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詳解mosfet應(yīng)用電路 mos管開關(guān)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(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(dá)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(qiáng)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(qiáng)型的N溝道MOS管和增強(qiáng)型的P溝道MOS管。實際應(yīng)用中,NMOS居多。

mosfet應(yīng)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(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。

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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(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(dá)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<

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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;

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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。

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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(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。

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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。

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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(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。

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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(dǎo)通,SDA2輸出為低電平。

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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?,F(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。


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