PMOS功率管開關(guān)電路設(shè)計

1、PMOS開關(guān)管電路設(shè)計指南 V1.0PMOS開關(guān)管電路設(shè)計指南2013/7/18本文檔的目的 1）能夠根據(jù)本指南進行 PMOS管開關(guān)電路設(shè)計更新說明序號修改項修改理由修改人修改日期1無"首版2013/7/1828目錄NMOS管等效電路.公司固定傳感器控制盒PMOS開關(guān)電路分析PMOS開關(guān)管電路設(shè)計指南NMOS管等效電路AB)圖2 NMOS管等效模型1、2、3、驅(qū)動G極時，因為輸入電容CisSCgd+CgS的存在，要求電壓變化快，i=Cdu/dt, 當(dāng)G極電流大時，du/dt也大，增大開關(guān)速度。根據(jù)B圖，功率MOS管內(nèi)部存在等效三極管，當(dāng) S接地，剛上電時，三極 管會導(dǎo)通，且電流有可能

2、過大，所以，最好 D極有緩啟動電路保護。根據(jù)A圖，反向寄生二極管有可能被正向或反向擊穿。反向擊穿有可能因為D極部分，當(dāng)電源開啟時會有沖擊電流，因為線上電感原因，U = Ldi/dt ,導(dǎo)致U過大。正向擊穿，可能因為 S極在關(guān)電時，因為線上電感原因，造成 U 過大；或者線上申入能量較大干擾電壓，導(dǎo)致寄生二極管正向通道電流過大， 燒毀寄生二極管，從而造成 MOS管失效。二、控制盒PMOS開關(guān)電路分析1、小電流切換電路A）B）圖3 5V激光器驅(qū)動電路和24V LED丁驅(qū)動電路1、電路A:1）三極管集電極電阻過大，導(dǎo)致開關(guān)速度不高；考慮是激光器驅(qū)動電路，正好使用這個緩啟動功能。2） MOS管損壞過，現(xiàn)

3、象是能夠正常開啟 MOS管，但不能完全關(guān)斷MOS管，懷 疑是MOS管寄生二極管損壞導(dǎo)致。解決辦法，a）更換Vds較大的MOS管（IRLML5203 Vds最大30V,而6401的Vds最大12V）b）電源處增加緩啟動c） D端增加5V TVSd）在輸出端口增加電阻等措施e）去掉輸出冗型濾波電路上的并接反向二極管，如有可能，在輸出放置防反接二極管。2、電路B1） 24V驅(qū)動電路，導(dǎo)通時Vgs過大，影響PMOS管壽命解決辦法：修改 R13為10K, R11為20K, Vgs最大為-8V2）電源上電有可能Vgs過大，在G、S極增加一個8V穩(wěn)壓二極管保護3） IRF9393的最大Vds約55V,更改為

4、IRF6217最大Vds變?yōu)?50V4）在D極增加24V TVS5）在輸出端口增加電阻等措施6）去掉輸出冗型濾波電路上的并接反向二極管，如有可能，在輸出放置防反接二極管。圖4改進后的PMOS輸出接口電路電路圖3-B選型：1）濾波可以選擇簡單的高頻濾波，比如磁珠構(gòu)成的冗型濾波電路2） TVS選擇 SD24C3）電阻選擇2.2ohm, 0805封裝，當(dāng)電流增大到20A,電阻壓降為44V,之后壓 敏電阻導(dǎo)通，完成放浪涌。壓敏電阻選擇14K390（片徑14mm, vlmA =39S。4） 1N4004在 150mA 時，VF=0.8V,力口上 24V 電源入口的 1N4004,壓降 1.6V左 右。5

5、）緩啟動電路如圖5圖5改進后的圖3-B電路說明：1）三極管OC電路部分，R4> C2構(gòu)成低通濾波，延緩控制速度2）增加C1,上電時U1的G極高電平3）可以在R7之后再增加一個R （10K）和C （1u）,起到外部24V給電之后 的防沖擊保護。4）這里的24V推薦是輸入濾波完成之后24V圖6 PMOS管導(dǎo)通波形分析:亡反國Ink 皿EQg WC.E 沔 gb©nnd_B354 =5l903VCtoticI CCfmnrd_DT2T15朋上4.81A %T安1) 電流 Id 160us從 0 上升到 89mA, di/dt =556.25,假設(shè)線路 L=1uH, 電壓為0.55625mV,沒有影響。2) Vd上升和Id幾乎同步3) Vg 從 24V 至U 18.8V,下降時間 600us,期間 Vd*Id=48mA*(24-5.5)V= 約1W, MOS管瞬時功耗較大，按照1ms,能量為1mJ。止匕PMOS管 最大功耗 2.5W, Eas=15mJ4) 可以按照零極點分析方法，分析 MOS管G、D極穩(wěn)定性。在G極和 S極之間增加穩(wěn)壓管，在 S D之間