电阻分压ADC电路中MOS管结电容选择

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探讨了一种用于电源电压检测的ADC采样电路，指出MOS管的选择不当可能导致上电过冲问题，影响ADC读数准确性甚至损坏控制器。分析了上电过冲产生的原因——MOS管的结电容，并提出了减少结电容的选择方案以解决此问题。

一、上电过冲问题

二、上电过冲产生原因

三、解决方案

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      下图是某些场景下需要使用的一种ADC采样电路，用于检测电源电压值。下面的这个电路中，  MOS  管M2的选择是不是可以谁便选择呢，本文将通过一些仿真计算看下，如果选择不当会有什么问题。

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一、上电过冲问题

      如下图所示，谁便选择一个型号MOS管IRF6201（确保V2能让MOS管饱和导通）。下图中深蓝色仿真曲线为V2，浅蓝色曲线为R4左边的电压曲线，绿色为  ADC  网络上的电压曲线。

           上图中V1的电压值为14V，可以计算出ADC的值应该为14V*R3/(R3+R2)=2V。但是上电过程中ADC上的电压值最高上冲到了3V以上。差不多1ms之后才会稳定到2V左右。而R4左端的电压则更是差不多上冲到了4V左右。

           从仿真结果看，上述电路可能会有两个方面的问题：

         1、电压过冲超过控制器ADC管脚的耐压值，导致控制器管脚损坏；

         2、如果在1ms之内进行ADC电压值进行检测判定，检测值不准确。

二、上电过冲产生原因

         我们知道，MOS管GS之间存在结电容，如下图所示：

           根据器件资料，可以找的GS之间结电容大小 。LTspice模型可以直接找到，如下图所示，IRF6201的结电容为6.6n。

      电容两端的电压不能突变，因此MOS管S极的电压一开始会等于G极的电压，直到GS间电容充满电荷，充电时间约等于RC，即R3*CGS=66us。如果G极电压上升再快一点，GS之间电容再大一点，S极的电压最大值可以接近5V。

三、解决方案

      知道了产生问题的原因，就可以尝试可能的解决方案了。

1、减少串阻R3，但是需要同比例减少R2，最终会导致漏电流增大。

2、减小CGS，即选择GS之间电容较小的MOS管，如下图选择FDS6930A，GS之间电容只有0.3nF。

        用FDS6930A进行仿真，仿真结果如下，S极的电压（浅蓝色曲线）没有超过2V。ADC上的电压值（绿色曲线）很明显也没有超过2V。下图中S极电压的尖峰是GS电容充满电之前出现的。

  总结：

      本文中的ADC检测电路，需要注意MOS管结电容的选择，如果结电容过大，可能导致ADC管脚过冲，损坏ADC管脚，还有可能因为达到稳态的时间过长，导致误检测。

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