PMOS分立負載開關電路圖文分享-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-05-22
負載開關是用于開啟和關閉系統中的電源軌的電子繼電器。負載開關可用于多種不同的應用，包括但不限于：
-配電
-上電時序控制和電源狀態轉換
-減小待機模式下的漏電流
-控制上電時間，減少浪涌電流
-控制下電時間，避免下電太慢導致其他問題
前面3條是負載開關的核心，后面兩條不是所有的負載開關都具有的。
PMOS分立負載開關電路
下圖是一個非常簡單的分立負載開關電路，只需要用到一個PMOS管和一個GPIO信號，GPIO連接到MOS管的柵極。當GPIO為高電平時，MOS管關閉。當GPIO為低電平的時候，MOS管打開。
這個電路最大的優點就是簡單，那它的缺點是什么呢？
下面來看看上電過程中這個電路的實際表現，如下圖：可以看到在開關打開過程中，輸入電源出現了較大的跌落。
這是因為在開關打開瞬間，輸出電容會導致較大的浪涌電流，從而導致輸入電源瞬間跌落。上面的電路中，我們已經讓輸入電容取值是輸出電容的10倍，如果輸入電容更小，輸出電源跌落會更大。
電源電壓跌落只是不好的結果，根本點是浪涌電流。為了方便看出浪涌電流的大小，我們先將1Ω負載電阻去掉，然后觀察到開關導通過程中的表現如下：
可以看出，僅4.7uF的電容，就會產生將近2A的浪涌電流。而浪涌電流大小是跟電容值成正比的。如果輸出電容增大，浪涌電流可能會更大。（INRUSH=CLOAD*dV/dt）
大的浪涌電流會導致輸入電源電壓下降、如果該輸入電源還給其他模塊供電，可能會導致其他模塊因為低壓導致復位。另外大的浪涌電流也可能導致芯片\連接器\PCB等過流發熱損壞。
另外用PMOS作為開關還有一個缺點，輸入電壓最大值有限制，如下圖，Vgate-VIN要小于VGS(th)，比如VGS(th)min=-1V，Vgate=3.3V，則VIN不能超過4.3V，否則MOS將會一直打開，無法關閉。
上述電路可以在MOS管柵極串聯一個電阻來降低浪涌電流，如下圖：
串聯電阻與GS之間的電容組成RC電路，可以MOS管的開關時間變長，從而使輸出電壓上升速度變慢，根據IINRUSH=CLOAD*dV/dt，dt增大，IINRUSH會減小。
實際測試結果如下：
可以看出，加了20k串阻后，電壓跌落很小。在PMOS的柵極上增加串阻有助于增加輸出的上升時間，同時也增加了PMOS關閉時的下降時間。對于需要快速釋放輸出負載以加快系統運行的系統來說，這可能是一個缺點。
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