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詳解mosfet應用電路 mos管開關電路知識通俗易懂-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2020-08-27 

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詳解mosfet應用電路 mos管開關電路知識通俗易懂

mosfet應用電路,MOS管最顯著的特性是開關特性好,所以被廣泛應用在需要電子開關的電路中,常見的如開關電源和馬達驅動,也有照明調光。


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


mosfet應用電路解析

學習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。實際應用中,NMOS居多。

mosfet應用電路

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。

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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。

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MOS管導通特性

導通的意思是作為開關,相當于開關閉合。NMOS的特性:Vgs大于某一值管子就會導通,適合用于源極接地時的情況(低端驅動),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通,適合用于源極接VCC時的情況(高端驅動)。下圖是MOS管開關電路,輸入電壓是Ui,輸出電壓是Uo。


當Ui較小時,MOS管是截止的, Uo=Uoh=Vdd;

當Ui較大時,MOS管是導通的, Uo =Ron/(Ron+Rd)*Vdd,由于Ron<

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應用實例:

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

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電路原理分析:PQ27控制腳為高電平,PQ27導通,所以其漏極為低電平,右側的mos管處于截止狀態,所以輸出為高電平。

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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雜電路的上電時序控制模塊,GPIO的操作模塊等等應用中。

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MOS管的隔離作用

MOS管實現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:擔心前一極的電流漏到后面的電路中,對電路系統的上電時序,處理器或邏輯器件的工作造成誤判,最終導致系統無法正常工作。因此,實際的電路系統中,隔離的作用非常重要。

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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總線中電平轉換電路,其實跟上面的電路存在極大的相似性。

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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導通,SDA2輸出為低電平。

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MOS開關電路管損失

不管是NMOS還是PMOS,導通后都有導通電阻存在,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通損耗。選擇導通電阻小的MOS管會減小導通損耗。現在的小功率MOS管導通電阻一般在幾十毫歐左右,幾毫歐的也有。


MOS在導通和截止的時候,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,MOS管的損失是電壓和電流的乘積,叫做開關損失。通常開關損失比導通損失大得多,而且開關頻率越快,損失也越大。


導通瞬間電壓和電流的乘積很大,造成的損失也就很大。縮短開關時間,可以減小每次導通時的損失;降低開關頻率,可以減小單位時間內的開關次數。這兩種辦法都可以減小開關損失。


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