硬件工程师必会电路模块之MOS管应用

本文你可以获得什么?

1. 实际工程应用中常用的MOS管电路(以笔记本主板经典电路为例);

2. 学到实际系统中用到的开关电路模块以及MOS管非常重要的隔离电路(结合IIC的数据手册和笔记本主板应用电路);

3. MOS管寄生体二极管,极性判断?

         

MOS管是很常见的电路元器件,主要有以下常见应用:

放大器:MOS管可以用作放大器,通过调节栅极电压来控制电流增益。这在放大音频信号、射频信号等方面非常有用。

开关:MOS管可以用作开关,通过调节栅极电压来控制通断状态。这在数字电路、电源管理、电机驱动等方面非常常见。

模拟开关:MOS管可以用作模拟开关,通过调节栅极电压来控制通断状态,实现模拟信号的开关和选择。

数字逻辑:MOS管在数字电路中广泛应用,例如作为逻辑门、存储器单元等。

电源管理:MOS管可以用于电源管理电路中的电源开关、电源选择、电源调节等。

DC-DC转换器:MOS管在DC-DC转换器中用于能量转换和电压调节。

         

下面将常用的电路,进行电路分析和实际应用案例讲解:          

1. MOS管开关电路          
         
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< span>,所以输出为低电平,即Uo=0。           
           

    

         

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。 

       

2. 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。

         

总结:          
         
在笔记本主板上用到的NMOS可简单分作两大类:         
         
信号切换用MOS管:Ug比Us大3V---5V即可,实际上只要导通即可,不必须饱和导通。比如常见的:2N7002,2N7002E,2N7002K,2N7002D,FDV301N。         
         
电压通断用MOS管:Ug比Us应大于10V以上,而且开通时必须工作在饱和导通状态。常见的有:AOL1448,AOL1428A,AON7406,AON7702, MDV1660,AON6428L,AON6718L          

         
         上面的电路是一个很好用的电路,好在哪?其实可以不用R73和C566, 但一般都会加上,有什么样的优点,值得思考(欢迎分析)!

         

         

MOS管应用总结:

MOS管一般有以下使用电路功能

作为电子开关:MOS管可以用作控制电源通断的电子开关,一般正极用PMOS管,负极用NMOS管控制。

缓启动:在有大电容负载时,需要对电源作缓启动设计,防止浪涌电流过大导致电源电压跌落和系统复位等严重缺陷。

防反接:在电源接口设计时,需要考虑反接的问题,避免电路烧坏造成损失。PMOS管常用在正极,NMOS管常用在负极。

逻辑转换:MOS管可以实现电平逻辑高低转换。

         

本文使用 文章同步助手 同步

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 215,723评论 6 498
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,003评论 3 391
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 161,512评论 0 351
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,825评论 1 290
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,874评论 6 388
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,841评论 1 295
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,812评论 3 416
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,582评论 0 271
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,033评论 1 308
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,309评论 2 331
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,450评论 1 345
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,158评论 5 341
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,789评论 3 325
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,409评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,609评论 1 268
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,440评论 2 368
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,357评论 2 352

推荐阅读更多精彩内容