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,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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