★★★ MOS-4---MOS管的開關電路 ★★★

引言：負載串聯型開關相比于上節講到的接地型和跟隨型開關，使用更加廣泛，無論是輕負載還是重負載，電路幾乎沒有額外電流損耗。

€1.開路漏極型開關

如下圖4-1是NMOS和PMOS的開路漏極型開關，所謂開路漏極型，即負載Rload直接串聯在MOS的漏極一側。NMOS型Rload直接跨接在漏極和電源之間，PMOS型Rload直接跨接在漏極和GND之間，二者都位于MOS的主電流回路上。其中Rg是柵極限流電阻，RP是偏置電阻。

圖4-1：NMOS和PMOS開路漏極型開關

對于NMOS開路漏極型開關，當Ctrl in輸入高電平時，NMOS導通，VDD開始直接給負載Rload供電；當Ctrl in為低電平時，NMOS不導通，負載Rload不工作。

對于PMOS開路漏極型開關，當Ctrl in輸入高電平（以VDD為基準，Vin-VDD＞Vthmax）時，PMOS不導通，負載Rload不工作；當Ctrl in輸入低電平（Vin-VDD

根據上面描述的工作過程，開路漏極型開關又叫負載串聯型開關。

關于負載Rload放置的位置，為什么對于NMOS和PMOS，Rload均放置在漏極，這一點在第二節已經講過。

€2.開路漏極型開關設計實例

MOS的負載串聯型開關，MOS本身并不能像BJT一樣控制干路電流的大小，因此是負載汲取多少，上游供給多少，MOS只做一個開關使用。因為負載串聯型開關多半使用在一定功率場景，因此其設計需要考慮如下幾個點：

#1.輸入電壓和輸入電流

#2.MOS的RDSON

#3.MOS的驅動閾值

對于#1.這兩個參數是選型MOS的核心參數，VDSS＞Vin，IDSS＞Iin；RDSON是評估性能的關鍵，RDSON越小，干路功率損耗越低，MOS發熱越少；#3.MOS的驅動閾值則是根據我們的驅動電壓匹配可以完全驅動的MOS，如果直接驅動不行，則需要用BJT或者另一個MOS進行G極驅動。下面我們以一個實際例子來進行選型：

*設計背景：*Vin=12V，最大持續輸入電流=2A，驅動閾值電平0/3.3V（MCU的GPIO驅動）

設計分析： 由于2A的電流其實并不大，這里可以選擇使用小信號MOS類別，根據上述參數，選擇Nexperia的PMV28UNEA--NMOS，圖4-2列出了其靜態電氣參數。

圖4-2：PMV28UNEA的靜態參數

圖4-3：12V-2A，3.3V驅動的NMOS低邊負載開關設計

設計結果： 圖4-3是成型設計，其中Rg可以不需要，也可以貼幾Ω都可以，Rp的取值范圍比較寬泛，盡量取值稍大。需要注意的是，上述NMOS開關是低邊開關，使用場景不多，而一般使用的開關類型是高邊開關。若用NMOS強行設計成高邊開關，那么Ctrl in端的電壓會很高以至于難以達成以低電壓來控制的目的。所以推薦使用PMOS來設計負載串聯型開關。（當然這里也不是完全不使用和否定低邊開關，需要根據實際使用需求來定）

如果使用PMOS設計，根據PMOS的導通條件，驅動電壓是0/3.3V，閾值比較基準是VDD=12V，實際采用GPIO是無法直接驅動的。那么有什么簡單驅動設計嗎？大家可以多多思考一下，我會在后續SCD系列的高邊低邊開關里面詳細講到。