在使用PMOS3401設(shè)計開關(guān)電源和電機驅(qū)動電路時,大多數(shù)人只關(guān)注PMOS3401的導(dǎo)通電阻、很大電壓和很大電流。這樣的電路可能會工作,但它不是很好的,也不允許作為正式的產(chǎn)品設(shè)計。接下來,小系列將討論PMOS3401的結(jié)構(gòu)、傳導(dǎo)特性、驅(qū)動和應(yīng)用電路。
1.類型和結(jié)構(gòu)
PMOS3401是一種場效應(yīng)晶體管,可制成增強型或耗盡型。有四種類型的p通道或n通道,但實際上僅應(yīng)用增強型n通道PMOS3401和增強型p通道PMOS3401。因此,通常會提到NMO或PMO。NMOS通常用于這兩個增強型PMOS3401。主要原因是導(dǎo)通電阻小,易于制造。因此,NMOS廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源和電機驅(qū)動領(lǐng)域。
PMOS3401的三個引腳之間存在寄生電容,這不是我們需要的,而是由于制造工藝的限制。寄生電容的存在使得驅(qū)動電路的設(shè)計和選擇更加困難,但這是不可避免的。從PMOS3401的示意圖可以看出,在漏極和源極之間有一個寄生二極管,也稱為體二極管。體二極管僅存在于單個PMOS3401中,通常不在集成電路芯片中,對于驅(qū)動電感負(fù)載(如電機)非常重要。
2.傳導(dǎo)特性
傳導(dǎo)可以理解為一個開關(guān),也就是說,它相當(dāng)于關(guān)閉開關(guān)。
(1) NMOS的傳導(dǎo)特性
當(dāng)VGS大于某個值時,它將開啟,適用于電源接地的情況(如低端驅(qū)動),電網(wǎng)電壓只需達到4V或10V。
(2) PMO的導(dǎo)電特性
當(dāng)VGS小于某個值時,它將打開,這適用于電源連接到VCC(例如驅(qū)動器)的情況。雖然PMO可以很容易地用作驅(qū)動器,但NMOS通常用于驅(qū)動器,因為其導(dǎo)通電阻大、價格高、更換類型少。
3.開關(guān)損耗
無論是NMOS還是PMOS,導(dǎo)通后都有一個導(dǎo)通電阻,因此電流將消耗該電阻上的能量。這部分消耗的能量稱為損耗。選擇低導(dǎo)通電阻的MOS管將降低導(dǎo)通損耗。
PMOS3401不能在打開和關(guān)閉的瞬間完成。由于MOS兩端的電壓降低,電流增加,在此期間,MOS管的損耗是電壓和電流的乘積,稱為開關(guān)損耗。一般來說,開關(guān)損耗遠(yuǎn)大于傳導(dǎo)損耗,開關(guān)頻率越高,損耗越大。在傳導(dǎo)瞬間,電壓和電流的乘積非常大,導(dǎo)致了巨大的損耗。縮短開關(guān)時間可以減少各導(dǎo)通的損耗;降低開關(guān)頻率可以減少單位時間內(nèi)的開關(guān)次數(shù)。以上兩種方法都可以降低開關(guān)損耗。
4.驅(qū)動
與雙極晶體管相比,一般認(rèn)為PMOS3401的導(dǎo)通不需要電流,但只有GS電壓高于一定值。這樣做很容易,但速度不能忽視。在PMOS3401的結(jié)構(gòu)中,可以看出GS和Gd之間存在寄生電容,MOS管的驅(qū)動實際上是電容的充放電。為電容器充電需要電流,因為電容器在充電時可視為短路,因此瞬時電流會相對較大。