STM32应用
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。
SI2301封装如下
SI2302封装如下:
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。
实际应用4
如果被控设备的供电电压远远高于单片机的3.3V电压,例如,通过3.3V IO控制12V设备开启或者关闭,这时,就不能再用PMOS了(脑补一下,为啥?)因为PMOS截止时,需要VGS>0。但是如果被控电压较高,即使VG为高电平,还是小于VS,就无法实现VGS>0, 会导致PMOS无法被关断。(补充一下,如果用PNP三极管控制次级电路,也会出现同样问题,因此一般用NPN三极管控制5V或者12V次级电路)
采用NMOS控制时,需要控制脚为高电平, VGS>0开启, VGS=0关闭(简单写法,其实VGS阈值一般为0.45V)。这时S一般需要连接到GND, 而负载连接到D,电流流向从D流向S。
MOS管在电池供电设备中,常用用法就这么多了。