
MOSFET作為OBC,電調,BMS和Charger,各類數字電源的核心功率器件,想必大家是耳熟能詳了。
大家常用的是增強型MOS,大功率主要是N溝道增強型MOS,小功率用P溝通增強型MOS。至于耗盡型,使用的相對比較少了。
P管的主要優勢是gate門極驅動電路簡單,成本低。參考Si MOSFET領導廠家英飛凌的參考資源,同樣的封裝下,P管的Rdson比N管大很多,考慮到其優勢,仍然在低壓小功率場合應用很廣。本文列舉一些常見的P管應用。
(資料圖片)
P管Rdson大于N管
P管和N管的內部結構區別如下圖:
N管和P管之間的主要區別是反向摻雜分布不同。P管的gate需要負壓才能導通,N管的gate施加正壓可以導通。
流過P管的是空穴電流,流過N管的是電子電流,空穴的遷移率是電子的2~3倍,推動空穴電流的產生要困難很多,由此產生了更大的Rdson。
如果是同樣的Rdson,P管的尺寸要比N管大2~3倍。隨著技術的發展,小功率可以適當降低同樣封裝下P管的Rdson。
上圖通過橫截面積,電阻率算Rdson的公式,表明了P管的Rdson更大的原因,主要是空穴和電子的遷移率不同造成的。
下面分享一些P管的常見應用:
上圖是單端正激電源的 低邊有源鉗位,如果是高邊有源鉗位就必須用N管了,二者的區別就是鉗位電路的連接點不同。
上圖是BMS電池保護單元的P管,和R_Limit串聯,類似PTC。作為預充電使用。電池的充放電背靠背MOSFET依然選擇N管,可以把這個P管理解成緩起。
不光BMS,很多控制信號的電路前級都是使用P管加PTC或者單N管作為上電的緩起。
上圖是防反接應用,防反可以選擇二極管,N管,P管。
按照手冊的比較,P管在EMI和成本上優于N管,在損耗,效率和功率范圍內優于二極管,所以P管也是很不錯的選擇的。
上圖是 線性電池充電器,讓P管工作在線性區,損耗較大,所以只適合小電流充電應用。
上圖是負載開關的應用,包括雙向和單向。對于單向,當Vin上電后,給N管一個PWM控制信號讓N管導通,然后通過兩個電阻分壓,P管就導通了,后面N管關閉,因為電容的存在P管依然可以持續導通。
對于雙向應用,Vin上電,給N管PWM信號,左邊P管的續流二極管形成回路讓右邊P管導通。同樣右邊上電的話,就通過右邊P管的二極管,讓左邊的P管導通。
上圖是DC-DC變換器的應用,包括同步BUCK以及同步Boost電路。
上圖是馬達控制的應用,包括半橋,單管。尤其是24V 30W這種風機水泵,基本都是N+P集成的封裝,比如領芯微LCP037AH31ES8的24V落地扇方案,就使用的N+P管合封的封裝,MCU內置合封N+P的MOS驅動:
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