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MOS開關(guān)管的選擇及原理應(yīng)用
來源:網(wǎng)絡(luò) | 作者:sztaiqin | 發(fā)布時(shí)間: 2019-07-02 | 3428 次瀏覽 | 分享到:
MOS管學(xué)名是場效應(yīng)管,是金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場效應(yīng)管,屬于絕緣柵型。


MOS管學(xué)名是場效應(yīng)管,是金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場效應(yīng)管,屬于絕緣柵型。

 

第一種應(yīng)用,由PMOS來進(jìn)行電壓的選擇,當(dāng)V8V存在時(shí),此時(shí)電壓全部由V8V提供,將PMOS關(guān)閉,VBAT不提供電壓給VSIN,而當(dāng)V8V為低時(shí),VSIN由8V供電。注意R120的接地,該電阻能將柵極電壓穩(wěn)定地拉低,確保PMOS的正常開啟,這也是前文所描述的柵極高阻抗所帶來的狀態(tài)隱患。D9和D10的作用在于防止電壓的倒灌。D9可以省略。這里要注意到實(shí)際上該電路的DS接反,這樣由附生二極管導(dǎo)通導(dǎo)致了開關(guān)管的功能不能達(dá)到,實(shí)際應(yīng)用要注意。

 

 

來看這個(gè)電路,控制信號PGC控制V4.2是否給P_GPRS供電。此電路中,源漏兩端沒有接反,R110與R113存在的意義在于R110控制柵極電流不至于過大,R113控制柵極的常態(tài),將R113上拉為高,截至PMOS,同時(shí)也可以看作是對控制信號的上拉,當(dāng)MCU內(nèi)部管腳并沒有上拉時(shí),即輸出為開漏時(shí),并不能驅(qū)動(dòng)PMOS關(guān)閉,此時(shí),就需要外部電壓給予的上拉,所以電阻R113起到了兩個(gè)作用。R110可以更小,到100歐姆也可。

另外,我們再來MOS管的開關(guān)特性

一、靜態(tài)特性

MOS管作為開關(guān)元件,同樣是工作在截止或?qū)▋煞N狀態(tài)。由于MOS管是電壓控制元件,所以主要由柵源電壓uGS決定其工作狀態(tài)。

工作特性如下:

※ uGS<開啟電壓UT:MOS管工作在截止區(qū),漏源電流iDS基本為0,輸出電壓uDS≈UDD,MOS管處于“斷開”狀態(tài),其等效電路如下圖所示。

 

 

※ uGS>開啟電壓UT:MOS管工作在導(dǎo)通區(qū),漏源電流iDS=UDD/(RD+rDS)。其中,rDS為MOS管導(dǎo)通時(shí)的漏源電阻。輸出電壓UDS=UDD·rDS/(RD+rDS),如果rDS《RD,則uDS≈0V,MOS管處于“接通”狀態(tài),其等效電路如上圖(c)所示。

二、動(dòng)態(tài)特性

MOS管在導(dǎo)通與截止兩種狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)同樣存在過渡過程,但其動(dòng)態(tài)特性主要取決于與電路有關(guān)的雜散電容充、放電所需的時(shí)間,而管子本身導(dǎo)通和截止時(shí)電荷積累和消散的時(shí)間是很小的。下圖 (a)和(b)分別給出了一個(gè)NMOS管組成的電路及其動(dòng)態(tài)特性示意圖。

 

 

NMOS管動(dòng)態(tài)特性示意圖

當(dāng)輸入電壓ui由高變低,MOS管由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為截止?fàn)顟B(tài)時(shí),電源UDD通過RD向雜散電容CL充電,充電時(shí)間常數(shù)τ1=RDCL.所以,輸出電壓uo要通過一定延時(shí)才由低電平變?yōu)楦唠娖?當(dāng)輸入電壓ui由低變高,MOS管由截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),雜散電容CL上的電荷通過rDS進(jìn)行放電,其放電時(shí)間常數(shù)τ2≈rDSCL.可見,輸出電壓Uo也要經(jīng)過一定延時(shí)才能轉(zhuǎn)變成低電平。但因?yàn)閞DS比RD小得多,所以,由截止到導(dǎo)通的轉(zhuǎn)換時(shí)間比由導(dǎo)通到截止的轉(zhuǎn)換時(shí)間要短。

由于MOS管導(dǎo)通時(shí)的漏源電阻rDS比晶體三極管的飽和電阻rCES要大得多,漏極外接電阻RD也比晶體管集電極電阻RC大,所以,MOS管的充、放電時(shí)間較長,使MOS管的開關(guān)速度比晶體三極管的開關(guān)速度低。不過,在CMOS電路中,由于充電電路和放電電路都是低阻電路,因此,其充、放電過程都比較快,從而使CMOS電路有較高的開關(guān)速度。