MOS管開(kāi)關(guān)電路知識-詳解MOS管在開(kāi)關(guān)電路中的使用-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2020-06-18
MOS管開(kāi)關(guān)電路是利用MOS管柵極（g）控制MOS管源極（s）和漏極（d）通斷的原理構造的電路。因MOS管分為N溝道與P溝道，所以開(kāi)關(guān)電路也主要分為兩種。
一般情況下普遍用于高端驅動(dòng)的MOS，導通時(shí)需要是柵極電壓大于源極電壓。而高端驅動(dòng)的MOS管導通時(shí)源極電壓與漏極電壓（VCC）相同，所以這時(shí)柵極電壓要比VCC大4V或10V.如果在同一個(gè)系統里，要得到比VCC大的電壓，就要專(zhuān)門(mén)的升壓電路了。很多馬達驅動(dòng)器都集成了電荷泵，要注意的是應該選擇合適的外接電容，以得到足夠的短路電流去驅動(dòng)MOS管。（所以看手冊，具體分析）
MOS管是電壓驅動(dòng)，按理說(shuō)只要柵極電壓到到開(kāi)啟電壓就能導通DS，柵極串多大電阻均能導通。但如果要求開(kāi)關(guān)頻率較高時(shí)，柵對地或VCC可以看做是一個(gè)電容，對于一個(gè)電容來(lái)說(shuō)，串的電阻越大，柵極達到導通電壓時(shí)間越長(cháng)，MOS處于半導通狀態(tài)時(shí)間也越長(cháng)，在半導通狀態(tài)內阻較大，發(fā)熱也會(huì )增大，極易損壞MOS，所以高頻時(shí)柵極柵極串的電阻不但要小，一般要加前置驅動(dòng)電路的。
MOS管也就是常說(shuō)的場(chǎng)效應管（FET），有結型場(chǎng)效應管、絕緣柵型場(chǎng)效應管（又分為增強型和耗盡型場(chǎng)效應管）。也可以只分成兩類(lèi)P溝道和N溝道，這里我們就按照P溝道和N溝道分類(lèi)。對MOS管分類(lèi)不了解的可以自己上網(wǎng)查一下。
場(chǎng)效應管的作用主要有信號的轉換、控制電路的通斷，這里我們講解的是MOS管作為開(kāi)關(guān)管的使用。對于MOS管的選型，注意4個(gè)參數：漏源電壓（D、S兩端承受的電壓）、工作電流（經(jīng)過(guò)MOS管的電路）、開(kāi)啟電壓（讓MOS管導通的G、S電壓）、工作頻率（最大的開(kāi)關(guān)頻率）。下面我們看一下MOS管的引腳，如下圖所示：
有3個(gè)引腳，分別為G（柵極）、S（源極）、D（漏極）。在開(kāi)關(guān)電路中，D和S相當于需要接通的電路兩端，G為開(kāi)關(guān)控制。這里給大家分享一個(gè)自己的分辨P溝道和N溝道的方法，我們就看中間的箭頭，把G（柵極）連接的部分當做溝道，大家都知道PN結，而不是NP結，那么就是P指向N的，所以腦海里想到這樣的情景 P-->N，所以箭頭都是P-->N的，那么中間的箭頭指向的就是N，如果指向溝道那就是N溝道，如果指向的是S（沒(méi)有指向溝道），那就是P溝道。這個(gè)方法也適用于三極管的判別（NPN、PNP）。
在上圖中我們可以看到右邊都有一個(gè)寄生二極管，起到保護的作用。那么根據二極管的單向導電性我們也能知道在電路連接中，D和S應該如何連接。使用有寄生二極管的N溝道MOS管的情況下，D的電壓要高于S的電壓，否則MOS管無(wú)法正常工作（二極管導通）。使用有寄生二極管的P溝道MOS管，S的電壓要高于D的電壓，原因同上。
下面是MOS管的導通條件，只要記住電壓方向與中間箭頭方向相反即為導通（當然這個(gè)相反電壓需要達到MOS管的開(kāi)啟電壓）。比如導通電壓為3V的N溝道MOS管，只要G的電壓比S的電壓高3V即可導通（D的電壓也要比S的高）。同理，導通電壓為3V的P溝道MOS管，只要G的電壓比S的電壓低3V即可導通（S的電壓比D的高）。在電路中的典型應用如下圖所示，分別為N溝道與P溝道的MOS管驅動(dòng)電路：
我們可以看到，N溝道的MOS管的電路中，BEEP引腳為高電平即可導通，蜂鳴器發(fā)出聲音，低電平關(guān)閉蜂鳴器；P溝道的MOS管是用來(lái)控制GPS模塊的電源通斷，GPS_PWR引腳為低電平時(shí)導通，GPS模塊正常供電，高電平時(shí)GPS模塊斷電。
以上兩個(gè)應用電路中，N溝道和P溝道MOS管不能互相替代，如下兩個(gè)應用電路不能正常工作：
不管是NMOS還是PMOS，導通后都有導通電阻存在，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通損耗。選擇導通電阻小的MOS管會(huì )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(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，MOS管的損失是電壓和電流的乘積，叫做開(kāi)關(guān)損失。通常開(kāi)關(guān)損失比導通損失大得多，而且開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)時(shí)間，可以減小每次導通時(shí)的損失;降低開(kāi)關(guān)頻率，可以減小單位時(shí)間內的開(kāi)關(guān)次數。這兩種辦法都可以減小開(kāi)關(guān)損失。
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