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。
>模块电源图片