最经典MOS管电路工作原理及详解没有之一-修订编选

电路符号 电路符号篇 开始之前，一个小测试： 电路符号 G（栅极）呢？ 请回答： 哪个脚是S（源极）？ 哪个脚是D（漏极）？ 是P沟道还是N沟道MOS？ 如果接入电路， D极和S极，哪一个该接输 入，哪个接输出？ 你答对了吗？ 再来一个，试试看： 电路符号 G（栅极）呢？ 哪个脚是S（源极）？ 哪个脚是D（漏极）？ 是P沟道还是N沟道MOS？ 依据是什么？ 如果接入电路， D极和S极，哪一个该接输 入，哪个接输出？ 这次怎么样？ 电路符号 1 三个极怎么判定三个极怎么判定 ？ MOS管符号上的三个脚的辨认要抓住关键地方 。 D极， 不论是P沟道还是N沟道， 是单独引线的那边。 S极极 G极极 D极极 G极，不用说比较好认。 S极， 不论是P沟道还是N沟道， 两根线相交两根线相交的就是； 电路符号 2 他们是他们是N沟道还是沟道还是P沟道？沟道？ 三个脚的极性判断完后，接下就该判断是P沟道还是N沟道了： S极极 G极极 D极极 箭头指向箭头指向G极的是极的是N沟道沟道 N沟道沟道MOSFET 电路符号 S极极 G极极 D极极 箭头背向箭头背向G极的是极的是P沟道沟道 当然也可以先判断沟道类型，再判断三个脚极性。 P沟道沟道MOSFET 电路符号 S极极 G极极 D极极 小测试： 先判断是什么沟道，再判断三个脚极性。 小测试： 先判断是什么沟道，再判断三个脚极性。 S极极 G极极 D极极 23 1 12 3 P沟道沟道MOSFETN沟道沟道MOSFET 电路符号 3 寄生二极管的方向如何判定？寄生二极管的方向如何判定？ 接下来，是寄生二极管的方向判断： S极极 G极极 D极极 N沟道沟道N沟道沟道 S极极 G极极 D极极 P沟道沟道P沟道沟道 它的判断规则就是： N沟道，由S极指向D极； P沟道，由D极指向S极。 寄生二极管寄生二极管寄生二极管寄生二极管 电路符号 S极极 G极极 D极极 N沟道沟道 S极极 G极极 D极极 P沟道沟道 上面方法不太好记， 一个简单的识别方法是： （想像DS边的三节断续线是连通的） 不论N沟道还是P沟道MOS管， 中间衬底箭头方向和寄生二极管的箭 头方向总是一致的： 要么都由要么都由S指向指向D， 要么都由 ， 要么都由D指向指向S。 0V截止截止 5V 导通导通 电路符号 4 它能干吗用呢？它能干吗用呢？ 在我们天天面对的笔记本主板上， MOS管有两大作用： 1. 开关作用； 2. 隔离作用。 此处电压 被拉低 此处电压 被拉低 开关作用开关作用(1): PQ27控制脚为低电平控制脚为低电平 电路符号 此处电压 不被拉低 此处电压 不被拉低 3V GND 导通导通 0V截止截止 开关作用开关作用(1): PQ27控制脚为高电平控制脚为高电平 电路符号 以上MOS开关实现的是信号切换信号切换（高低电平切换）。（高低电平切换）。 再来看个MOS开关实现电压通断电压通断的例子吧。 由+1.5V_SUS产生+1.5V电路（1） 0V 截止截止 0V 电路符号 MOS开关实现电压通断电压通断的例子： 由+1.5V_SUS产生+1.5V电路（2） +15V 导通导通 +1.5V 电路符号 看过前面的例子，你能总结出“MOS管用做开关时在电路 中的连接方法”吗？ 其实关键就是： 确定哪一个极连接输入输入端；哪个极连接输出输出端。 控制极电平为“ ？V ” 时MOS管导通（饱和导通）？ 控制极电平为“ ？V ” 时MOS管截止？ 回顾前面的例子，你找到它们的规律了吗？ 小提示： MOS管中的寄生二极管方向是关键。 电路符号 小结：小结：“MOS管用作开关时在电路中的连接方法管用作开关时在电路中的连接方法” NMOS管： D极接输入； S极接输出。 PMOS管： S极接输入； D极接输出。 S极极 G极极 D极极 P沟道沟道P沟道沟道 S极极 G极极 D极极 N沟道沟道N沟道沟道 输入端输入端 输入端输入端输出端输出端 输出端输出端 导通时导通时导通时导通时 电路符号 反证：反证： NMOS管正确接法： D极接输入；S极接输出。 PMOS管正确接法： S极接输入；D极接输出。 S极极 G极极 D极极 P沟道沟道P沟道沟道 S极极 G极极 D极极 N沟道沟道N沟道沟道 输入输入 假如： S接输入，D接输出呢？ 输出输出 由于寄生二极管直接导通，因此 S极电压可以无条件到D极，MOS 管就失去了开关的作用。 假如反接： D接输入，S接输出。 输入输入 输出输出 同样失去了开关作用。 电路符号 小结：小结：“MOS管的开关条件管的开关条件” 前面解决了MOS管的接法问题，接下来谈谈MOS管的 开关条件： 控制极电平为“ ？V ” 时MOS管导通（饱和导通）？ 控制极电平为“ ？V ” 时MOS管截止？ 这个问题涉及到MOS管原理，我们这里不谈，只记结果： 不论N沟道还是P沟道MOS管， G极电压都是与S极做比较。 N沟道： UGUS时导通。 （简单认为）UG=US时截止。 P沟道： UG<US时导通。 （简单认为）UG=US时截止。 但UG比US大（或小）多少伏时MOS管才会饱和导通呢？ 电路符号 UG比US大（或小）多少伏时MOS管才会饱和导通呢？ 这要看具体的MOS管，不同MOS管需要的压差不同。 饱和饱和导通问题：导通问题： 在笔记本主板上用到的NMOS可简单分作两大类： 信号切换信号切换用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，AO4496，AO4712，AO6402A，AO3404，SI3456DDV， MDS1660URH，MDS2662URH，RJK0392DPA，RJK03B9DP。 PMOS管则和NMOS条件刚好相反。 电路符号 示例示例1： S极极 G极极 D极极0V 导通导通3V NMOS管：管： 2N7002E 5V 作用：作用： 信号切换信号切换（开关） 常用接法： （开关） 常用接法： S极接地，US=0V。 截止条件：截止条件： UG=US=0V。 导通条件： 。 导通条件： UG比US大3V-5V即可， UG=3V。 S极极 G极极 D极极 电路符号 示例示例2： 导通导通 +15V NMOS管：管： AON7406 5V 作用：作用： 电压通断电压通断（开关） 常用接法： （开关） 常用接法： D极接输入，UD=5V。 S极接输出。 截止条件：截止条件： UG=US=0V。 导通条件： 。 导通条件： UG比US大10V以上， UG=US+10V=15V。 （导通时，US=5V） 0V 5V S极极 G极极 D极极 电路符号 示例示例3： 导通导通 +6V PMOS管：管： AOD425 +19V 作用：作用： 电压通断电压通断（开关） 常用接法： （开关） 常用接法： S极接输入，US=19V。 D极接输出。 截止条件：截止条件： UG=US=19V。 导通条件： 。 导通条件： UG比US小10V以上， UG=US-13V=6V。 0V +19V +19V 电路符号 如果我们想实现线路上电流的单向流通， 比如只让电流由A-B，阻止由B-A 请问可以怎么做？ AB 方法1：加入一个二级管 AB 隔离作用隔离作用： 方法2：加入MOS管 电路符号 AB 所以，所谓的MOS管的隔离作用，其实质也就是实现电路 的单向导通，它就相当于一个二级管。 此处MOS管实现的功能就是：隔离作用隔离作用。 但在电路中我们常用隔离MOS，是因为： 使用二级管，导通时会有压降，会损失一些电压。而使用 MOS管做隔离，在正向导通时，在控制极加合适的电压，可以 让MOS管饱和导通，这样通过电流时几乎不产生压降。 电路符号 示例示例1： PMOS管：管： AOL1413 作用：作用： 隔离隔离 Adapter BAT 19V 5V 导通导通 接地接地 19V 19V 截止截止 6V 导通导通 19V 19V 隔离隔离 大家有兴趣可分析一下：拔掉适配器后只用电池供电时AOL1413的工作情况，试试吧！ 笔记本电脑中用到的隔离MOS管只有两个。 下面我们来分步讨论一下它的原理，为了方便，隔离MOS 管都用二级管代替表示。 笔记本主板上的隔离，其实质是将适配器电压（+19V） 和电池电压（+12V左右）分隔开来。不让它们直接相通。 但又能在拔除任意一种电源时，保证电脑都有持续的供电，实 现电源无缝切换。 电路符号 VIN Adapter 19V 19V 隔离隔离 1. 只用适配器时只用适配器时 电路符号 VIN BAT12V 12V 隔离隔离 2. 只用电池时只用电池时 问题：问题：为什么在不用适配器时，还要用Q1隔离12V呢？ Q1 Q2 我找到的一种解释是： 人们在使用笔记本电脑时，经常会同时插上适配器和电池。如果遇到 电网停电，笔记本会自动切换到电池12V供电。这个时候适配器虽然不再 供电，但仍相连在笔记本上。 如果没有Q1隔离，12V电压会直接进入适配器内部的输出电路，有可能 烧毁适配器。 这一解释自己没有做过验证，大家可以讨论一下对与错。这一解释自己没有做过验证，大家可以讨论一下对与错。 BAT Adapter Q1 Q2 电路符号 19V 12V 19V 隔离隔离 3. 适配器适配器+电池 问题： 电池 问题：如果不用Q2隔离，同时插上适配器和电池会怎样？ 现象是： 大电流。大电流。 当然这只有在维修稳压电源上才可以看到：电流直接达到 稳压电源的最大值6A以上，短路灯狂闪。 电池充电不就是用较高的电压加到电池上来进行的吗？ 那么，你觉得，为什么会出现这样的现象呢？ 电路符号 讨论：讨论：“不用不用Q2隔离，或者是隔离，或者是Q2被击穿短路时大电流的原因被击穿短路时大电流的原因” 19V 12V 19V 12V 0V 7V 7V 电池电压一般是在12V以下，我们就将其看作12V。19V电 源呢，我们也可以当作一个大电池，那么一个19V的电池和一 个12V的电池如下相连，导线中电流会是多少呢？ ?A 经过两次等效，就相当于将一根导线两端接到7V电池的两端。 电路符号 导线的电阻极小，如果我们认为 它是0.1欧姆。那么在导线中流过的 电流会是多少： 7V ?A 70 1 . 0 7 电流电流= 稳压电源的最大电流一般是6A左右，所以会出现大电流报警。 而正常的电池充电电压是经过芯片精密控制的，一般只比 电池实际电压高出一点点，以保证电流不会过大造成电池过分 发热。 当Q2隔离管击穿短路后，长时间的超负荷工作，极有可能 损坏适配器。 电路符号 MOS管作用总结：管作用总结： （结合寄生二极管） 如果MOS管用作开关开关时，（不论N沟道还是P沟道）， 一定是寄生二极管的负极接输入边，正极接输出端或接地。 否则就无法实现开关功能了。 所以，N沟道一定是D极接输入，S极接输出或地。 P沟道则相反，一定是S极接输入