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手机中的分立背靠背MOS电路

2025年11月8日

季布弟季心,气盖关中,遇人恭谨,为任侠,方数千里,士皆争为之死。尝杀人,亡之吴,从袁丝匿。长事袁丝,弟畜灌夫、籍福之属。尝为中司马,中尉郅都不敢不加礼。少年多时时窃籍其名以行。当是时,季心以勇,季布以诺,著闻关中。       -     《史记·季布栾布列传》

史记中记载,作为两兄弟,季心以勇武果敢、季布以一诺千金,坚守古老的游侠价值观,闻名于关中地区。其实刘邦骨子里也是游侠,其少年时曾不远千里、中二般地去大梁祭祀信陵君,并在那结识了信陵君的门客,当时的游侠头目张耳。就算称帝后也去信陵君的坟地祭拜。季布曾是项羽帐下大将,刘邦后来原谅并重用他,也有英雄相惜的意味,同一种人么,有共同的偶像和行为准则,当然信得过。

至于后世那些为名声所累、营销见长,骨子里实为商人的“企业家”,在座的、好酒及色的诸位都比他三观正。

在手机产品开发过程中,偶尔会看到两颗MOS串联在一起使用的情形,像季布季心兄弟般,本文针对手机中双MOS串联的电路做个简单的梳理总结。

何为背靠背

提到背靠背,就得先解释为什么要背靠背,单颗MOS就不行吗,何必大费周章?

单颗MOS可谓是双向导通(MOS沟道是能够双向流通电流的),但单向关断,因为寄生二极管在作祟。而背靠背MOS可以实现双向开通、双向关断。

back to back,背对背,在结构上可把背靠背分为共源和共漏两种,两者在应用上没啥区别。

总结下,单MOS仅能够实现对直流信号(单向)的控制,不能对交流信号(双向)的控制,背对背MOS提高了控制的维度,能够实现对交流信号的控制(双向控制),使得开关特性类似于一个物理按键或者继电器。

无线充项目互斥开关

对于某些带有无线充电的项目,当有线充电和无线充电行为同时存在的时候,如果没有互斥电路防互灌,则像大水冲了龙王庙-自家人打自家人,可能会导致手机损坏或意想不到的故障。

利用背靠背MOS,可以防止有线充输入和无线充输入互灌。举例某款老手机架构如下图,当背靠背MOS关断时,左右两端是无法形成通路的,从而阻止互灌。

直充负载开关

绿厂早期所开发的VOOC直充,其负载开关就是用背靠背MOS做成的,可以防止VBAT对VBUS的倒灌。

为了驱动背靠背MOS,还辅助设计了倍压电路。A点,MCU的CLK_OUT输出频率为1MHz,占空比为50%的方波,电平大小约为VBAT(单片机由VBAT供电)。

方波为低时,USB_VCHR通过R2906、D2902给C2903充电,将C2903两端电压约充到VBUS;方波为高电平时,因为C2903电容两端电压不能突变,导致B点电压抬升,约抬升至VBUS+VBAT的电压。

B点电压再通过D2903进入RC电路(RC的时间常数远大于方波周期),随后变成平稳电压,约为7~8V。

综合下来MOS的VGS约为3~4V,便能正常开启或关断了。

audio开关

早些年,某些手机厂商在开发立体声功能时,想复用听筒。听筒的声音大一些,基本上就可以满足立体声的要求了。这便要求听筒同时具备听筒和外放两种模式,所以把原来的32Ω常规听筒变更为6Ω听筒,先增强其能力再说。

但外放模式和听筒模式的电流是不一样的,外放的声音大,驱动电流大;作为听筒的时候声音小,驱动电流小,那么如何兼容这两种模式呢?

有的厂商用一个背靠背MOS开关做路径切换,如下图,外放模式(上扬)直接走开关,听筒模式则串联一个数十欧姆的电阻,人为地增大阻抗,降低电流,声音做小。

因为听筒上跑的是交流信号,若只是选取一个MOS,因MOS上寄生二极管的存在,对于交流信号的关断就会失效,所以要选择两个MOS构成背靠背MOS开关。

下图展示了该背靠背MOS的驱动,也挺有意思。我们都知道,MOS的导通和关断基于VGS电压,当VGS = VG – VS > VGS(TH)时,MOS才会导通。

为了满足MOS的驱动,利用电容C1两端电压不能突变特性,引入自举电路。该自举电路巧妙利用音频功放H桥上面的高频开关脉冲波和一个直流电压,将驱动电平抬上去。

这种方案后续逐渐式微,慢慢被集成芯片取代,集成芯片成本更低、占地面积更小,性能更好。

电池保护电路

还有电池保护板上的电路,如下图,电池保护板上的充电MOS和放电MOS,虽然属于背靠背结构,但需要说明的是,它们的驱动脚(栅极)没有连在一起,导通/关断行为不同步,与上面所讲述的背靠背有差异。

标签: 无线充电 电池保护电路 直充负载开关 背靠背MOS 音频开关
最后更新:2026年1月6日


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夜枭

夜枭,暗夜里的精灵,雅典娜在凡间的使者,不瞩目于明亮的日光,在意的是万物的启迪。

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