單NMOS可以設(shè)計分立式負載開關(guān)嗎?
以下內(nèi)容中,小編將對NMOS負載開關(guān)的相關(guān)內(nèi)容進行著重介紹和闡述,希望本文能幫您增進對NMOS負載開關(guān)的了解,和小編一起來看看吧。
一、如何用單NMOS設(shè)計分立式負載開關(guān)
1、N溝道高側(cè)負載開關(guān)
N溝道MOSFET具有比相同尺寸的P溝道器件更低的導通電阻值。但為了獲得較低的電阻值,在使用N溝道MOSFET實現(xiàn)高側(cè)負載開關(guān)時,需要高電壓(過驅(qū)動)來驅(qū)動MOSFET的柵極,見 圖2-2 。必須提供高于輸入電壓Vin的電壓用于適當?shù)臇艠O驅(qū)動(因為當NMOS導通時,忽略VDS壓降,S點的電位和D點電位相同,均為Vin,要維持NMOS開啟,必須VG-Vin>VGSTHmax),否則MOSFET將不會完全導通。
圖2-2:帶高電平控制線的N溝道MOSFET高邊負載開關(guān)
如果沒有足夠高的電壓來驅(qū)動柵極,如圖2-3可以使用電荷泵電路來增加施加到MOSFET柵極的驅(qū)動電壓。雖然這增加了電路的復雜性,但N溝道MOSFET的導通電阻較低。但是電荷泵電路將消耗一些功率,因此在系統(tǒng)可能大部分時間處于待機模式的關(guān)鍵應(yīng)用中,P通道拓撲可以更有效。
圖2-3:帶充電泵控制線的N溝道MOSFET高邊負載開關(guān)
2、N溝道低側(cè)負載開關(guān)
在沒有高壓或附加電路的情況下,N溝道MOSFET可以用于低側(cè)負載開關(guān)。低側(cè)負載開關(guān)的實現(xiàn)如圖2-4所示。低側(cè)負載開關(guān)的缺點是負載的接地電位略微升高(導通時MOS也會占據(jù)一些壓降,但很?。L貏e是當負載與外部組件有通信線路時,需要考慮這一點。
圖2-4:N溝道MOSFET低邊負載開關(guān)
二、NMOS負載開關(guān)損耗來源
MOSFET的開關(guān)損耗受多種因素影響,主要包括以下幾個方面:
1、工作條件
電壓 :開關(guān)電壓越高,開關(guān)損耗越大。
電流 :開關(guān)電流越大,開關(guān)損耗也越大。
溫度 :溫度升高可能會導致MOSFET的導通電阻增加,從而影響開關(guān)損耗。
2、外部電路
驅(qū)動電路 :驅(qū)動電路的設(shè)計直接影響MOSFET的開關(guān)速度。驅(qū)動電壓越高、驅(qū)動電流越大,通常能夠加快MOSFET的開關(guān)速度,但也可能增加驅(qū)動損耗。
負載電路 :負載電路的特性(如電感、電容等)也會影響MOSFET的開關(guān)損耗。例如,負載電感在MOSFET關(guān)斷時會產(chǎn)生反電動勢,從而增加關(guān)斷損耗。
3、MOSFET本身特性
導通電阻(RDS(on)) :導通電阻越小,導通損耗越小,但也可能影響開關(guān)速度。
開關(guān)速度 :包括開通速度和關(guān)斷速度。開關(guān)速度越快,開關(guān)損耗通常越小,但也可能增加電路中的電磁干擾(EMI)問題。
柵極電荷(Qg) :柵極電荷越大,驅(qū)動MOSFET所需的能量就越大,從而增加驅(qū)動損耗和開關(guān)損耗。
4、軟開關(guān)技術(shù)采用零電壓切換(ZVS)或零電流切換(ZCS)等軟開關(guān)技術(shù)可以有效地減小開關(guān)損耗。這些技術(shù)通過調(diào)整電路參數(shù)和開關(guān)時序,使得MOSFET在開關(guān)過程中電壓和電流不同時存在,從而避免了能量損耗。
以上便是小編此次帶來的有關(guān)NMOS負載開關(guān)的全部內(nèi)容,十分感謝大家的耐心閱讀,想要了解更多相關(guān)內(nèi)容,或者更多精彩內(nèi)容,請一定關(guān)注我們網(wǎng)站哦。