【开关MOSFET】输出电流的控制和感测基础-KIA MOS管
输出电流控制技术随半导体开关的进步而发展。对大多数负载管理电路来说,MOSFET晶体管正在迅速取代继电器成为所选择的开关技术。
有两种方法可将MOSFET晶体管插入到电路中:
1、作为高侧P沟道开关
2、作为低侧N沟道开关
对两种MOSFET晶体管类型做一个快速回顾,我们可以记起来,P沟道MOSFET是通过将栅极电压拉到比源极电压更低来进行栅控的;而N沟道MOSFET的栅极是由比源极更高的电压来导通的。
另外,其电流方向是相反的。这两个因素决定了与馈入负载的电压和电流相关的开关方向。
图1:N沟道和P沟道MOSFET。
图2显示了P沟道MOSFET作为负载开关时的优势:P沟道控制电流流入地面,而N沟道控制电流流出地面(通常称为“返回”)。
图2:P沟道器件作为负载开关时具有优势。
在这两种情况下,栅极电压都必须超过器件的阈值电压,才能将器件作为欧姆区(ohmic region)中的开关完全开启。请注意,这里的讨论集中在增强型P沟道和N沟道MOSFET。不同类型的JFET具有不同的栅控要求。
图3:着眼于增强型MOSFET。
从器件操作回到负载管理电路,图4所示是将高压侧p-FET用作开关元件,它还用了一个N沟道efuse产品。
图4:高压侧p-FET作为开关元件。
图5所示是低侧(返回侧)n-FET作为开关元件,使用了N沟道efuse产品。
虽然N沟道MOSFET比P沟道MOSFET约小三分之一,因此成本也更低,但由于P沟道MOSFET能保持合适的接地参考(参考图5中N沟道n-FET开关位置,对地参考“隔断”),所以使用P沟道MOSFET进行负载管理更好。
图5:低侧(返回侧)n-FET作为开关元件。
efuse是一个重要的进步,因为它允许在极性反接、输出短路或过电流情况下开启电路。以类似的方式,也可以监测和控制流过开关的电流。事实上,如果栅控不正确,会发生开关振荡。
尽管半导体不会像继电器那样表现出开关反弹,但仍有可能出现不需要的振铃。
高侧电流感测可以通过模拟电路进行控制,同时高侧电流的数字控制也在向更高水平推进。
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