PMOS开关电路常见的问题分析

12.电路基本原理 32.1.先说工作原理 32.2.几个问题的解释及解决办法 42.2.1.PMOS开关开启的一瞬间，前级电源电压跌落，或者直接被拉死4 82.2.3.PMOS开关由开启变为断开后，输出端Vout电压先降低，后上升，然后再下降，即下电波形出现回沟 3.PMOS管用作电源开关注意事项 1.序言而且一般用做电源控制。下面就来说明下这些问题是如何产生的，以及如何解决。2.电路基本原理为了照顾下刚入门的同学，还是先来解释下电路的工作原理，以及各个器件的作用即M1最终会导通。2、当控制信号PWR_EN为低时，三极管Q1不导通，那么R2下端相当于悬空。那么MOS管M1的栅极会被R1拉到和输入电压Vin一样，即Vgs=0,那么M1最终状态会是不导通。所以说，我们通过控制PWR_EN的高低，就能够控制PMOSM1的导通和关断，这也就是这个电路的基本原理。再来看下每个器件的作用。,开关作用2.与C1。R2—起构成充放电电路。控制开关M1的开关速度限流，防止汤端/Q1的基极b电流过大造成损坏1、与R2构成分压，防止M1的Vos电压过离关1的开关速度1、与R1构成分压，期止M1的Vgs电压过高2.与C1,R1一起构成充故电电路，控制开关M1的开关速度→控制开关的开关速度，电容题大。速疫越慢NsRrwREY如上图所示，各个器件的作用应该都说清楚了吧，我们继续看前面提到的实际应用中，我们可能会遇到的几个问题。死我们把这个电路做一个仿真，加上输入20V电压，电源内阻100mΩ,负载102,负载滤波电容1000μF,PMOS开通的瞬间Vin波形如下图(实验1):可以看到，输入端Vin电源20V,在PMOS开启的时候，瞬间被拉到了11.8V。那么为什么会如此呢?输出电压Vout从0V要上涨到20V,这个电容有就要从0V被充电到20V。如果这一点也比较容易理解，电容从0V到20V,被充入的电荷量Q=C*U,如果开关的时间是t,那么平均充电电流就是I那充电电流大为啥输入电压就会跌落呢?我们要知道这个充电电流来源于需要注意，我仿真的时候，给电压源V2的内阻就是100mΩ,这也是为了模一起看看跌落的情况。如下图(实验2),可以看到，50mΩ时，电压Vin只跌落到了15V左右，没有像100mΩ是跌到了11.8V这么多，而500mΩ时电压已经跌落到了6V左右。前面说到，电容平均充电电流是1=Q/t=C*U/t我们也可以仿真来验证下，我们设定V2的内阻为100mΩ不变，负载端电容分别是100μF,1000μF,10000μF,结果如下图(实验3)16.5V,相对于1000μF的11.8V,是呢?有时候我们的负载就是需要那么大的电容，那怎么办呢?其实我们还可以调整开关的速度，我们可以通过调整R1我们可以通过调整电路，增大开关的开通时间t,也能降低充电电流的大小，最还是来仿真下，我们保持电源内阻为100mΩ,滤波电容为1000μF不变，R1,R2保持10K不变。然后让开关MOS的gs之间的跨接电容分别为100nF,470nF,1μF,4.7μF,对比波形如下图(实验4)100nF不变，单独调整下R1和R2,让其分别等于10K,47K,100k,470k,看下效果，仿真如下图(实验5)可以看到，效果和调节gs之间的电容差不多，在电阻调整到470k之后，有跌落了，以及出现这种情况之后，我们只需要调整R1,R2,Cgs杂。比如说我仿真内阻都是用的100mΩ,实际电路中电路不仅仅有内阻，还有2.2.2.PMOS开关开启的一瞬间，PMOS烧毁仿真条件：PMOS型号为SI4425,电压源V2=20V,内阻=100mΩ,负载电容1000μF,R1=R2=10k,gs端跨接电容100nF。波形如下图(实验6)其最大允许的电流是50A。V43VΩA9S这一点，我们也可以从其SOA曲线上看出来.-VDs,DRAINSOURCEVOLTAGE(V)我们将gs间跨接电容分别调至470nF,1μF,4.7μF,对比看看电流的情况，如可以看到，在Cgs=1μF的时候，此时Ids最大只有40A,而PMOSSI4425最大瞬间电流可以过50A,仅从电流Ids来考虑，是OK的，并且满足80%的降假如我们选定Cgs=1μF,我们还需要看下此时的功率是否有超标(结合SOA曲线看),从曲线上看，MOS管开通时间约为1ms,这期间最大功率约为280W,如下图。420WEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up6(n-m),m))假设这个PMOS应用场景是单脉冲(即非周期性开通，只是偶尔开通一次),从手册看到其1ms时归一化热阻系数r(t)=0.007。芯片正常热阻是Rja=50℃/W,最高结温是150℃,假设环境温度是25℃,OporatngandSbrayeT℃RThamaReisareeAndonDAW5SI4425在1ms瞬间能扛的功率是357W,而将Cgs电容调整到了区，是OK的。再来说一个我曾经遇到过的奇特现象，也就是第3个问题。现回沟这个波形是用下面这个电路仿真出来的(实验8)负载有变化负载有变化+4相对于前面的PMOS开关仿真电路，其实没有差异，仅仅是我将负载换成了一个开关电路而已，那为什么改变了负载之后，Vout的下电波形就不正常了呢?遇到这种情况我们该如何调整呢?阻抗会从接近于0(导通)到电阻无穷大(断开),也就是说存在一段时间，PMOS的会有一定的阻值，而负载也非恒定电阻。在Vout下电过程中，负载获得的电压下降到一定程度，负载电路可能因为欠压突然停止工作，其所需电流急剧减小，即其等效电阻突然变大，那么会导致其获得的分压变大，这个时候就会出现上面上面的过程简单画个示意图如下所示：Vout的电压等于Vin在PMOS和负载上面的分压，如果负载RL突然变大，那么就有可能出现Vout突然上涨的情通到关断切换的时刻，也就是PMOS的Vgs电压等于其Vgsth的时候，关于这一回沟出现的地方，就是PMOS的Vgs=-1V的时候，我们可以从SI4425手册中看43V的g和s跨接的电容从100nF调整到10nF,可以看到回沟基本没有了(只有500mV左右，实际电路一般不影响使用),如下图所示(实验9)。!这个原理是这样的：加了滤波电容后，等效负载就变成了原本验10]在电路中用到了三极管和MOS管做电源开关，原有问题电路如下图：做好PCB板，焊上相应器件，上电发现电路工作不正常，表现为，在那么是为什么呢?原因是因为开关