開關電路MOS管設計知識

　　1,MOS管種類和結構
　　MOSFET管是FET的一種（另一種是JFET），可被制造成增強型或耗盡型，P溝道或N溝道共4種類型，但實際應用的只有增強型的N溝道MOS管和增強型的P溝道MOS管，所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是這兩種。
　　至于為什么不使用耗盡型的 MOS管，不建議刨根問底。
　　對于這兩種增強型MOS管，比較常用的是NMOS.原因是導通電阻小，且容易制造。所以開關電源和馬達驅動的應用中，一般都用NMOS.下面的介紹中，也多以NMOS為主。
　　MOS管的三個管腳之間有寄生電容存在，這不是我們需要的，而是由于制造工藝限制產生的。寄生電容的存在使得在設計或選擇驅動電路的時候要麻煩一些，但沒有辦法避免，后邊再詳細介紹。
　　在MOS管原理圖上可看到，漏極和源極之間有一個寄生二極管。這個叫體二極管，在驅動感性負載（如馬達），這個二極管很重要。順便說一句，體二極管只在單個的MOS管中存在，在集成電路芯片內部通常是沒有的。
　　2,MOS管導通特性
　　導通的意思是作為開關，相當于開關閉合。
　　NMOS的特性，Vgs大于一定的值就會導通，適合用于源極接地時的情況（低端驅動），只要柵極電壓達到4V或10V就可了。
　　PMOS的特性，Vgs小于一定的值就會導通，適合用于源極接VCC時的情況（**驅動）。但是，雖然PMOS可很方便地用作**驅動，但由于導通電阻大，價格貴，替換種類少等原因，在**驅動中，通常還是使用NMOS.
　　3,MOS開關管損失
　　不管是NMOS還是PMOS,導通后都有導通電阻存在，這樣電流就會在這個電阻上消耗能量，這部分消耗的能量叫做導通損耗。選擇導通電阻小的MOS管會減小導通損耗。現在的小功率MOS管導通電阻一般在幾十毫歐左右，幾毫歐的也有。
　　MOS在導通和截止的時候，一定不是在瞬間完成的。MOS兩端的電壓有一個下降的過程，流過的電流有一個上升的過程，在這段時間內，MOS管的損失是電壓和電流的乘積，叫做開關損失。通常開關損失比導通損失大得多，而且開關頻率越快，損失也越大。
　　導通瞬間電壓和電流的乘積很大，造成的損失也就很大。縮短開關時間，可減小每次導通時的損失；降低開關頻率，可減小單位時間內的開關次數。這兩種辦法都可減小開關損失。
　　4,MOS管驅動
　　跟雙極性晶體管相比，一般認為使MOS管導通不需要電流，只要GS電壓高于一定的值，就可了。這個很容易做到，但是，我們還需要速度。
　　在MOS管的結構中可看到，在GS,GD之間存在寄生電容，而MOS管的驅動，實際上就是對電容的充放電。對電容的充電需要一個電流，因為對電容充電瞬間可把電容看成短路，所以瞬間電流會比較大。選擇/設計MOS管驅動時**要注意的是可提供瞬間短路電流的大小。
　　**注意的是，普遍用于**驅動的NMOS,導通時需要是柵極電壓大于源極電壓。而**驅動的MOS管導通時源極電壓與漏極電壓（VCC）相同，所以這時柵極電壓要比VCC大4V或10V.如果在同一個系統里，要得到比VCC大的電壓，就要專門的升壓電路了。很多馬達驅動器都集成了電荷泵，要注意的是應該選擇合適的外接電容，以得到足夠的短路電流去驅動MOS管。
　　上邊說的4V或10V是常用的MOS管的導通電壓，設計時當然需要有一定的余量。而且電壓越高，導通速度越快，導通電阻也越小。現在也有導通電壓更小的MOS管用在不同的領域里，但在12V汽車電子系統里，一般4V導通就夠用了。
　　5,MOS管應用電路
　　MOS管*顯著的特性是開關特性好，所以被廣泛應用在需要電子開關的電路中，常見的如開關電源和馬達驅動，也有照明調光。

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