PMOS做雙向開關電路-PMOS防倒灌、防反接電路-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-06-12
用MOS做高側開關時，PMOS比NMOS更便于控制：
1、不用額外的電荷泵升壓；
2、只要將柵極拉低和置高就能控制通斷。隨著半導體工藝的進步，PMOS在導通內阻上的參數也逐漸好轉，使得PMOS在電流不是特別大、對壓降不是特別敏感的高側開關場合，拓寬了應用。
上述兩張圖的電路可用于防電源反接，但不防電源倒灌，來分析這個電路：
1、電源從左側正常輸入時：
當VCC有效時，PMOS的體二極管率先導通，隨后S極的電壓由先前的0V變成了（VCC-0.7），此時Vgs = 0 -（VCC-0.7）= -VCC+0.7。
一般PMOS的G極導通閥值為-1~2V，而絕大多數的電源電壓差都要超過這個值。故Vgs超出G極導通閥值，Q1完全導通。
隨著Q1完全導通，Q1的DS兩端的電位差被拉低到 （此時的導通內阻 x 流過的電流），這個值一般都很小，遠小于0.7V，Q1的體二極管被短路關斷，并且Q1持續導通。
之后VCC向負載正常供電。負載的電壓取決于MOS的壓降，壓降為 MOS的導通內阻 x DS電流。較小的導通內阻可獲得很低的壓降、很低的發熱、很高的負載效率。
因為MOS的導通內阻通常為幾mΩ~幾十mΩ，在幾A的電流下壓降僅僅0.0x ~ 0.xV，比肖特基二極管的0.3V更為高效。（并且二極管的壓降并不是固定的，根據二極管的特性曲線得知，電流越大壓降也會變得越大，所以現在的高效率電路都在用MOS來替代二極管，如DCDC的同步整流方案：省略了外部的二極管，降低了整體發熱，提高了輸出效率，提高了可輸出電流，便于集成為單芯片轉換器，減少了占地面積）
因為MOS的開通速度非常迅速，所以不用擔心體二極管因電流過大造成損壞，器件的電流上升都有一個過程，而在過程剛開始的幾ns，可能PMOS就已完全導通，體二極管之后就會被短路關斷。
注意：圖上的穩壓管D1，是為了防止VCC>12V，造成MOS的G極損壞。分析電路時，可去掉穩壓管來分析。
2、VCC和GND反接，電路保護：
因為Q1的體二極管反接，始終處于關斷狀態，即使負載為0Ω的通路，S極的電位也始終保持與G極相等，Q1始終處于關斷狀態。電路關斷，起到電源反接保護的作用。
通過增加一控制I/O，控制開通。并且能在主動關斷時，防止倒灌。
如上這個電路，這個電路廣泛使用在 電源管理、充電控制上。
這個電路好就好在它是個雙向開關，而且可完全控制開通/關斷，完全可以替代機械繼電器來做固態繼電器（前提是輸入的信號電壓不能太低，起碼超出PMOS的G極導通電壓范圍）。
下面來分析原理：
CONTROL電平為高，電路開通，雙向導通：
如CONTROL電平為高，則Q4 NMOS開通，Q2、Q3的G極電位均被拉低到0V。
Q2的體二極管率先導通，Q2的S極電平為VCC-0.7V，因為G極電平為0，所以滿足開通條件，Q2完全導通。
而Q3此時的S極與Q2的S極相連，電位相同，均為VCC。并且G極電平為0，也滿足開通條件，Q3也完全導通。之后VCC向負載正常供電。
反過來，如果VCC=0，而負載是電壓源，也同樣導通，只不換成了Q3的體二極管先導通，然后再輪到Q2。
CONTROL電平為低，電路完全關斷：
CONTROL電平為低，Q2、Q3都會被關斷，并且R2持續上拉，保持Vgs=0，兩個PMOS全部處于完全關斷狀態。并且因為Q2、Q3的體二極管是反向串聯的，所以無論從左還是從右側，流經DS的電流只有反向漏電流，幾乎是沒有的。
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