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  • 怎么用雙MOS設計分立式負載開關
    • 發布時間:2024-08-17 19:27:53
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    怎么用雙MOS設計分立式負載開關
    基于單個MOSFET拓撲的負載開關只能阻斷一個方向的電流,由于MOSFET有一個固有的體二極管,如果存在反向電流,它們的作用就像處于導通狀態的二極管。
    在一些應用中,需要能夠阻斷兩個方向的電流,例如電池驅動應用,其中應防止電池在充電器連接器側短路等故障情況下放電,或在電氣故障導致連接電纜和交流適配器泄露的情況下放電。
    €1.具有反向電流保護的共漏極負載開關,共漏雙NMOS
    更全面的負載開關功能包括反向電壓保護、反向電流保護,這些可以用共漏極或共源極配置的MOSFET實現。
    阻斷反向電流的常見方法是使用二極管。但是使用MOSFET負載開關可以更有效地實現該功能。為了實現兩個電流方向的阻斷,必須將兩個MOSFET以相反的極性串聯。如圖4-1和 圖4-2 ,在這種情況下,如果不是兩個FET都打開,那么其中總有一個體二極管可以阻斷對向的電流。這種方法允許創建兩種反向驅動保護負載開關的替代拓撲,背靠背連接漏極或源極,稱為共漏極或共源極。
    雙MOS設計分立式負載開關
    圖4-1:反向電流保護共漏雙NMOS負載開關
    圖4-1為共漏極雙NMOS高邊負載開關,與單NMOS高邊負載開關一樣,需要有高于Vin的HV_Ctrl驅動。
    雙MOS設計分立式負載開關
    圖4-2:反向電流保護共漏雙PMOS負載開關
    圖4-2為共漏極雙PMOS高邊負載開關,與單PMOS高邊負載開關一樣,Ctrl端需要可以達到接近等于或高于Vin的電平,若不能直接施加,則需要增加一個三極管或者MOS管驅動G極。
    €2.具有反向電流保護的共源極負載開關,共源雙NMOS
    共源極拓撲需要訪問MOSFET之間的源極連接,G極必須在MOS開啟保持電位高于S極,見圖4-3和 圖4-4 。因為公共源極可能會浮動,如果在沒有加偏置電阻鉗固電位差的情況下,兩個NMOS均無法開啟。因為Ctrl處的電壓不低,鉗固電阻可以盡量往高值取,比如1MΩ。
    雙MOS設計分立式負載開關
    圖4-3:反向電流保護共源雙NMOS負載開關
    圖4-3為共源極雙NMOS高邊負載開關,與單NMOS高邊負載開關一樣,需要有高于Vin的HV_Ctrl驅動。
    雙MOS設計分立式負載開關
    圖4-4:反向電流保護共源雙PMOS負載開關
    圖4-4為共源極雙PMOS高邊負載開關,與單PMOS高邊負載開關一樣,Ctrl端需要可以達到接近等于或高于Vin的電平,若不能直接施加,則需要像上節一樣增加一個三極管或者MOS管驅動G極。
    €3.選型和使用注意
    因為僅限于使用在高邊開關場景,那么從之前的講解中可以知道,這里從設計復雜度上不建議使用NMOS,建議使用雙PMOS共漏或共源設計,相關計算和單PMOS負載開關相似,這里不再舉例。需要注意的是,兩個MOS盡量需要保持型號相同,如果選用的兩個不一樣,可能會因為一致性差的原因導致兩個MOS關閉時間不一致或者開啟關閉時產生振蕩。
    €4. 小結 ***
    本節基于防正向電流泄漏+防反向電流保護的需要,在單個MOS負載開關的基礎上,利用MOS體二極管的特性,設計出分立式兩防負載開關電路。大家可能有疑問,為什么共漏或共源開關只有高邊類型而沒有低邊類型,其實是因為反向電流的產生都源自于負載,那么低邊開關斷開的是負載和GND,GND處自然就不會產生反向電流,那么低邊開關也就不需要反向電流保護,一個MOS就可以了。
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