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為什么PMOS作為高側開關更容易實現

芯長征科技 ? 來源:硬件精選筆記 ? 2024-10-08 16:43 ? 次閱讀

以下文章來源于硬件精選筆記 ,作者DTDZ

高側開關就是負載是接地的,開關相對于負載處于高電位,如下圖所示。如果將開關和負載的位置互換,就是低側開關。

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①為什么P-MOS作為高側開關更容易實現?

P-MOS作為高側開關的示意圖如下圖所示。要想P-MOS管導通,則Vgs=Vg-Vs<Vgs(th)(注意這里是小于Vgs(th),因為P-MOS的開啟電壓為負數,為了MOS管導通,P-MOS的開啟電壓越負越容易開通)。

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如果選用的P-MOS管型號為IFR9530,其部分參數如下圖所示,為保證MOS管的開啟,至少取柵源開啟電壓Vgs(th)=-4V。

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那么使上圖中的P-MOS管導通的柵極電壓應該為:Vgs==Vg-Vs<-4V→Vg<Vs-4V=VDD-4V。也就是說為了讓P-MOS導通,只需要控制柵極電壓比電源電壓低4V以上就可以了,這將很容易做到,實際應用中,選擇的Vgs會比-4V更低,Vgs=Vgs(th)其實還并不能完全開通MOS管。

假設電源電壓VDD=12V,驅動器內部控制S2閉合,S1斷開,此時柵源電壓Vgs=-12V,MOS管導通。當控制器控制S1閉合,S2斷開時,柵源電壓Vgs=0V,MOS管斷開。如下圖所示。

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因此,控制P-MOS的導通不需要額外的電路,控制簡單。

②為什么N-MOS作為高側開關更難?

當N-MOS作為高側開關時,其示意圖如下圖所示。當N-MOS導通時,源極S的電壓等于電源電壓12V。要想MOS管導通,則柵極電壓至少要比源極電壓高4V,也就是柵極電壓至少要達到16V。但電源電壓只有12V,因此要想控制高側的N-MOS導通,就必須額外增加電源,或者采用自舉升壓電路,使控制變得更為困難。

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③是不是應該都選用P-MOS作為高側開關呢?

上面說了,P-MOS作為高側開關更為容易控制,那么如果讓你選擇高側開關的時候,你是不是就會直接選用P-MOS呢?

其實,很多時候,我們都需要選用N-MOS作為高側開關,主要是兩個方面的原因:

第一個就是,N-MOS相較于P-MOS更為便宜;第二個原因就是,N-MOS比P-MOS的導通電阻RDS(on)更低,因此對于快速開關的場合建議使用N-MOS。更低的導通電阻意味著更小的開關損耗,更低的發熱量。

下圖為N-MOS和P-MOS的參數對比。兩者的漏源擊穿電壓都為100V,N-MOS的導通電阻為0.16Ω,而P-MOS的導通電阻為0.3Ω,幾乎是N-MOS的兩倍。

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原文標題:高側開關應該選用P-MOS還是N-MOS呢?

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