PMOS功率管开关电路设计

1、PMOS开关管电路设计指南 V1.0PMOS开关管电路设计指南2013/7/18本文档的目的 1）能够根据本指南进行 PMOS管开关电路设计更新说明序号修改项修改理由修改人修改日期1无"首版2013/7/1828目录NMOS管等效电路.公司固定传感器控制盒PMOS开关电路分析PMOS开关管电路设计指南NMOS管等效电路AB)图2 NMOS管等效模型1、2、3、驱动G极时，因为输入电容CisSCgd+CgS的存在，要求电压变化快，i=Cdu/dt, 当G极电流大时，du/dt也大，增大开关速度。根据B图，功率MOS管内部存在等效三极管，当 S接地，刚上电时，三极 管会导通，且电流有可能

2、过大，所以，最好 D极有缓启动电路保护。根据A图，反向寄生二极管有可能被正向或反向击穿。反向击穿有可能因为D极部分，当电源开启时会有冲击电流，因为线上电感原因，U = Ldi/dt ,导致U过大。正向击穿，可能因为 S极在关电时，因为线上电感原因，造成 U 过大；或者线上申入能量较大干扰电压，导致寄生二极管正向通道电流过大， 烧毁寄生二极管，从而造成 MOS管失效。二、控制盒PMOS开关电路分析1、小电流切换电路A）B）图3 5V激光器驱动电路和24V LED丁驱动电路1、电路A:1）三极管集电极电阻过大，导致开关速度不高；考虑是激光器驱动电路，正好使用这个缓启动功能。2） MOS管损坏过，现

3、象是能够正常开启 MOS管，但不能完全关断MOS管，怀 疑是MOS管寄生二极管损坏导致。解决办法，a）更换Vds较大的MOS管（IRLML5203 Vds最大30V,而6401的Vds最大12V）b）电源处增加缓启动c） D端增加5V TVSd）在输出端口增加电阻等措施e）去掉输出冗型滤波电路上的并接反向二极管，如有可能，在输出放置防反接二极管。2、电路B1） 24V驱动电路，导通时Vgs过大，影响PMOS管寿命解决办法：修改 R13为10K, R11为20K, Vgs最大为-8V2）电源上电有可能Vgs过大，在G、S极增加一个8V稳压二极管保护3） IRF9393的最大Vds约55V,更改为

4、IRF6217最大Vds变为150V4）在D极增加24V TVS5）在输出端口增加电阻等措施6）去掉输出冗型滤波电路上的并接反向二极管，如有可能，在输出放置防反接二极管。图4改进后的PMOS输出接口电路电路图3-B选型：1）滤波可以选择简单的高频滤波，比如磁珠构成的冗型滤波电路2） TVS选择 SD24C3）电阻选择2.2ohm, 0805封装，当电流增大到20A,电阻压降为44V,之后压 敏电阻导通，完成放浪涌。压敏电阻选择14K390（片径14mm, vlmA =39S。4） 1N4004在 150mA 时，VF=0.8V,力口上 24V 电源入口的 1N4004,压降 1.6V左 右。5

5、）缓启动电路如图5图5改进后的图3-B电路说明：1）三极管OC电路部分，R4> C2构成低通滤波，延缓控制速度2）增加C1,上电时U1的G极高电平3）可以在R7之后再增加一个R （10K）和C （1u）,起到外部24V给电之后 的防冲击保护。4）这里的24V推荐是输入滤波完成之后24V图6 PMOS管导通波形分析:亡反国Ink 皿EQg WC.E 沔 gb©nnd_B354 =5l903VCtoticI CCfmnrd_DT2T15朋上4.81A %T安1) 电流 Id 160us从 0 上升到 89mA, di/dt =556.25,假设线路 L=1uH, 电压为0.55625mV,没有影响。2) Vd上升和Id几乎同步3) Vg 从 24V 至U 18.8V,下降时间 600us,期间 Vd*Id=48mA*(24-5.5)V= 约1W, MOS管瞬时功耗较大，按照1ms,能量为1mJ。止匕PMOS管 最大功耗 2.5W, Eas=15mJ4) 可以按照零极点分析方法，分析 MOS管G、D极稳定性。在G极和 S极之间增加稳压管，在 S D之间