開關(guān)電路MOS管設(shè)計知識

　　1,MOS管種類和結(jié)構(gòu)
　　MOSFET管是FET的一種（另一種是JFET），可被制造成增強型或耗盡型，P溝道或N溝道共4種類型，但實際應(yīng)用的只有增強型的N溝道MOS管和增強型的P溝道MOS管，所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是這兩種。
　　至于為什么不使用耗盡型的 MOS管，不建議刨根問底。
　　對于這兩種增強型MOS管，比較常用的是NMOS.原因是導(dǎo)通電阻小，且容易制造。所以開關(guān)電源和馬達驅(qū)動的應(yīng)用中，一般都用NMOS.下面的介紹中，也多以NMOS為主。
　　MOS管的三個管腳之間有寄生電容存在，這不是我們需要的，而是由于制造工藝限制產(chǎn)生的。寄生電容的存在使得在設(shè)計或選擇驅(qū)動電路的時候要麻煩一些，但沒有辦法避免，后邊再詳細(xì)介紹。
　　在MOS管原理圖上可看到，漏極和源極之間有一個寄生二極管。這個叫體二極管，在驅(qū)動感性負(fù)載（如馬達），這個二極管很重要。順便說一句，體二極管只在單個的MOS管中存在，在集成電路芯片內(nèi)部通常是沒有的。
　　2,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大于一定的值就會導(dǎo)通，適合用于源極接地時的情況（低端驅(qū)動），只要柵極電壓達到4V或10V就可了。
　　PMOS的特性，Vgs小于一定的值就會導(dǎo)通，適合用于源極接VCC時的情況（**驅(qū)動）。但是，雖然PMOS可很方便地用作**驅(qū)動，但由于導(dǎo)通電阻大，價格貴，替換種類少等原因，在**驅(qū)動中，通常還是使用NMOS.
　　3,MOS開關(guān)管損失
　　不管是NMOS還是PMOS,導(dǎo)通后都有導(dǎo)通電阻存在，這樣電流就會在這個電阻上消耗能量，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)通和截止的時候，一定不是在瞬間完成的。MOS兩端的電壓有一個下降的過程，流過的電流有一個上升的過程，在這段時間內(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)時間，可減小每次導(dǎo)通時的損失；降低開關(guān)頻率，可減小單位時間內(nèi)的開關(guān)次數(shù)。這兩種辦法都可減小開關(guān)損失。
　　4,MOS管驅(qū)動
　　跟雙極性晶體管相比，一般認(rèn)為使MOS管導(dǎo)通不需要電流，只要GS電壓高于一定的值，就可了。這個很容易做到，但是，我們還需要速度。
　　在MOS管的結(jié)構(gòu)中可看到，在GS,GD之間存在寄生電容，而MOS管的驅(qū)動，實際上就是對電容的充放電。對電容的充電需要一個電流，因為對電容充電瞬間可把電容看成短路，所以瞬間電流會比較大。選擇/設(shè)計MOS管驅(qū)動時**要注意的是可提供瞬間短路電流的大小。
　　**注意的是，普遍用于**驅(qū)動的NMOS,導(dǎo)通時需要是柵極電壓大于源極電壓。而**驅(qū)動的MOS管導(dǎo)通時源極電壓與漏極電壓（VCC）相同，所以這時柵極電壓要比VCC大4V或10V.如果在同一個系統(tǒng)里，要得到比VCC大的電壓，就要專門的升壓電路了。很多馬達驅(qū)動器都集成了電荷泵，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MOS管。
　　上邊說的4V或10V是常用的MOS管的導(dǎo)通電壓，設(shè)計時當(dāng)然需要有一定的余量。而且電壓越高，導(dǎo)通速度越快，導(dǎo)通電阻也越小。現(xiàn)在也有導(dǎo)通電壓更小的MOS管用在不同的領(lǐng)域里，但在12V汽車電子系統(tǒng)里，一般4V導(dǎo)通就夠用了。
　　5,MOS管應(yīng)用電路
　　MOS管*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，常見的如開關(guān)電源和馬達驅(qū)動，也有照明調(diào)光。

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