详解mosfet应用电路 mos管开关电路知识通俗易懂

详解mosfet应用电路 mos管开关电路知识通俗易懂

mosfet应用电路，MOS管最显著的特性是开关特性好，所以被广泛应用在需要电子开关的电路中，常见的如开关电源和马达驱动，也有照明调光。

MOS电路为单极型集成电路，又称为MOS集成电路，它采用金属－氧化物半导体场效应管制造，其主要特点是结构简单、制造方便、集成度高、功耗低，但速度较慢。

mosfet应用电路解析

学习过模拟电路的人都知道三极管是流控流器件，也就是由基极电流控制集电极与发射极之间的电流；而MOS管是压控流器件，也就是由栅极上所加的电压控制漏极与源极之间电流。

MOSFET管是FET的一种，可以被制造为增强型或者耗尽型，P沟道或N沟道共四种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管。实际应用中，NMOS居多。

图1 左边是N沟道的MOS管，右边是P沟道的MOS管

寄生二极管的方向如何判断呢？它的判断规则就是对于N沟道，由S极指向D极；对于P沟道，由D极指向S极。

如何分辨MOS管三个极？

D极单独位于一边，而G极是第4PIN。剩下的3个脚则是S极。它们的位置是相对固定的，记住这一点很有用。请注意：不论NMOS管还是PMOS管，上述PIN脚的确定方法都是一样的。

MOS管导通特性

导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。NMOS的特性：Vgs大于某一值管子就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V就可以了。

PMOS的特性：Vgs小于某一值管子就会导通，适合用于源极接VCC时的情况（高端驱动）。下图是MOS管开关电路，输入电压是Ui，输出电压是Uo。

当Ui较小时，MOS管是截止的， Uo＝Uoh＝Vdd；

当Ui较大时，MOS管是导通的， Uo =Ron/(Ron+Rd)*Vdd，由于Ron<<rd，所以输出为低电平，即uo＝0。< span="">

应用实例：

以下是某笔记本主板的电路原理图分析，在此mos管是开关作用:PQ27控制脚为低电平，PQ27截止，而右侧的mos管导通，所以输出拉低；

电路原理分析:PQ27控制脚为高电平，PQ27导通，所以其漏极为低电平，右侧的mos管处于截止状态，所以输出为高电平。

整体看来，两个管子的搭配作用就是高低电平的切换，这个电路来自于笔记本主板的电路，但是这个电路模块也更常见于复杂电路的上电时序控制模块，GPIO的操作模块等等应用中。

MOS管的隔离作用

MOS管实现电压隔离的作用是另外一个非常重要且常见的功能，隔离的重要性在于：担心前一极的电流漏到后面的电路中，对电路系统的上电时序，处理器或逻辑器件的工作造成误判，最终导致系统无法正常工作。因此，实际的电路系统中，隔离的作用非常重要。

比如，上下两个图就是通过源极的高低电平来控制MOS管的通断，来实现信号电平的隔离，因为MOS管有体二极管，并且是反向的，所以并不会有信号通过MOS管漏过去。这是一个非常经典的电路，并且可以通过搭配衍生出很多实用的电路。

比如，下面这个IIC总线中电平转换电路，其实跟上面的电路存在极大的相似性。

电路分析：

SDA1为高电平(3V3)时，TR1截止，SDA2输出为高电平（5V）；

SDA1为低电平(0V)时，TR1导通，SDA2输出为低电平。

MOS开关电路管损失

不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右，几毫欧的也有。

MOS在导通和截止的时候，一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程，流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内，MOS管的损失是电压和电流的乘积，叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多，而且开关频率越快，损失也越大。

导通瞬间电压和电流的乘积很大，造成的损失也就很大。缩短开关时间，可以减小每次导通时的损失;降低开关频率，可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。