詳解PMOS作電源開關(guān)電源電壓被瞬間拉低-KIA MOS管

PMOS管常作開關(guān)使用，如果負(fù)載是較大的容性負(fù)載，則在PMOS管開通瞬間，造成前級(jí)電源電壓跌落。如下面的示例：

圖1 PMOS作電源開關(guān)，開通瞬間前級(jí)電源電壓跌落

現(xiàn)象描述：

PMOS管打開時(shí)，會(huì)使前級(jí)電源VCC電壓跌落。VCC_3G并聯(lián)一個(gè)1000uf電容，初步判斷是mos管開啟瞬間充電電流引起，減小容值有比較小的改善，直接去掉后電壓才不會(huì)跌落，但是這個(gè)儲(chǔ)能電容又不能去掉，請(qǐng)問(wèn)有無(wú)改進(jìn)辦法？

其實(shí)，解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵，就在于降低大容量電容的充電速度。總的來(lái)說(shuō)，有以下辦法：

在1000uF與PMOS管之間串聯(lián)電阻或者在電容上面串聯(lián)電阻；

在PMOS管之前增加串聯(lián)電阻；

降低PMOS管的開通速度，包括在GS間并聯(lián)電容或者在GD間并聯(lián)電容；

在PMOS管與電容之間串聯(lián)電阻或者在電容上面串聯(lián)電阻

這種方法，其實(shí)就是降低電容的充電電流，從而減小前級(jí)電源電壓的跌落。根據(jù)串聯(lián)電阻的位置不同，可以分為兩種，如圖2所示。

圖2 在PMOS管與電容之間串聯(lián)電阻或者在電容上面

不管哪種，串聯(lián)電阻均能夠降低電容的充電速度，但是也相應(yīng)的降低負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。

在PMOS管之前增加串聯(lián)電阻

這種方法，其實(shí)和上面的方法大同小異，其本質(zhì)都是降低前級(jí)電源對(duì)電容的充電電流，電路及如圖3所示。

圖3 在PMOS管之前增加串聯(lián)電阻

圖4 在PMOS管之前增加串聯(lián)電阻仿真

其中，串聯(lián)電阻大小以負(fù)載最大電流和PMOS管的最大允許電流的平均值而定。

關(guān)于功耗計(jì)算如下：

AO3401最大可承受30A的脈沖電流，降額一半，以15A計(jì)。取樣電阻阻值計(jì)算為：0.7V/15A=46.6mOhm，取47mOhm。電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，電流為1A。取樣電阻上功耗為47mW，與MOS管（Ron=50mOhm)相當(dāng)。普通貼片電阻0603額定功率為100mW，仍有50%以上的降額幅度。

從仿真波形看，Q1和Q2電流為0，PMOS管偏置由C1維持。

假設(shè)單片機(jī)控制電壓為5V，電源電壓也為5V。整個(gè)電路耗電5V×1A=5W。

開關(guān)控制電路耗電為：

(47+50)mOhm×1A+(5–0.7)V^2/200kOhm

=97mW+92.45mW=189.45mW

占約0.18945/5=3.789%的整個(gè)電路功耗。

降低PMOS管的開通速度，GS間并聯(lián)電容或者在GD間并聯(lián)電容

這種方法則是通過(guò)控制PMOS管的溝道寬度來(lái)間接控制電容的充電電流。同樣，根據(jù)并聯(lián)電容的不同位置，也有兩種方法：

1.GS間并聯(lián)電容

S8050三極管未導(dǎo)通時(shí)，并聯(lián)電容兩端電壓均為前級(jí)電源電壓；當(dāng)S8050導(dǎo)通后，并聯(lián)電容則通過(guò)1.2K電阻R4放電，也就是PMOS管的柵極電壓，當(dāng)GS電壓（PMOS管S大于G）滿足導(dǎo)通閾值時(shí)，PMOS管開始逐漸導(dǎo)通。

這種方法的效果跟并聯(lián)電容容值，放電電阻阻值，PMOS管的GS開通閾值有關(guān)。例如，PMOS關(guān)的GS開通閾值一定時(shí)，并聯(lián)電容的容值越多，效果越好。

但是，這也是這種方法的缺點(diǎn)。

2.GD間并聯(lián)電容

S8050三極管未導(dǎo)通時(shí)，并聯(lián)電容兩端電壓分別為柵極VCC，漏極為高阻態(tài)；當(dāng)S8050導(dǎo)通后，并聯(lián)電容開始通過(guò)電阻R4放電，PMOS管柵極電壓逐漸降低，PMOS管逐漸導(dǎo)通，PMOS管漏極電壓升高，反過(guò)來(lái)會(huì)使與PMOS管柵極連接的并聯(lián)電容的極板電壓升高（并聯(lián)電容放電電流流經(jīng)R4的結(jié)果），又抑制PMOS管的開通，如此反復(fù)，可以使電容平穩(wěn)充電。

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