詳解mosfet應(yīng)用電路 mos管開關(guān)電路知識(shí)通俗易懂
MOS管 開關(guān)電路詳解mosfet應(yīng)用電路 mos管開關(guān)電路知識(shí)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(jiàn)的如開關(guān)電源和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，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(chǎng)效應(yīng)管制造，其主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(guò)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(shí)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(shí)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(duì)于N溝道，由S極指向D極；對(duì)于P溝道，由D極指向S極。
如何分辨MOS管三個(gè)極？
D極單獨(dú)位于一邊，而G極是第4PIN。剩下的3個(gè)腳則是S極。它們的位置是相對(duì)固定的，記住這一點(diǎn)很有用。請(qǐng)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(huì)導(dǎo)通，適合用于源極接地時(shí)的情況（低端驅(qū)動(dòng)），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(huì)導(dǎo)通，適合用于源極接VCC時(shí)的情況（高端驅(qū)動(dòng)）。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(shí)，MOS管是截止的， Uo＝Uoh＝Vdd；
當(dāng)Ui較大時(shí)，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(shí)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(lái)，兩個(gè)管子的搭配作用就是高低電平的切換，這個(gè)電路來(lái)自于筆記本主板的電路，但是這個(gè)電路模塊也更常見(jiàn)于復(fù)雜電路的上電時(shí)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(shí)現(xiàn)電壓隔離的作用是另外一個(gè)非常重要且常見(jiàn)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(duì)電路系統(tǒng)的上電時(shí)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(wú)法正常工作。因此，實(shí)際的電路系統(tǒng)中，隔離的作用非常重要。
比如，上下兩個(gè)圖就是通過(guò)源極的高低電平來(lái)控制MOS管的通斷，來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)電平的隔離，因?yàn)镸OS管有體二極管，并且是反向的，所以并不會(huì)有信號(hào)通過(guò)MOS管漏過(guò)去。這是一個(gè)非常經(jīng)典的電路，并且可以通過(guò)搭配衍生出很多實(shí)用的電路。
比如，下面這個(gè)IIC總線中電平轉(zhuǎn)換電路，其實(shí)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(shí)，TR1截止，SDA2輸出為高電平（5V）；
SDA1為低電平(0V)時(shí)，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(huì)在這個(gè)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(huì)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(shí)候，一定不是在瞬間完成的。MOS兩端的電壓有一個(gè)下降的過(guò)程，流過(guò)的電流有一個(gè)上升的過(guò)程，在這段時(shí)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(shí)間，可以減小每次導(dǎo)通時(shí)的損失;降低開關(guān)頻率，可以減小單位時(shí)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。
