深度解析MOS管在消費類電子中的電路設計 - 壹芯微

當我們還是學生時，無論從做題還是原理分析上,通常會重點學習NPN和PNP三極管的特性：靜態工作特性計算、動態信號分析等等。對于MOS管，老師一般都會草草帶過，沒有那么深入的分析和了解，一般都會說MOS管和三極管的不同就是一個是電壓控制，一個是電流控制，一個Ri大，一個Ri小等等。除了這些明顯的特性，下文就從工作實戰的角度進行MOS場效應管的分析。

首先我們來看下經常使用的增強型mos場效應管：N溝道和P溝道mos場效應管。

在消費類電子設計中由于對功耗要求比較嚴格，通常使用N溝道和P溝道MOS場效應管來做電平的轉換、鋰電池的充電放電電路控制和電源的控制。現在用multisi blue14來模擬P溝道的電氣特性：

在信號源XFG1中采用1Hz的5Vpp的正弦波來驅動Pmos場效應管，而場效應管的vcc也采用5v直流電壓，示波器XSC1中A通道顯示驅動電壓的波形，B通道顯示源級的電壓，仿真結果如下：

從仿真結果中可以看出，只要柵極的電壓超過0v，也就是此時柵極的電壓大于漏極的電壓，場效應管截至，示波器拾取的源級電壓就為直流驅動電壓，源級獲得的信號特性正好與驅動柵極的電壓特性相反。這也就是電機驅動電路中采用N溝道和P溝道mos場效應管的原因。

深度分析下該典型電路：當漏極電壓升高，場效應管的夾斷電壓也會隨之升高;當源級的電壓變化特別是變小時，場效應管的源級電壓會伴隨著場效應管的打開與關閉實現電壓跟隨。

如下例子：柵極驅動電壓為5v方波，源級為3v直流電源

此時源級的電壓特性為：

這就是電平變換的典型特性，在實際的電路中，經常由于漏源柵之間的電容、或者驅動馬達引起的反向電動勢影響到電子系統，通常會在柵極增加耗能電阻R和耗能電容C接地。

N溝道增強型MOS場效應管的典型應用電路正好與P溝道增強型MOS場效應管相反，如下所示：

在信號源XFG2中采用1Hz的5Vpp的正弦波來驅動Nmos場效應管，而場效應管的vcc也采用5v直流電壓，示波器XSC2中A通道顯示驅動電壓的波形，B通道顯示源級的電壓，仿真結果如下：

由此可以知道只要柵極電壓大于0V(此時的0v電壓為源級電壓)N溝道MOS場效應管是導通狀態，漏極的電壓會伴隨著N溝道MOS管的打開與關閉形成跟隨漏極還是源級電壓。

當采用5vpp的方波驅動柵極電壓時，

獲得的仿真波形如下：

從中可以看出獲得的波形為0-5V的方波，這在電子開關中可以理解為當驅動電壓為高電平時場效應管打開。

當用MOS場效應管做充電電池的控制電路時的典型電路如下：

上圖中，當USB接口連接上，整個系統采用USB供電，同時通過電壓檢測控制端來實現對鋰電池的充電，而由于二極管的存在，使鋰電池的電量不能返流到USB。當USB接口沒有驅動電壓時，鋰電池通過二極管D1進行對系統的供電。

以上是對于MOS場效應管在消費類電子產品中的應用分析

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