來源:壹芯微 發布日期
2025-03-27 瀏覽:-
一、認識MOS管電氣符號:分清源極、漏極與柵極
MOS管有三個基本引腳:G極(Gate,柵極)、S極(Source,源極)、D極(Drain,漏極)。無論是N型還是P型,G極通常處于符號的一側,而S極與D極的識別關鍵在于連線的結構。
最簡單的記憶方式是:符號中,兩根線交叉的一端是S極,而另一端的單獨連線則是D極。這個規律對于識別電路圖中MOS的方向非常實用。
更關鍵的是,MOS管符號中的箭頭方向具有特殊意義:
- 若箭頭從S極指向G極(即箭頭“指進”管體),說明是N-MOS;
- 若箭頭從G極“指出”并指向S極,則為P-MOS。
這個特性也是判斷MOS類型的核心標志之一。
二、N-MOS管導通原理與驅動電路解析
N型MOSFET的導通條件是:當G極電壓高于S極一定值(大于閾值電壓Vth)時,管子導通,D極和S極之間呈低阻狀態。
一個常見的驅動方式是:
- G極連接控制電壓(如單片機IO口),
- S極接地(GND),
- D極連接負載的負極或負載的低電位側。
舉一個實際的應用例子:控制一個小風扇的通斷。風扇的負極連接到 N-MOS 的 D 極,源極連接到地,風扇的柵極連接到 3.3V 單片機的輸入口。當輸入口輸出高(3.3V)時,G-S之間形成正向電壓。當輸入口輸出低(0V)時,G極無壓差,MOS關閉,風扇停止運行。
這種方式非常適合低電壓控制的負載開關,電路簡單,響應速度快。
三、P-MOS管的驅動注意事項及解決方案
反向邏輯的P型MOSFET是導通的,當G極電壓低于S極一定值(低于Vth)時。在控制正極電源的通斷中,它通常被用于這種用途。例如,在12V供電電路中,P-MOS的S極與電源正極連接,D極與負載正極連接。如果G極被拉低(如接地),MOS就會導通,負載得電。
不過問題來了:單片機IO口輸出最高電壓為3.3V,而P-MOS的S極可能是12V,這種情況下,即便IO輸出高電平,G-S之間依舊是負電壓,MOS仍處于導通狀態,根本無法控制開關。
為了解決這個問題,常見的方式是采用一個N-MOS或三極管作為前級驅動。當MCU輸出高電平時,通過N-MOS將P-MOS的G極拉到GND,使其導通;當MCU輸出低電平,N-MOS關斷,P-MOS的G極通過上拉電阻恢復至S極電壓,P-MOS關斷。
這個電路結構雖然稍復雜,但有效地解決了P-MOS驅動時IO電壓不足的問題。
四、真實項目案例:溫控制冷片驅動電路
以一個溫控系統為例:需要通過單片機控制制冷片的通斷,供電電壓為12V,電流較大。考慮到穩定性與響應速度,最終選擇一顆P-MOS(如WSP70P03)作為主開關,同時用一顆AO3400A N-MOS來做前級控制。
控制流程如下:
- 單片機輸出高電平 → AO3400A導通 → 拉低P-MOS G極 → P-MOS導通 → 制冷片工作;
- 單片機輸出低電平 → AO3400A關斷 → G極上拉至12V → P-MOS截止 → 制冷片斷電。
這個設計方案在實際項目中運行良好,控制靈敏,電路溫升低,MOS管工作在開關區間,幾乎無功耗。
總結:MOS管驅動掌握三點就夠了
1. 分清電氣符號,箭頭方向是關鍵;
2. 理解導通邏輯:N-MOS拉高導通,P-MOS拉低導通;
3. 驅動設計要考慮控制信號與電源電壓匹配,必要時引入前級驅動元件。
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