MOS管电路工作原理精讲讲课资料

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1、电路符号 1 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 电路符号 1三个极怎么判定 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 G极 D极 G极 不用说比较好认 S极 不论是P沟道还是N沟道 两根线相交的就是 电路符号 2他们是N沟道还是P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 箭头指向G极的是N沟道 N沟道MOSFET 电路符号 箭头背向G极的是P沟道 当然也可以先判

2、断沟道类型 再判断三个脚极性 P沟道MOSFET 电路符号 S极 G极 D极 小测试 先判断是什么沟道 再判断三个脚极性 S极 G极 D极 P沟道MOSFET N沟道MOSFET 电路符号 3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 G极 D极 N沟道 S极 G极 D极 P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 电路符号 S极 G极 D极 N沟道 S极 G极 D极 P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S指向D

3、要么都由D指向S 0V 5V 电路符号 4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 开关作用 隔离作用 此处电压被拉低 开关作用 1 PQ27控制脚为低电平 电路符号 此处电压不被拉低 3V GND 0V 开关作用 1 PQ27控制脚为高电平 电路符号 以上MOS开关实现的是信号切换 高低电平切换 再来看个MOS开关实现电压通断的例子吧 由 1 5V SUS产生 1 5V电路 1 0V 0V 电路符号 MOS开关实现电压通断的例子 由 1 5V SUS产生 1 5V电路 2 15V 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

4、其实关键就是 确定哪一个极连接输入端 哪个极连接输出端 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 MOS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 输入端 输入端 输出端 输出端 导通时 导通时 电路符号 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 输入 假如 S接输入 D接输出呢 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

5、了开关的作用 假如反接 D接输入 S接输出 输入 输出 同样失去了开关作用 电路符号 小结 MOS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 UG US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

6、管 不同MOS管需要的压差不同 饱和导通问题 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 R

7、JK0392DPA RJK03B9DP PMOS管则和NMOS条件刚好相反 电路符号 示例1 0V 3V NMOS管 2N7002E 5V 作用 信号切换 开关 常用接法 S极接地 US 0V 截止条件 UG US 0V 导通条件 UG比US大3V 5V即可 UG 3V 电路符号 示例2 15V NMOS管 AON7406 5V 作用 电压通断 开关 常用接法 D极接输入 UD 5V S极接输出 截止条件 UG US 0V 导通条件 UG比US大10V以上 UG US 10V 15V 导通时 US 5V 0V 5V S极 G极 D极 电路符号 示例3 6V PMOS管 AOD425 19V 作

8、用 电压通断 开关 常用接法 S极接输入 US 19V D极接输出 截止条件 UG US 19V 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 方法1 加入一个二级管 隔离作用 方法2 加入MOS管 电路符号 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 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

9、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1 PMOS管 AOL1413 作用 隔离 19V 5V 接地 19V 19V 6V 19V 19V 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 19V 19V 隔离 1 只用适

10、配器时 电路符号 VIN 12V 12V 隔离 2 只用电池时 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 电路符号 19V 12V 19V 隔离 3 适配器 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 当然这只有在维修稳压电源上才可以看到 电流直接

11、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 不用Q2隔离 或者是Q2被击穿短路时大电流的原因 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 A 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

12、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 结合寄生二极管 如果MOS管用作开关时 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 D极接输出 如果MOS管用作隔离时 不论N沟道还是P沟道 寄生二极管的方向一定是和主板要实现的单向导通方向一致 笔记本主板上用PMOS做隔离管的最常见 但也有极少的主板用NMOS来实现 电路符号 5做个挑错游戏吧

13、 有没有发现过笔记本电路图上的MOS管也有画错的 通过前面的学习 我们来做个挑错游戏吧 看看你能发现多少错误 图1 电路符号 图2 两张截图里 你发现了几处错误 答案在文档最后面 实物 实物篇 实物 看看这些MOS管 呵呵 都是很常见的吧 G 栅极 呢 能告诉大家 哪个脚是S 源极 吗 哪个脚是D 漏极 是P沟道还是N沟道MOS 呵呵 这个有点难哦 给你万用表 怎么测量MOS管是好是坏呢 实物 1如何分辨三个极 首先 来看看常见的SO 8封装MOS管吧 共有八个脚 显然会有几个脚内部是相连的 第1步 请确定MOS管PIN1 第一脚 方法 芯片上会用一个小圆点标示出PIN1 它一般会在芯片的左下

14、角 第2步 请确定MOS管其他脚 方法 从PIN1开始 逆时针方向依次为2 3 6 7 8脚 实物 第3步 请确定三个极 D极单独位于一边 而G极是第4PIN 剩下的3个脚则是S极 它们的位置是相对固定的 记住这一点很有用 请注意 不论NMOS管还是PMOS管 上述PIN脚的确定方法都是一样的 看看我们常见的NMOS管4816 假如MOS管表面磨损 或是无法辨认PIN1的标记圆点 你可以用什么方法确认PIN1脚 以及G极 D极和S极 拿出万用表 试试吧 实物 再来看看相似的DFN封装MOS管 外形上来看 DNF封装的MOS管仍旧有8个脚 但已经变成贴片形式 节约了高度 散热性能更好些 但其PI

15、N脚极性还是一样排列 还有UltraSO 8封装的MOS管 UltraSO 8封装的MOS管相对DFN封装厚度上有点增加 PIN1 2 3直接相连成为S极 实物 接下来 看看6个脚的TSOP 6封装MOS管 PIN1 2 5 6为D极 PIN3为G极 PIN4为S极 同样是6个脚 的SOT 363封装MOS管则为双MOS管 实物 最后 3PIN脚的MOS管 1 SOT 23 PIN1为G极 PIN2为S极 PIN3为D极 但请大家特别注意 主板上标示的PIN1与PIN2脚与此刚好颠倒了 主板图纸上也是如此 而且 似乎作为一种错误的习惯被保持了下来 另外一种3PIN脚的MOS管 2 TO 252

16、 常见型号有 AOD425 实物 先从简单的开始 拿最常见的3PIN脚MOS管 SOT 23 讲起 2它是N沟道还是P沟道的呢 由上一小节内容 我们可以立即找到MOS管的G S D三极 红表笔 极 接D极 黑表笔 极 接S极 如果 二极体值低于0 700V以下 接下来 将万用表调到 二极体档 黑表笔 极 接D极 红表笔 极 接S极 二极体值高于1 200V以上 则可以判断 此MOS管 为PMOS管 0 620V 1 220V 交换表笔 实物 过程如下 红表笔 极 接D极 黑表笔 极 接S极 如果 二极体值高于1 200V以上 万用表调至 二极体档 黑表笔 极 接D极 红表笔 极 接S极 二极体值低于0 700V以下 则此MOS管 为NMOS管 0 620V 1 490V 交换表笔 如果两次测量的结果相反 则 为NMOS管 实物 判断沟道的方法已经介绍了 接下来简单谈下依据 MOS管 绝缘栅增强型 的G极与S极 D极之间绝缘 而S极与D极在没有导通之前内阻很大 也可以简单认为是断开的 因此 G D S之间用二极体档测量时 应该是两两都不相通 以上是在没有考虑MOS管内部的寄生二极管的前提