【硬體電路】N溝道、P溝道MOS管基本原理與應用案例

2021-02-19 帝核

一、N-MOS管和P-MOS管的對比

二、N-MOS的開關條件

N-MOS管的導通調節是G極與S極中間的電壓差超過閾值時，D極和S極導通。

在實際的使用中，將控制信號接到G極，S極接在GND，從而達到控制N-MOS管的開和關的效果，在D極和S極導通後，導通電阻Rds(on)極小，一般是幾十毫歐級，電流流通後，形成的壓降很小。

三、N-MOS的應用

3.1 防止電源接反的保護電路

下面就是一個應用這個特性做的一個防止電源接反的保護電路，這樣應用要比使用二極體好很多，如果直接使用二極體，會有約0.7V的壓降。

仿真電路如下：

N-MOS管作為防止電路反接方案中，VCC=5V的電源加在10K阻性負載上，電壓表、電流表分別測量，記錄值是5V、500uA；切換Key開關，模擬電源反接時，測得記錄值是-49.554mV、-4.955uA。

3.2 電平轉換電路

Sig1，Sig2為兩個信號端，VDD和VCC分別是3.3V和5.0V電平信號的高電壓。

另外限制條件為:

1，VDD <= VCC

2，Sig1的低電平門限大於0.7V左右(視NMOS內的二極體壓降而定).

3，Vgs <= VDD

4，Vds <= VCC

以下截圖是在Multisim中仿真效果，利用開關提供信號。

四、P-MOS開關條件

P-MOS管的導通調節是G極與S極中間的電壓差低於閾值時，S極和D極導通。

在實際的使用中，將控制信號接到G極，S極接在VCC，從而達到控制P-MOS管的開和關的效果，在S極和D極導通後，導通電阻Rds(on)極小，一般是幾十毫歐級，電流流通後，形成的壓降很小。

五、P-MOS的應用

5.1 電源通斷控制

P-MOS管的通斷控制，其實就是控制其Vgs的電壓，從而達到控制電源的目的。

Key開關閉合前，P-MOS管輸出電壓0.0164V，閉合後，P-MOS管輸出電壓5V。

但在實際電路中，一般都用MCU的GPIO代替Key開關來控制，同時MCU高電平時3.3V，因此GPIO輸出控制信號時需要使用三極體，在這裡三極體的選擇也有區別。

有時候我們想要一個GPIO控制幾個信號時，這就考慮到電平匹配的問題。

5.2 高電平控制電源導通，用一個NPN三極體

5.3 低電平控制電源導通，用一組PNP+NPN三極體

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