MOS管开关电路设计知识_mos管开关电路 - CSDN文库

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MOS 管开关电路设计知识

学过模拟电路，竟然连 MOS 管的用法都不是很懂，真是"杯具"!

在使用 MOS 管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑 MOS 的导通电阻，最大

电压等，最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的，但并不是优

秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。

下面是我对 MOSFET 及 MOSFET 驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。

包括 MOS 管的介绍，特性，驱动以及应用电路。

1，MOS 管种类和结构

MOSFET 管是 FET 的一种（另一种是 JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P 沟道或 N 沟道

共 4 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，所以通常提到

NMOS，或者 PMOS 指的就是这两种。

至于为什么不使用耗尽型的 MOS 管，不建议刨根问底。

对于这两种增强型 MOS 管，比较常用的是 NMOS。原因是导通电阻小，且容易制造。所以开关

电源和马达驱动的应用中，一般都用 NMOS。下面的介绍中，也多以 NMOS 为主。

MOS 管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。

寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。

在 MOS 管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，在驱动感

性负载（如马达），这个二极管很重要。顺便说一句，体二极管只在单个的 MOS 管中存在，在集

成电路芯片内部通常是没有的。

2，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 大于一定的值就会导通，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 或 10V 就可以了。

PMOS 的特性，Vgs 小于一定的值就会导通，适合用于源极接 VCC 时的情况（高端驱动）。但是，

虽然 PMOS 可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端

驱动中，通常还是使用 NMOS。

3，MOS 开关管损失

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。

4，MOS 管驱动

跟双极性晶体管相比，一般认为使 MOS 管导通不需要电流，只要 GS 电压高于一定的值，就可

以了。这个很容易做到，但是，我们还需要速度。

在 MOS 管的结构中可以看到，在 GS，GD 之间存在寄生电容，而 MOS 管的驱动，实际上就是

对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流，因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路，所以瞬

间电流会比较大。选择/设计 MOS 管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。

第二注意的是，普遍用于高端驱动的 NMOS，导通时需要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动

的 MOS 管导通时源极电压与漏极电压（VCC）相同，所以这时栅极电压要比 VCC 大 4V 或 10V。

如果在同一个系统里，要得到比 VCC 大的电压，就要专门的升压电路了。很多马达驱动器都集成

了电荷泵，要注意的是应该选择合适的外接电容，以得到足够的短路电流去驱动 MOS 管。

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评论2

weixin_46993183

2023-05-12

骗局。千万别下 #上传者态度恶劣 #标题与内容不符 #毫无价值

乐乐Yannis

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