pmos开关电路,电路图原理详解-KIA MOS管
pmos开关电路
p沟道增强型mos管开关电路:
电路图显示了将 p 沟道增强型mos管用作开关的情况。可以看出,电源电压 VS施加在其源极端子 (S) 上,栅极端子提供输入电压 V i,而漏极端子通过电阻RD接地。
此外,从mos管的漏极端子通过RD获得电路V o的输出。在 p 型器件的情况下,传导电流将来自空穴,因此会从源极流向漏极 ISD,而不是从漏极流向源极(IDS) 与 n 型器件一样。
假设,只有mos管的栅极电压 VG的输入电压变低。这会导致mos管开启并为电流提供低(几乎可以忽略不计)电阻路径。
结果,大电流流过器件,导致电阻 RD上的电压降很大。这反过来导致输出几乎等于电源电压V S。接下来,考虑V i变高的情况,即当Vi 将大于器件的阈值电压(这些器件的 V T将为负值)。在这种情况下mos管将关闭并为电流提供高阻抗路径。这导致几乎为零的电流导致输出端子处的电压几乎为零。
p 沟道耗尽型mos管开关电路:
与此类似, p 沟道耗尽型mos管也可用于执行开关动作,如图所示。
该电路的工作原理与上述电路几乎相似,只是此处的截止区域为仅当 Vi = VG为正且超过器件的阈值电压时才会出现。
PMOS防电源反接电路
1、电源从左侧正常输入时:
当VCC有效时,PMOS的体二极管率先导通,随后S极的电压由先前的0V变成了(VCC-0.7),此时Vgs = 0 -(VCC-0.7)= -VCC+0.7。
一般PMOS的G极导通阀值为-1~2V,而绝大多数的电源电压差都要超过这个值。故Vgs超出G极导通阀值,Q1完全导通。
随着Q1完全导通,Q1的DS两端的电位差被拉低到 (此时的导通内阻 x 流过的电流),这个值一般都很小,远小于0.7V,Q1的体二极管被短路关断,并且Q1持续导通。
之后VCC向负载正常供电。负载的电压取决于MOS的压降,压降为 MOS的导通内阻 x DS电流。较小的导通内阻可获得很低的压降、很低的发热、很高的负载效率。因为MOS的导通内阻通常为几mΩ~几十mΩ,在几A的电流下压降仅仅0.0x ~ 0.xV,比肖特基二极管的0.3V更为高效。(并且二极管的压降并不是固定的,根据二极管的特性曲线得知,电流越大压降也会变得越大,所以现在的高效率电路都在用MOS来替代二极管,如DCDC的同步整流方案:省略了外部的二极管,降低了整体发热,提高了输出效率,提高了可输出电流,便于集成为单芯片转换器,减少了占地面积)
因为MOS的开通速度非常迅速,所以不用担心体二极管因电流过大造成损坏,器件的电流上升都有一个过程,而在过程刚开始的几ns,可能PMOS就已完全导通,体二极管之后就会被短路关断。
注意:图上的稳压管D1,是为了防止VCC>12V,造成MOS的G极损坏。分析电路时,可去掉稳压管来分析。
2、VCC和GND反接,电路保护:
因为Q1的体二极管反接,始终处于关断状态,即使负载为0Ω的通路,S极的电位也始终保持与G极相等,Q1始终处于关断状态。电路关断,起到电源反接保护的作用。
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