MOS管

增强型:就是UGS=0V时漏源极之间没有导电沟道,只有当UGS>开启电压(N沟道)或UGS<开启电压(P沟道)才可能出现导电沟道。
耗尽型:就是UGS=0V时,漏源极之间存在导电沟道

1、导通特性

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。

2、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,而且开关频率越高,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。

3、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

4、MOS电源防反

4.1 NMOS

上图中是通过Nmos接入电路中实现防反接的功能。其中,

电源电压接入正确时,由于MOS管中的寄生二极管的存在,从而使得MOS管的Vgs电压为输入电压减去寄生二极管压降电压0.7V,这个电压是大于MOS开关导通的阈值电压,从而使MOS管导通,导通后相当于寄生二极管被MOS管导通短路,从而可以通过更大的电流。

当电源电压接反时,NMOS不导通,MOS管是截止的。从而保护后级电路的安全,图中的R5和LED2为,如果电源接入反向电压,那么LED2指示电源接反。R6和D6是为了确保电源接入正确时,更好的保证MOS管导通,如果省去稳压二极管D6,则有可能由于输入电压过高导致超过MOS管的Vgs最大值,从而容易使MOS管损耗。加入稳压管也是更好的保护MOS管。

上图中是通过调节电阻R2和R3的分压来开启NMOS实现电路的防反接保护。这样可以根据实际输入电压的多少,通过分压电阻调节NMOS开关开启电压。当电源接反时,指示灯亮,二极管D1将其分压点的电压钳位在0.7V,从而使得NMOS不导通,后级电路断开。

4.2 PMOS

D7的作用是将MOS的Vgs钳位在5.6V,例如Vin=12V,则Vg=6.4V

电源进口处用双向稳压管或TVS防反

5、MOS管D和S极

在满足导通的条件下,D和S极可以互换使用,电流可以由D流向S极,也可以由S流向D极

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