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【編者按】本文從PMOS管應用進行講解,通過原理介紹、寄生參數,選型再結合項目實戰的詳細過程,剖析NMOS管在實戰中的作用,讓工程師學到更多的NMOS管知識。
一、原理介紹
如上圖,PMOS管是壓控型器件,|Vgs|電壓大于|Vth|電壓時,內部溝道在場強的作用下導通,|Vgs|電壓小于|Vth|電壓時,內部溝道截止;
|Vgs|電壓越高,內部場強越大,導通程度越高,導通電阻Ron越小,注意,|Vgs|電壓不能超過芯片允許的極限電壓;
說明:PMOS管一般作為高端驅動器件,源級S接電源正極。
二、寄生參數
1、寄生二極管
使用時,要特別注意內部寄生二極管,如果接反,將導致無法關閉PMOS管;另外,某些場合可以巧用寄生二極管,比如做防反接使用時,詳情請閱讀后面的內容。
2、寄生電容
使用時,要特別注意GS管腳的寄生電容Cgs,控制PMOS管的導通與截止,本質上是控制Cgs電容的充放電;
如果要求PMOS快速導通與截止,此時需要驅動源能夠提供足夠大的驅動電流,以提供Cgs電容的瞬間充放電;
如果僅僅作為開關使用,可以串電阻,以減小Cgs的充放電電流,此時,對驅動源的要求就不高,單片機的IO口(推挽輸出時,可以提供20mA的驅動電流)可以直接驅動。
三、選型
1、常用型號:AO3401A,AO3415A,AOD403等,型號很多,可以根據需求合理選擇;
2、選型依據
①、Ids電流,導通電阻Ron越小,允許的Ids越大;
②、開關速率,詳看手冊的打開、保持、關閉時間;
③、Vgs開啟電壓,驅動電壓,極限電壓;
④、Vds極限電壓;
⑤、封裝尺寸;
四、項目實戰
1、防反接
設計說明:
1、巧妙利用內部寄生二極管。上電時,通過內部寄生二極管,|Vgs|電壓大于|Vth|電壓,PMOS管完全導通;
2、R29,R31:電阻分壓,調整|Vgs|電壓,|Vgs|電壓盡量大,這樣,Ron越小,壓降越小,損耗越低;
3、D5、穩壓二極管,防止|Vgs|電壓超過極限電壓。
2、高端開關
設計說明:
1、如果VIN電壓小于單片機IO口電壓,可以去掉U6,直接控制U5;
2、R10,R12:電阻分壓,調整Vgs電壓,|Vgs|電壓盡量大,這樣,Ron越小,壓降越小,損耗越低;
3、R12同時起到限流作用,U6導通時,Cgs寄生電容通過R12充電,避免過大的充電電流流過U6,出現大批量生產時,MOS管被擊穿的現象;
4、R16同樣起到限流作用,單片機輸出低電平時,Cgs寄生電容通過R16放電,避免過大的放電電流流過單片機的IO口,出現大批量生產時,單片機IO口被擊穿的現象;
5、F2是PTC可恢復保險絲,起到限流、短路保護的作用。
五、小結
PMOS管是驅動電路常用的器件,使用時根據需求合理選擇型號,應用時注意內部寄生參數,極限參數,提高產品的可靠性。
PMOS管涉及的知識點很多,本文只是簡要的介紹了下,僅僅起到拋磚引玉的作用,日后設計過程中,需要不斷的總結經驗,溝通交流,以達到真正的理解,靈活運用。
作者介紹:劉工程師(筆名),在軟硬件技術上有10年的經驗,在單片機的經驗更是突出,解決過多個單片機難題,可接單片機和軟件開發等項目。目前在開講單片機的教學,教程會在我愛方案網更新,敬請期待!公眾號【硬件家園 】
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