为什么使用“负载开关”而不仅仅是一个晶体管作为开关
电器工程
晶体管
开关
2022-02-03 05:13:19
4个回答
您可以使用单个 FET,但使用负载开关 IC 有几个优点。
- 可以切换高于微电压的电压。(这也可以通过使用 2 个晶体管来完成。)
- 负载开关具有内置的浪涌电流限制。这也可以使用分立元件来完成,但需要更多的工程设计。
- 负载开关通常具有监控功能,例如电源良好或过流输出等。
- 当整个电路在一个芯片上并保证其性能数据时,容差分析会更容易。
与所有工程一样,权衡。
除了其他受访者已经写过的内容外,由单个功率 MOSFET 制成的开关将在源极和漏极之间有一个体二极管。因此,开关只能阻断一个方向的电流。在另一个方向上,无论开关是否打开,体二极管都会导通。
集成负载开关通常可以阻断两个方向的电流。这可以通过控制 MOSFET 中体的偏置或通过使用两个背靠背的 MOSFET 来实现。
在这种情况下,第二晶体管正在执行电平转换功能。P 沟道 MOSFET 需要一个低电平有效控制信号,该信号以其源极端子(即电阻两端)为参考。N 通道器件允许您使用以地为参考的高电平有效逻辑信号来控制开关,这在大多数应用中更为方便。
这种非常常见的设计(也包括 BJT 晶体管)的目的是隔离“EN”信号,该信号可能来自低压源。此外,电源在其输出端子上可能无法承受高于 3.3 VDC 或 5 VDC 逻辑电压的高压。
PMOS晶体管也可以是几乎任何PNP晶体管。它可以打开或关闭极高的电压,例如用于一长串 LED 的 300 VDC。它可能是各种小工具的主电源开关,同时保持“EN”隔离。目前 MOSFET 的最大电压限制约为 700 VDC。
我应该注意,NMOS 晶体管将通过偏置电阻器暴露在相同的 Vin 电压下,该电阻器用于确保 PMOS 在“EN”低或其接地/源电压(零伏)时关闭。NMOS 可以是在大约 5 VDC 或 10 VDC 时完全开启的类型,具体取决于驱动它的逻辑。
编辑:因为 PMOS 在打开时接地,所以 Vin 的限制为 20 VDC 或更低。感谢@BeBoo 指出这一点。对于更高的电压,栅源电压必须用齐纳二极管钳位。