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解析PMOS作電源開(kāi)關(guān)電源電壓被瞬間拉低
  • 發(fā)布時(shí)間:2023-07-20 21:01:08
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解析PMOS作電源開(kāi)關(guān)電源電壓被瞬間拉低
PMOS管常作開(kāi)關(guān)使用,如果負(fù)載是較大的容性負(fù)載,則在PMOS管開(kāi)通瞬間,造成前級(jí)電源電壓跌落。如下面的示例:
MOS管 電源 電壓 拉低
圖1 PMOS作電源開(kāi)關(guān),開(kāi)通瞬間前級(jí)電源電壓跌落
現(xiàn)象描述:
PMOS管打開(kāi)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(kāi)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(kāi)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。
MOS管 電源 電壓 拉低
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。
MOS管 電源 電壓 拉低
圖3 在PMOS管之前增加串聯(lián)電阻
MOS管 電源 電壓 拉低
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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)通閾值有關(guān)。例如,PMOS關(guān)的GS開(kāi)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(kāi)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(kāi)通,如此反復(fù),可以使電容平穩(wěn)充電。
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