MOS管開關(guān)電路知識(shí)-詳解MOS管在開關(guān)電路中的使用

MOS管開關(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(gòu)造的電路。因MOS管分為N溝道與P溝道，所以開關(guān)電路也主要分為兩種。

一般情況下普遍用于高端驅(qū)動(dòng)的MOS，導(dǎo)通時(shí)需要是柵極電壓大于源極電壓。而高端驅(qū)動(dòng)的MOS管導(dǎo)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(tǒng)里，要得到比VCC大的電壓，就要專門的升壓電路了。很多馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器都集成了電荷泵，要注意的是應(yīng)該選擇合適的外接電容，以得到足夠的短路電流去驅(qū)動(dòng)MOS管。（所以看手冊(cè)，具體分析）

MOS管是電壓驅(qū)動(dòng)，按理說只要柵極電壓到到開啟電壓就能導(dǎo)通DS，柵極串多大電阻均能導(dǎo)通。但如果要求開關(guān)頻率較高時(shí)，柵對(duì)地或VCC可以看做是一個(gè)電容，對(duì)于一個(gè)電容來說，串的電阻越大，柵極達(dá)到導(dǎo)通電壓時(shí)間越長，MOS處于半導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)間也越長，在半導(dǎo)通狀態(tài)內(nèi)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(qū)動(dòng)電路的。

MOS管也就是常說的場(chǎng)效應(yīng)管（FET），有結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管、絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（又分為增強(qiáng)型和耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管）。也可以只分成兩類P溝道和N溝道，這里我們就按照P溝道和N溝道分類。對(duì)MOS管分類不了解的可以自己上網(wǎng)查一下。

場(chǎng)效應(yīng)管的作用主要有信號(hào)的轉(zhuǎn)換、控制電路的通斷，這里我們講解的是MOS管作為開關(guān)管的使用。對(duì)于MOS管的選型，注意4個(gè)參數(shù)：漏源電壓（D、S兩端承受的電壓）、工作電流（經(jīng)過MOS管的電路）、開啟電壓（讓MOS管導(dǎo)通的G、S電壓）、工作頻率（最大的開關(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）。在開關(guān)電路中，D和S相當(dāng)于需要接通的電路兩端，G為開關(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(dāng)做溝道，大家都知道PN結(jié)，而不是NP結(jié)，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(hù)的作用。那么根據(jù)二極管的單向?qū)щ娦晕覀円材苤涝陔娐愤B接中，D和S應(yīng)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管無法正常工作（二極管導(dǎo)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(dǎo)通條件，只要記住電壓方向與中間箭頭方向相反即為導(dǎo)通（當(dāng)然這個(gè)相反電壓需要達(dá)到MOS管的開啟電壓）。比如導(dǎo)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(dǎo)通（D的電壓也要比S的高）。同理，導(dǎo)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(dǎo)通（S的電壓比D的高）。在電路中的典型應(yīng)用如下圖所示，分別為N溝道與P溝道的MOS管驅(qū)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(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出聲音，低電平關(guān)閉蜂鳴器；P溝道的MOS管是用來控制GPS模塊的電源通斷，GPS_PWR引腳為低電平時(shí)導(dǎo)通，GPS模塊正常供電，高電平時(shí)GPS模塊斷電。

以上兩個(gè)應(yīng)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(yīng)用電路不能正常工作：

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)下降的過程，流過的電流有一個(gè)上升的過程，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。縮短開關(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。

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