6种万能MOS管电路分析

Original 李天红&妮mo 达尔闻说 2022-04-25

收录于合集 #达尔闻必考课堂 28个

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对于MOS管，很多人的印象是模电课本中学到的小信号分析模型，以及各类放大电路。而在实际项目中，MOS管常出现在全桥驱动、全桥逆变、Buck/Boost电路等电路里。

除了上述的应用中，MOS管还有哪些功能呢？达尔闻特别邀请西电李天红为大家分析讲解MOS管小成本、大作用的6种电路：

防反接电路、电源切换电路、时序控制电路、逻辑电平转换电路、充掉电状态监测电路、锁相电路

视频看完了，一定对MOS管又有了更深的认识。其实，只要我们了解MOS管的特征参数，就可以很方便的改变电路结构，达到想要的功能。同样，遇到MOS管电路，再也不会被电路分析难倒了。

对于MOS管电路功能，李天红还有一些小技巧分享给大家，比如针对防反接电路、逻辑电平转换电路、锁相电路，大家在用的时候可以手到擒来：

防反接电路为什么不用二极管

简单的防反接电路可以直接串联二极管，在电源反接时二极管截止，阻止形成回路，保护用电器件。但是二极管的导通压降不能彻底忽略，当负载电流较大时，比如1A，700毫瓦的耗散功耗可能会让二极管严重发热。

而MOS管具有导通压降小，导通电阻低的特点，目前很多MOS管的导通压降已经可以做到毫欧级别，比如5毫欧，通过1A的电流产生的压降也仅为5毫伏，耗散、电压损失都很小。

电平转换电路中的MOS管选型

对于不同的电路，选择MOS管时要留有充足的余量，特别是数据手册中给出的一些极限参数，比如NMOS管的VDSS（漏源电压）、VGSS（栅源电压）、Vth（开启电压）。

如果使用MOS管构成防反接电路或者电源切换电路，一般情况下电压会相对较高比如12V或者24V，选择MOS管时就要重点关注上面提到的三个参数余量是否足够。如果超过所能承受的电压，就会造成MOS管击穿。另外耐压较高的MOS管其开启电压也不会太低，在用IO控制上电时序时可能造成栅源电压不够，MOS管无法导通或关断。

同样在用作电平转换器件时，如果选择的MOS管开启电压过高，同样也会使得MOS管无法正常工作，不能实现电路应有的功能。

在使用MOS管做电平转换或者逻辑器件时，还要注意MOS管的结电容Cgd、Cgs、Cds与分布参数Ciss、Crss、Coss，在通信速度提高时也应选择结电容更小的MOS管，以免由于结电容过大造成IO容性负载过大，使得上升速度或下降速度发生明显变化，产生逻辑错误。

MOS管锁相电路的实现技巧

在锁相环电路实际测试中，发现因为MOS管结电容的存在，MOS管锁相电路的频率特性表现并不一致。对于不同的频率要求，要根据实际选择合适的电阻大小，以保证最好的性能。

但，STM32以及部分型号FPGA的管脚，都可以设置成开漏输出模式。根据这一特点，可以直接使用一个串联的电阻与其构成锁相电路，参考信号的相位则直接在片上通过程序实现控制。

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达尔闻必考系列——提供工程师最常用的，最需要学习的知识点，往期回顾：

第一期：深挖最小阻值、最多功能的0欧姆电阻的妙用，拯救你的设计

第二期：看完你还不明白电源管脚为什么有电容，那就转行吧

第三期：直击数字电路“强”心脏，10分钟读懂晶振

第四期：举例子回答你电感是如何工作的？

第五期：滤波电路扫盲——这些知识点都掌握了吗