详解mosfet应用电路 mos管开关电路知识通俗易懂

mosfet应用电路(lu)，MOS管(guan)最显著(zhu)的(de)(de)特(te)性是开关(guan)特(te)性好(hao)，所以(yi)被广泛应用在需要电子开关(guan)的(de)(de)电路(lu)中，常见的(de)(de)如开关(guan)电源和马达驱(qu)动，也有照明调光。

MOS电(dian)路(lu)为单(dan)极型集成(cheng)电(dian)路(lu)，又称(cheng)为MOS集成(cheng)电(dian)路(lu)，它采用金属－氧化物半导体场效(xiao)应(ying)管(guan)制造(zao)，其主要(yao)特点是结构简单(dan)、制造(zao)方便、集成(cheng)度(du)高、功耗(hao)低，但(dan)速度(du)较慢。

mosfet应用电路解析

学(xue)习过(guo)模拟电(dian)路的人都知道三极管是流(liu)控(kong)流(liu)器件(jian)，也就是由基极电(dian)流(liu)控(kong)制集电(dian)极与发(fa)射极之(zhi)间的电(dian)流(liu)；而MOS管是压控(kong)流(liu)器件(jian)，也就是由栅(zha)极上所加的电(dian)压控(kong)制漏极与源极之(zhi)间电(dian)流(liu)。

MOSFET管(guan)是FET的一(yi)种，可以被制(zhi)造为增强型(xing)或(huo)者耗尽(jin)型(xing)，P沟(gou)道(dao)或(huo)N沟(gou)道(dao)共四种类型(xing)，但实际应用的只有(you)增强型(xing)的N沟(gou)道(dao)MOS管(guan)和增强型(xing)的P沟(gou)道(dao)MOS管(guan)。实际应用中，NMOS居(ju)多。

图1 左边是N沟道(dao)的MOS管(guan)，右边是P沟道(dao)的MOS管(guan)

寄生二极(ji)(ji)管的(de)方(fang)向如(ru)何判(pan)断(duan)呢(ni)？它的(de)判(pan)断(duan)规则就是对于N沟道(dao)(dao)，由S极(ji)(ji)指(zhi)(zhi)向D极(ji)(ji)；对于P沟道(dao)(dao)，由D极(ji)(ji)指(zhi)(zhi)向S极(ji)(ji)。

如何分辨MOS管三个极？

D极(ji)单(dan)独(du)位(wei)于一边，而G极(ji)是第4PIN。剩下的(de)(de)3个脚则是S极(ji)。它们的(de)(de)位(wei)置是相对固(gu)定(ding)的(de)(de)，记住这一点很有(you)用。请注意：不论NMOS管还是PMOS管，上述(shu)PIN脚的(de)(de)确(que)定(ding)方法都是一样的(de)(de)。

MOS管导通特性

导(dao)通(tong)的意思是作为(wei)开关，相当于(yu)开关闭合。NMOS的特性：Vgs大(da)于(yu)某一值管子就会导(dao)通(tong)，适合用于(yu)源极接地时(shi)的情况（低端(duan)驱动(dong)），只要栅极电压达到(dao)4V就可以了。

PMOS的(de)特(te)性：Vgs小于某(mou)一值(zhi)管(guan)子就会导通，适合用于源极(ji)接VCC时(shi)的(de)情(qing)况（高端驱动）。下(xia)图是MOS管(guan)开关电路，输(shu)入电压是Ui，输(shu)出电压是Uo。

当(dang)Ui较小时，MOS管是(shi)截(jie)止的， Uo＝Uoh＝Vdd；

当Ui较大时，MOS管是导通的， Uo =Ron/(Ron+Rd)*Vdd，由于Ron<

应用实例：

以下是某笔记本主板(ban)的电路原理(li)图(tu)分(fen)析，在此mos管(guan)是开关(guan)作用:PQ27控制(zhi)脚为低电平，PQ27截止，而右(you)侧的mos管(guan)导通，所以输出(chu)拉低；

电路原(yuan)理分析:PQ27控(kong)制脚为(wei)高(gao)(gao)电平(ping)，PQ27导通，所以(yi)其漏(lou)极为(wei)低电平(ping)，右(you)侧的(de)mos管处于截止状态，所以(yi)输出为(wei)高(gao)(gao)电平(ping)。

整体看(kan)来，两个(ge)(ge)管子的搭配(pei)作(zuo)用(yong)就(jiu)是高低电(dian)平的切换，这个(ge)(ge)电(dian)路(lu)(lu)来自(zi)于笔记本(ben)主板的电(dian)路(lu)(lu)，但(dan)是这个(ge)(ge)电(dian)路(lu)(lu)模(mo)(mo)块也更常见于复杂电(dian)路(lu)(lu)的上电(dian)时(shi)序(xu)控制模(mo)(mo)块，GPIO的操作(zuo)模(mo)(mo)块等等应用(yong)中(zhong)。

MOS管的隔离作用

MOS管实现电(dian)压隔(ge)(ge)离的(de)(de)作(zuo)用是另外一个非常重要且常见的(de)(de)功能，隔(ge)(ge)离的(de)(de)重要性在于(yu)：担心前一极的(de)(de)电(dian)流漏到后面的(de)(de)电(dian)路中(zhong)，对电(dian)路系统的(de)(de)上电(dian)时(shi)序，处理器(qi)或逻辑(ji)器(qi)件的(de)(de)工(gong)作(zuo)造成误(wu)判，最终(zhong)导致系统无法正常工(gong)作(zuo)。因此，实际的(de)(de)电(dian)路系统中(zhong)，隔(ge)(ge)离的(de)(de)作(zuo)用非常重要。

比如，上下两个(ge)图(tu)就是(shi)通(tong)过(guo)源极(ji)的(de)高低(di)电(dian)(dian)平来控(kong)制(zhi)MOS管(guan)的(de)通(tong)断，来实(shi)现信号(hao)电(dian)(dian)平的(de)隔离，因(yin)为MOS管(guan)有体(ti)二极(ji)管(guan)，并(bing)(bing)且(qie)是(shi)反(fan)向的(de)，所以并(bing)(bing)不会(hui)有信号(hao)通(tong)过(guo)MOS管(guan)漏过(guo)去。这是(shi)一个(ge)非常经(jing)典(dian)的(de)电(dian)(dian)路(lu)，并(bing)(bing)且(qie)可以通(tong)过(guo)搭配(pei)衍生出很多实(shi)用的(de)电(dian)(dian)路(lu)。

比如，下面这个IIC总线(xian)中电平转换电路，其实跟上(shang)面的(de)电路存在极大的(de)相似性。

电路分析：

SDA1为高电平(3V3)时，TR1截(jie)止，SDA2输出(chu)为高电平（5V）；

SDA1为(wei)(wei)低电平(0V)时(shi)，TR1导通，SDA2输出(chu)为(wei)(wei)低电平。

MOS开关电路管损失

不管(guan)是NMOS还是PMOS，导(dao)(dao)通(tong)后都有(you)导(dao)(dao)通(tong)电(dian)(dian)(dian)阻(zu)存在，这(zhei)样电(dian)(dian)(dian)流(liu)就会在这(zhei)个电(dian)(dian)(dian)阻(zu)上消耗(hao)能量，这(zhei)部(bu)分消耗(hao)的(de)能量叫做导(dao)(dao)通(tong)损(sun)耗(hao)。选择导(dao)(dao)通(tong)电(dian)(dian)(dian)阻(zu)小(xiao)的(de)MOS管(guan)会减小(xiao)导(dao)(dao)通(tong)损(sun)耗(hao)。现在的(de)小(xiao)功率MOS管(guan)导(dao)(dao)通(tong)电(dian)(dian)(dian)阻(zu)一般(ban)在几(ji)十毫欧左右，几(ji)毫欧的(de)也(ye)有(you)。

MOS在(zai)(zai)导通(tong)和截止的(de)时候，一(yi)定不是在(zai)(zai)瞬(shun)间完(wan)成的(de)。MOS两端的(de)电(dian)压(ya)有(you)一(yi)个下降的(de)过程(cheng)(cheng)，流过的(de)电(dian)流有(you)一(yi)个上(shang)升的(de)过程(cheng)(cheng)，在(zai)(zai)这段时间内，MOS管的(de)损失是电(dian)压(ya)和电(dian)流的(de)乘积，叫做(zuo)开关损失。通(tong)常(chang)开关损失比导通(tong)损失大得多，而且开关频率越快(kuai)，损失也(ye)越大。

导通(tong)瞬间电(dian)压和电(dian)流(liu)的乘积(ji)很大，造成的损(sun)失也就(jiu)很大。缩(suo)短开关时(shi)间，可(ke)以减(jian)小每次(ci)导通(tong)时(shi)的损(sun)失;降(jiang)低(di)开关频率(lv)，可(ke)以减(jian)小单(dan)位时(shi)间内的开关次(ci)数。这两种办法都可(ke)以减(jian)小开关损(sun)失。

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