PMOS控制大容性负载电路如何快速关断?

VBsemi微碧半导体 2025-04-23 16:23:05

使用 PMOS 控制大容性负载电路通断时,怎么实现快速关断呢?

常规缓启动电路(在栅源极并入电容实现缓慢开通)在关断时 PMOS 管栅极充电慢,在带载情况下容易损坏器件。

而通过在栅源极间并联 10uF 电容C2实现缓启动,同时加入快速泄放控制回路,在关断时就能快速恢复栅源极电压,从而实现 PMOS 的快速关断。

我们来看它的详细原理,S1未使能时,三极管Q2、Q1的b极无电流,Q2、Q1不导通,此时PMOS管栅极电压、三极管Q5的基极、发射极均为60V,PMOS管不导通;

S1使能时,三极管Q1、Q2导通,此时Q5的基极为0V,发射极为40V,此时PMOS为导通状态。

当S1断开瞬间,三极管基极在R6的作用下快速充电至60V,此时Q5导通,60V直接通过Q5到达PMOS栅极,实现快速泄放,调节 R6 可控制泄放速度。

下图是加入栅极泄放电路的仿真图及栅、漏极电压波形图,绿色为栅极电压波形,红色为漏极电压波形;

下图是未加入(断开 Q5 三极管发射极与 PMOS 栅极连接)的仿真图及波形图,波形颜色含义与上图相同。

仿真结果显示,加入栅极泄放回路后,栅极电压上升时间大幅缩短,表明该电路可实现 PMOS 缓启动电路的栅极快速泄放,加快关断。

但在实际调试中,S1 闭合后Q5 的 E 极电压异常,EB 极压差超额定值;我们可以加入二极管 D1 和电阻 R1,使 Q5 的 E 极在 S1 闭合时能通过 D1 和 R1下拉到GND。

(优化后的电路在 PMOS 管栅极充放电速度上满足需求 ,后续针对锂电池设备应用中静态功耗问题,通过调整电路结构,使 PMOS 作为后端控制开关在未使能时静态损耗降至最低。)

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