用雙MOS怎么設(shè)計分立式負(fù)載開關(guān)

引言：基于單個MOSFET拓?fù)涞呢?fù)載開關(guān)只能阻斷一個方向的電流，由于MOSFET有一個固有的體二極管，如果存在反向電流，它們的作用就像處于導(dǎo)通狀態(tài)的二極管。

在一些應(yīng)用中，需要能夠阻斷兩個方向的電流，例如電池驅(qū)動應(yīng)用，其中應(yīng)防止電池在充電器連接器側(cè)短路等故障情況下放電，或在電氣故障導(dǎo)致連接電纜和交流適配器泄露的情況下放電。

1.具有反向電流保護(hù)的共漏極負(fù)載開關(guān)，共漏雙NMOS

更全面的負(fù)載開關(guān)功能包括反向電壓保護(hù)、反向電流保護(hù)，這些可以用共漏極或共源極配置的MOSFET實現(xiàn)。

阻斷反向電流的常見方法是使用二極管。但是使用MOSFET負(fù)載開關(guān)可以更有效地實現(xiàn)該功能。為了實現(xiàn)兩個電流方向的阻斷，必須將兩個MOSFET以相反的極性串聯(lián)。如圖4-1和 圖4-2 ，在這種情況下，如果不是兩個FET都打開，那么其中總有一個體二極管可以阻斷對向的電流。這種方法允許創(chuàng)建兩種反向驅(qū)動保護(hù)負(fù)載開關(guān)的替代拓?fù)洌晨勘尺B接漏極或源極，稱為共漏極或共源極。

圖4-1：反向電流保護(hù)共漏雙NMOS負(fù)載開關(guān)

圖4-1為共漏極雙NMOS高邊負(fù)載開關(guān)，與單NMOS高邊負(fù)載開關(guān)一樣，需要有高于Vin的HV_Ctrl驅(qū)動。

圖4-2：反向電流保護(hù)共漏雙PMOS負(fù)載開關(guān)

圖4-2為共漏極雙PMOS高邊負(fù)載開關(guān)，與單PMOS高邊負(fù)載開關(guān)一樣，Ctrl端需要可以達(dá)到接近等于或高于Vin的電平，若不能直接施加，則需要增加一個三極管或者M(jìn)OS管驅(qū)動G極。

2.具有反向電流保護(hù)的共源極負(fù)載開關(guān)，共源雙NMOS

共源極拓?fù)湫枰L問MOSFET之間的源極連接，G極必須在MOS開啟保持電位高于S極，見圖4-3和 圖4-4 。因為公共源極可能會浮動，如果在沒有加偏置電阻鉗固電位差的情況下，兩個NMOS均無法開啟。因為Ctrl處的電壓不低，鉗固電阻可以盡量往高值取，比如1MΩ。

圖4-3：反向電流保護(hù)共源雙NMOS負(fù)載開關(guān)

圖4-3為共源極雙NMOS高邊負(fù)載開關(guān)，與單NMOS高邊負(fù)載開關(guān)一樣，需要有高于Vin的HV_Ctrl驅(qū)動。

圖4-4：反向電流保護(hù)共源雙PMOS負(fù)載開關(guān)

圖4-4為共源極雙PMOS高邊負(fù)載開關(guān)，與單PMOS高邊負(fù)載開關(guān)一樣，Ctrl端需要可以達(dá)到接近等于或高于Vin的電平，若不能直接施加，則需要像上節(jié)一樣增加一個三極管或者M(jìn)OS管驅(qū)動G極。

選型和使用注意

因為僅限于使用在高邊開關(guān)場景，那么從之前的講解中可以知道，這里從設(shè)計復(fù)雜度上不建議使用NMOS，建議使用雙PMOS共漏或共源設(shè)計，相關(guān)計算和單PMOS負(fù)載開關(guān)相似，這里不再舉例。需要注意的是，兩個MOS盡量需要保持型號相同，如果選用的兩個不一樣，可能會因為一致性差的原因?qū)е聝蓚€MOS關(guān)閉時間不一致或者開啟關(guān)閉時產(chǎn)生振蕩。

小結(jié) 

本節(jié)基于防正向電流泄漏+防反向電流保護(hù)的需要，在單個MOS負(fù)載開關(guān)的基礎(chǔ)上，利用MOS體二極管的特性，設(shè)計出分立式兩防負(fù)載開關(guān)電路。大家可能有疑問，為什么共漏或共源開關(guān)只有高邊類型而沒有低邊類型，其實是因為反向電流的產(chǎn)生都源自于負(fù)載，那么低邊開關(guān)斷開的是負(fù)載和GND，GND處自然就不會產(chǎn)生反向電流，那么低邊開關(guān)也就不需要反向電流保護(hù)，一個MOS就可以了。

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