CLOAD*dV/dt,dt增大,IINRUSH會減小。
實際測試結果如下:
PMOS 分立 負載開關
可以看出,加了20k串阻後,電壓跌落很小。在PMOS的柵極上增加串阻有助於增加輸出的上升時間,同時也增加了PMOS關閉時的下降時間。對於需要快速釋放輸出負載以加快係統運行的係統來說,這可能是一個缺點。
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