教你如何計算MOS管的開關(guān)電路（二）

★★★ MOS-4---MOS管的開關(guān)電路 ★★★

引言：負載串聯(lián)型開關(guān)相比于上節(jié)講到的接地型和跟隨型開關(guān)，使用更加廣泛，無論是輕負載還是重負載，電路幾乎沒有額外電流損耗。

€1.開路漏極型開關(guān)

如下圖4-1是NMOS和PMOS的開路漏極型開關(guān)，所謂開路漏極型，即負載Rload直接串聯(lián)在MOS的漏極一側(cè)。NMOS型Rload直接跨接在漏極和電源之間，PMOS型Rload直接跨接在漏極和GND之間，二者都位于MOS的主電流回路上。其中Rg是柵極限流電阻，RP是偏置電阻。

圖4-1：NMOS和PMOS開路漏極型開關(guān)

對于NMOS開路漏極型開關(guān)，當Ctrl in輸入高電平時，NMOS導(dǎo)通，VDD開始直接給負載Rload供電；當Ctrl in為低電平時，NMOS不導(dǎo)通，負載Rload不工作。

對于PMOS開路漏極型開關(guān)，當Ctrl in輸入高電平（以VDD為基準，Vin-VDD＞Vthmax）時，PMOS不導(dǎo)通，負載Rload不工作；當Ctrl in輸入低電平（Vin-VDD

根據(jù)上面描述的工作過程，開路漏極型開關(guān)又叫負載串聯(lián)型開關(guān)。

關(guān)于負載Rload放置的位置，為什么對于NMOS和PMOS，Rload均放置在漏極，這一點在第二節(jié)已經(jīng)講過。

€2.開路漏極型開關(guān)設(shè)計實例

MOS的負載串聯(lián)型開關(guān)，MOS本身并不能像BJT一樣控制干路電流的大小，因此是負載汲取多少，上游供給多少，MOS只做一個開關(guān)使用。因為負載串聯(lián)型開關(guān)多半使用在一定功率場景，因此其設(shè)計需要考慮如下幾個點：

#1.輸入電壓和輸入電流

#2.MOS的RDSON

#3.MOS的驅(qū)動閾值

對于#1.這兩個參數(shù)是選型MOS的核心參數(shù)，VDSS＞Vin，IDSS＞Iin；RDSON是評估性能的關(guān)鍵，RDSON越小，干路功率損耗越低，MOS發(fā)熱越少；#3.MOS的驅(qū)動閾值則是根據(jù)我們的驅(qū)動電壓匹配可以完全驅(qū)動的MOS，如果直接驅(qū)動不行，則需要用BJT或者另一個MOS進行G極驅(qū)動。下面我們以一個實際例子來進行選型：

*設(shè)計背景：*Vin=12V，最大持續(xù)輸入電流=2A，驅(qū)動閾值電平0/3.3V（MCU的GPIO驅(qū)動）

設(shè)計分析： 由于2A的電流其實并不大，這里可以選擇使用小信號MOS類別，根據(jù)上述參數(shù)，選擇Nexperia的PMV28UNEA--NMOS，圖4-2列出了其靜態(tài)電氣參數(shù)。

圖4-2：PMV28UNEA的靜態(tài)參數(shù)

圖4-3：12V-2A，3.3V驅(qū)動的NMOS低邊負載開關(guān)設(shè)計

設(shè)計結(jié)果： 圖4-3是成型設(shè)計，其中Rg可以不需要，也可以貼幾Ω都可以，Rp的取值范圍比較寬泛，盡量取值稍大。需要注意的是，上述NMOS開關(guān)是低邊開關(guān)，使用場景不多，而一般使用的開關(guān)類型是高邊開關(guān)。若用NMOS強行設(shè)計成高邊開關(guān)，那么Ctrl in端的電壓會很高以至于難以達成以低電壓來控制的目的。所以推薦使用PMOS來設(shè)計負載串聯(lián)型開關(guān)。（當然這里也不是完全不使用和否定低邊開關(guān)，需要根據(jù)實際使用需求來定）

如果使用PMOS設(shè)計，根據(jù)PMOS的導(dǎo)通條件，驅(qū)動電壓是0/3.3V，閾值比較基準是VDD=12V，實際采用GPIO是無法直接驅(qū)動的。那么有什么簡單驅(qū)動設(shè)計嗎？大家可以多多思考一下，我會在后續(xù)SCD系列的高邊低邊開關(guān)里面詳細講到。