方舟微DMZ1520E等高阈值耗尽型MOSFET具有较高的阈值电压，非常适合搭配LDO给MCU供电

时间： 2024-08-31 来源：方舟微

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高阈值耗尽型MOSFET,分立保护器件,耗尽型MOSFET,Depletion-mode MOSFET

一、常见的分立保护器件对比

二、传统TVS过压保护电路

图1：TVS用于防止过压保护的电路示意图

PTC搭配TVS构成的保护电路，可实现浪涌抑制保护，如图1所示。当TVS并联在负载两端进行过电压保护时，若过电压冲击导致电流急剧增加，超出电路元件的额定电流范围，此时PTC将起到过流保护的作用。PTC的迅速升温和高阻态限制了电流的通过，从而保护了电路中的其他元件免受过大电流的损害。该电路对PTC与TVS的匹配有一定要求：在TVS失效前，PTC就要触发并断开电路，否则过大的电流可能会先让TVS热烧毁，失去保护功能。

三、ARK（方舟微）高阈值耗尽型MOSFET系列产品的保护应用

传统的PTC搭配TVS构成的保护电路，可以完成一定的浪涌抑制保护，但对电流无法进行较为稳定的控制。而耗尽型MOSFET依靠其自身的“亚阈值特性”，在搭配适当的限流电阻的情况下，电路能够保持在一个相对稳定的电流水平（即恒流源），从而为负载提供所需的、受控的电流供应。ARK（方舟微）研发的高阈值耗尽型MOSFET具有较高的阈值电压，非常适合搭配LDO给MCU供电，目前常见的MCU的工作电压大多为2.7V～5.5V，可以使用高阈值耗尽型MOSFET搭配限流电阻构成恒流源给MCU供电。此外，在宽范围输入电压供电的应用中，可以使用高阈值耗尽型MOSFET搭配LDO给MCU提供精确的供电电压。同时，为进一步简化电路和节约成本，还可以仅仅使用DMZ1520E直接给MCU供电。

ARK（方舟微）高阈值耗尽型MOSFET系列产品的主要参数如下：

图2：TVS用于防止过压保护的电路示意图

如图2电路所示，当Vin增加时，流过电路的电流I_DS增加，电阻R两端的电压升高，即耗尽型MOSFET源极-栅极电压升高，V_GS增加会引起器件导电沟道变窄，电流增加减缓。最终电阻R两端的电压V_GS数值上等于器件对应电流下的关断电压∣V_GS(OFF)∣，此时I_DS不再随输入电压Vin的增加而变化。因此电路可提供的恒定电流为I=V_GS(OFF)/R，其中V_GS(OFF)为耗尽型MOSFET在对应电流下的阈值电压。用户可根据MOSFET的V_GS(OFF)参数来匹配相应阻值的电阻，以实现IC的恒流供电需求。

高阈值耗尽型MOSFET搭配LDO给负载供电的典型应用电路如下：

图3. 高阈值耗尽型MOSFET搭配LDO给MCU供电

如图3电路所示，LDO的输入、输出两端的电压差，数值上等于耗尽型MOSFET在对应电流下的阈值电压V_GS(OFF)，而上述耗尽型MOSFET的高阈值特性，可以保证LDO在低温或较大电流下工作时，其输入、输出两端压差大于LDO正常工作所需的最低压差，使LDO能够稳定的给MCU提供精确的供电电压。

图4. 高阈值耗尽型MOSFET直接给MCU供电

如图4电路所示，高阈值耗尽型MOSFET直接给负载IC供电。MCU的工作所需电流通常较小，且供电范围约2.7V～5.5V，在图2所示电路中，对应电流下耗尽型MSOEFT DMZ1520E的阈值电压V_GS(OFF)（-3.5V～-5.5V），因此，使用DMZ1520E直接MCU供电，能够满足MCU在2.7V～5.5V区间的供电需求，允许的输入电压最大值高达150V。

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