硬件工程师必会电路模块之MOS管应用

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？**

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，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