PMOS功率管开关电路设计

1、.PMOS开关管电路设计指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2013/7/182.目录NMOS管等效电路 4公司固定传感器控制盒PMOS开关电路分析 4PMOS开关管电路设计指南NMOS管等效电路DDji«r"i5 JIBh*-厂丁 G <4 =*:1HM T T ：rJIO -， ssA)B)图2 NMOS管等效模型1、驱动G极时，因为输入电容 CisS Cgd+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。2、根据B图，功率

2、MOS管内部存在等效三极管，当S接地，刚上电时，三极管会与通，且电流有可能过大，所以，最好D极有缓启动电路保护。3、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 ,与致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；或者线上串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灯驱动电路1、电路A:1）三极管集电极电阻过大，导致开关速度不高

3、；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 端增力口 5V TVS d）在输出端口增加电阻等措施e）去掉输出 兀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，与通时 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-8V 2）

4、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）去掉输出兀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。1N4004电阻图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，比如磁珠构成的兀型滤波电路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 敏电阻与通， 完成放浪涌。 压敏电阻选择14K390 (片径14mm,

5、 vlmA =39V)。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)缓启动电路如图5R94JkQV21pHR1vpk x HkHz O-10.0KQJC5 680pF -Fd N468C1 OJpFR2 10Qlrt621TipHC4±1DOnFR6100R32D0kQL，SMC4AT3GR4V1 Ifl.OkOR5 10.0kQ小Q11 JZN39D4Y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

6、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推若是输入滤波完成之后24VFour channel osaUoscope-XSCl图6 PMOS管与通波形分析: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