一名物联网创业者的创业笔记-3-电池设备设计必读-MOS工作原理

创业项目中的振动记录仪作为数据记录仪的一种,需要采用电池供电,因此需要采用MOS管,控制传感器的开启或者关闭。物联网产品中,通常需要实现电池供电,因此MCU需要有能力开通或者关断各个外设供电。为此,再复习一下MOS管的应用。

NMOS和PMOS

顾名思义,NMOS为阴性,因此箭头向内,PMOS为阳性,箭头向外。

NMOS特性:G>S时导通,也就是阴性的G级电压为正时,MOS导通,电流从D流向S(G对面,或者是和箭头连在一起的管脚)。也就是电源在D, 负载在S

PMOS特性: G<S时导通,电流从S流向D;

无论NMOS还是PMOS,G总是靠近S。

简便记忆法:

箭头向里,NMOS,G>S导通, 电流为D->S;

箭头向外,PMOS,  G<S导通, 电流为S->D

上面的示意图中,明确标注了G,D,S,但是实际原理图中,多数没有标注,因此比较容易弄混。

电路分析1: 电池和VCC供电选择

上面电路中,首先,Q1箭头向外,因此为PMOS。 G<S时导通。也就是当5V没有连接时,PMOS导通,电流流向为D->S,注意:这里PMOS接反了,电流流向为D->S,而不是传统的S->D。 这种接法的作用是:可以起到防反接效果。如果VBAT接反了,G>S , PMOS截止,电路无法导通。。

当5V有电压输出时,G>S, MOS管截止,通过5V供电给后端。

MOS管导通状态下,小电流情况下,电流可以从D->S或者从S->D。实际电路中,PMOS从D->S主要是起到防反接效果。

上面原理图中,S_VCC有电时,Q1(PMOS)截止,S_VCC给VCC供电;

S_VCC没电时, PSELF低电平, Q1导通,B_VCC给VCC供电。

这里同样需要注意,当B_VCC接反时, G>S, PMOS截止。

电路分析2: 关断设备供电

上图中, 当MCU控制的PG_C为高电平时,Q6的G>S, Q6截止, V4.2V无法到通道P_GPRS。

当PG_C为低电平, Q6的G<S, Q6导通,V4.2V连接到P_GPRS。 R110实际起到栅极限流效果。而R113起到上拉效果。当MCU输出失效(高阻态),R113将Q6 G设定为高电平,避免Q6导通。

上述参考电路可以应用在实际电路中。

实际应用1

电源开关,其中5V连接后,Q1截止,设备通过5V供电。 5V断开后,Q1导通,电池给设备供电。Q1导通方向为D->S,起到电池防反接的功能。

实际应用2

应用2中, 采用PMOS作为开关,控制传感器的开通或者关闭。R23起到默认关闭功能。MCU输出低电平时,Q2导通, 传感器供电。 MCU输出高电平时,Q2关闭,传感器不供电。

实际应用3

通过GET_VOLT,控制Q3导通, BAT_VOLT采集电池电压,通过电池电压,判断电池容量。

MOS管在电池供电设备中,常用用法就这么多了。

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