用雙MOS怎么設計分立式負載開關

引言：基于單個MOSFET拓撲的負載開關只能阻斷一個方向的電流，由于MOSFET有一個固有的體二極管，如果存在反向電流，它們的作用就像處于導通狀態的二極管。

在一些應用中，需要能夠阻斷兩個方向的電流，例如電池驅動應用，其中應防止電池在充電器連接器側短路等故障情況下放電，或在電氣故障導致連接電纜和交流適配器泄露的情況下放電。

1.具有反向電流保護的共漏極負載開關，共漏雙NMOS

更全面的負載開關功能包括反向電壓保護、反向電流保護，這些可以用共漏極或共源極配置的MOSFET實現。

阻斷反向電流的常見方法是使用二極管。但是使用MOSFET負載開關可以更有效地實現該功能。為了實現兩個電流方向的阻斷，必須將兩個MOSFET以相反的極性串聯。如圖4-1和 圖4-2 ，在這種情況下，如果不是兩個FET都打開，那么其中總有一個體二極管可以阻斷對向的電流。這種方法允許創建兩種反向驅動保護負載開關的替代拓撲，背靠背連接漏極或源極，稱為共漏極或共源極。

圖4-1：反向電流保護共漏雙NMOS負載開關

圖4-1為共漏極雙NMOS高邊負載開關，與單NMOS高邊負載開關一樣，需要有高于Vin的HV_Ctrl驅動。

圖4-2：反向電流保護共漏雙PMOS負載開關

圖4-2為共漏極雙PMOS高邊負載開關，與單PMOS高邊負載開關一樣，Ctrl端需要可以達到接近等于或高于Vin的電平，若不能直接施加，則需要增加一個三極管或者MOS管驅動G極。

2.具有反向電流保護的共源極負載開關，共源雙NMOS

共源極拓撲需要訪問MOSFET之間的源極連接，G極必須在MOS開啟保持電位高于S極，見圖4-3和 圖4-4 。因為公共源極可能會浮動，如果在沒有加偏置電阻鉗固電位差的情況下，兩個NMOS均無法開啟。因為Ctrl處的電壓不低，鉗固電阻可以盡量往高值取，比如1MΩ。

圖4-3：反向電流保護共源雙NMOS負載開關

圖4-3為共源極雙NMOS高邊負載開關，與單NMOS高邊負載開關一樣，需要有高于Vin的HV_Ctrl驅動。

圖4-4：反向電流保護共源雙PMOS負載開關

圖4-4為共源極雙PMOS高邊負載開關，與單PMOS高邊負載開關一樣，Ctrl端需要可以達到接近等于或高于Vin的電平，若不能直接施加，則需要像上節一樣增加一個三極管或者MOS管驅動G極。

選型和使用注意

因為僅限于使用在高邊開關場景，那么從之前的講解中可以知道，這里從設計復雜度上不建議使用NMOS，建議使用雙PMOS共漏或共源設計，相關計算和單PMOS負載開關相似，這里不再舉例。需要注意的是，兩個MOS盡量需要保持型號相同，如果選用的兩個不一樣，可能會因為一致性差的原因導致兩個MOS關閉時間不一致或者開啟關閉時產生振蕩。

小結 

本節基于防正向電流泄漏+防反向電流保護的需要，在單個MOS負載開關的基礎上，利用MOS體二極管的特性，設計出分立式兩防負載開關電路。大家可能有疑問，為什么共漏或共源開關只有高邊類型而沒有低邊類型，其實是因為反向電流的產生都源自于負載，那么低邊開關斷開的是負載和GND，GND處自然就不會產生反向電流，那么低邊開關也就不需要反向電流保護，一個MOS就可以了。

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