PMOS在電源開關(guān)的應(yīng)用

前言：

1. 簡(jiǎn)介

在網(wǎng)上查了一些關(guān)于 PMOS 和 NMOS 哪個(gè)更適合用于電源開關(guān)這種場(chǎng)合，大部分都是從工藝，導(dǎo)通電阻 Rds 來解釋，但隨著半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步，現(xiàn)今的 PMOS 與 NMOS 之間差距已經(jīng)不大了，從 SOT-23 的封裝來看，兩者的大小也是差不多的。個(gè)人覺得，PMOS 用于電源開關(guān)更多是為了方便控制。

2. 應(yīng)用

2.1 上電控制：

軟件控制系統(tǒng)上電、下電、不同模式之間切換，一般通過控制 NMOS 進(jìn)而 PMOS 開關(guān);

此種設(shè)計(jì)方式也可以用于多種模式之間的切換，通過不同模式來操作 NMOS ，一路 NMOS 的開關(guān)決定了一個(gè)模式，從而打開 PMOS 。

電源開關(guān)選擇 PMOS (上圖Q1) 的原因：因?yàn)?PMOS 是 Vgs < 0 時(shí)，D、S 之間導(dǎo)通，而 PMOS 的源極 (S) 經(jīng)常接著是要通過的電壓，比如電池的 3.7V~4.2V，這樣只需柵極 (G) 的電壓一定范圍小于源極的電壓，PMOS 就可以導(dǎo)通，經(jīng)常使用如上圖，通過一個(gè) NMOS 下拉到地，打開 PMOS。而如果采用 NMOS 作為電壓的開關(guān)的話，困難就比較大，因?yàn)?NMOS 的開啟電壓Vgs = (Vg-Vs) > 0，就要求 NMOS 的柵極電壓要大于源極的電壓，這樣在一個(gè)系統(tǒng)下，經(jīng)常是降壓比較多的，就不容易找到一個(gè)比連接 NMOS 的源極還跟高的電壓，所以導(dǎo)通電壓常用 PMOS。采用 NMO S也是可以的，只是不如 PMOS 方便控制。

2.2 電池防反接：

如下圖：上電瞬間，PMOS 管的寄生二極管導(dǎo)通，系統(tǒng)形成回路，源極 S 的電位大約為 Vbat-0.6V，而柵極 G 的電位為0，MOS管的開啟電壓極為：Ugs = 0 -(Vbat-0.6)，柵極表現(xiàn)為低電平，Vgs < 0，PMOS 的 DS 導(dǎo)通，系統(tǒng)通過 PMOS 的 DS 接入形成回路。

如上圖，USB 上電與 Battery 供電的切換。PMOS Q1 柵極接一個(gè)下拉電阻，防止 MOS 管柵極處于懸空，在電池供電的模式，PMOS 的柵極穩(wěn)定提供一個(gè)低電平，保證 Vgs < 0，打開 MOS 管，形成完整回路。

2.3 模塊電源開關(guān)：

一些在低功耗場(chǎng)景，或者說設(shè)備(或者IC)只有在工作的時(shí)候才上電，空閑狀態(tài)斷開電源，也可以選用 PMOS 來開關(guān)，如下圖：

如上圖，PMOS 的源極(S)接模塊的輸入電源，漏極(D)接模塊的電源，當(dāng)需要模塊上電工作的時(shí)候，通過主控(MCU)在 PMOS 稍微柵極(G)設(shè)置一個(gè)低電平輸出，使得 PMOS 的開啟電壓 Vgs = Vg - Vs < 0，打開 PMOS ，模塊上電。通過這樣的切換，可以避免外接模塊始終處于上電狀態(tài)，而是需要進(jìn)入工作狀態(tài)才上電，靈活控制模塊的上電下電。

3. PMOS 參數(shù)

以羅姆的 RSU002P03 為例：

3.1 開啟電壓

如上圖：Vgs 的范圍為：-1.0~-2.5，Rds 的大小與 Vgs 的大小有關(guān)。

如上圖：在常溫下(25℃)，Vgs 的開啟電壓為：2V。

使用一個(gè)器件，要數(shù)據(jù)手冊(cè)與實(shí)際測(cè)量結(jié)合，才能盡可能減少出錯(cuò)。