詳解mosfet應(yīng)用電路 mos管開關(guān)電路知識通俗易懂

詳解mosfet應(yīng)用電路 mos管開關(guān)電路知識通俗易懂

mosfet應(yīng)用電路，MOS管最顯著的特性是開關(guān)特性好，所以被廣泛應(yīng)用在需要電子開關(guān)的電路中，常見的如開關(guān)電源和馬達驅(qū)動，也有照明調(diào)光。

MOS電路為單極型集成電路，又稱為MOS集成電路，它采用金屬－氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管制造，其主要特點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、集成度高、功耗低，但速度較慢。

mosfet應(yīng)用電路解析

學(xué)習(xí)過模擬電路的人都知道三極管是流控流器件，也就是由基極電流控制集電極與發(fā)射極之間的電流；而MOS管是壓控流器件，也就是由柵極上所加的電壓控制漏極與源極之間電流。

MOSFET管是FET的一種，可以被制造為增強型或者耗盡型，P溝道或N溝道共四種類型，但實際應(yīng)用的只有增強型的N溝道MOS管和增強型的P溝道MOS管。實際應(yīng)用中，NMOS居多。

圖1 左邊是N溝道的MOS管，右邊是P溝道的MOS管

寄生二極管的方向如何判斷呢？它的判斷規(guī)則就是對于N溝道，由S極指向D極；對于P溝道，由D極指向S極。

如何分辨MOS管三個極？

D極單獨位于一邊，而G極是第4PIN。剩下的3個腳則是S極。它們的位置是相對固定的，記住這一點很有用。請注意：不論NMOS管還是PMOS管，上述PIN腳的確定方法都是一樣的。

MOS管導(dǎo)通特性

導(dǎo)通的意思是作為開關(guān)，相當(dāng)于開關(guān)閉合。NMOS的特性：Vgs大于某一值管子就會導(dǎo)通，適合用于源極接地時的情況（低端驅(qū)動），只要柵極電壓達到4V就可以了。

PMOS的特性：Vgs小于某一值管子就會導(dǎo)通，適合用于源極接VCC時的情況（高端驅(qū)動）。下圖是MOS管開關(guān)電路，輸入電壓是Ui，輸出電壓是Uo。

當(dāng)Ui較小時，MOS管是截止的， Uo＝Uoh＝Vdd；

當(dāng)Ui較大時，MOS管是導(dǎo)通的， Uo =Ron/(Ron+Rd)*Vdd，由于Ron<<rd，所以輸出為低電平，即uo＝0。< span="">

應(yīng)用實例：

以下是某筆記本主板的電路原理圖分析，在此mos管是開關(guān)作用:PQ27控制腳為低電平，PQ27截止，而右側(cè)的mos管導(dǎo)通，所以輸出拉低；

電路原理分析:PQ27控制腳為高電平，PQ27導(dǎo)通，所以其漏極為低電平，右側(cè)的mos管處于截止?fàn)顟B(tài)，所以輸出為高電平。

整體看來，兩個管子的搭配作用就是高低電平的切換，這個電路來自于筆記本主板的電路，但是這個電路模塊也更常見于復(fù)雜電路的上電時序控制模塊，GPIO的操作模塊等等應(yīng)用中。

MOS管的隔離作用

MOS管實現(xiàn)電壓隔離的作用是另外一個非常重要且常見的功能，隔離的重要性在于：擔(dān)心前一極的電流漏到后面的電路中，對電路系統(tǒng)的上電時序，處理器或邏輯器件的工作造成誤判，最終導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作。因此，實際的電路系統(tǒng)中，隔離的作用非常重要。

比如，上下兩個圖就是通過源極的高低電平來控制MOS管的通斷，來實現(xiàn)信號電平的隔離，因為MOS管有體二極管，并且是反向的，所以并不會有信號通過MOS管漏過去。這是一個非常經(jīng)典的電路，并且可以通過搭配衍生出很多實用的電路。

比如，下面這個IIC總線中電平轉(zhuǎn)換電路，其實跟上面的電路存在極大的相似性。

電路分析：

SDA1為高電平(3V3)時，TR1截止，SDA2輸出為高電平（5V）；

SDA1為低電平(0V)時，TR1導(dǎo)通，SDA2輸出為低電平。

MOS開關(guān)電路管損失

不管是NMOS還是PMOS，導(dǎo)通后都有導(dǎo)通電阻存在，這樣電流就會在這個電阻上消耗能量，這部分消耗的能量叫做導(dǎo)通損耗。選擇導(dǎo)通電阻小的MOS管會減小導(dǎo)通損耗。現(xiàn)在的小功率MOS管導(dǎo)通電阻一般在幾十毫歐左右，幾毫歐的也有。

MOS在導(dǎo)通和截止的時候，一定不是在瞬間完成的。MOS兩端的電壓有一個下降的過程，流過的電流有一個上升的過程，在這段時間內(nèi)，MOS管的損失是電壓和電流的乘積，叫做開關(guān)損失。通常開關(guān)損失比導(dǎo)通損失大得多，而且開關(guān)頻率越快，損失也越大。

導(dǎo)通瞬間電壓和電流的乘積很大，造成的損失也就很大�？s短開關(guān)時間，可以減小每次導(dǎo)通時的損失;降低開關(guān)頻率，可以減小單位時間內(nèi)的開關(guān)次數(shù)。這兩種辦法都可以減小開關(guān)損失。