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2020-10
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6種萬(wàn)能MOS管電路分析

對(duì)于MOS管，很多人的印象是模電課本中學(xué)到的小信號(hào)分析模型，以及各類放大電路。而在實(shí)際項(xiàng)目中，MOS管常出現(xiàn)在全橋驅(qū)動(dòng)、全橋逆變、Buck/Boost電路等電路里。

 
除了上述的應(yīng)用中，MOS管還有六項(xiàng)功能：防反接電路、電源切換電路、時(shí)序控制電路、邏輯電平轉(zhuǎn)換電路、充掉電狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路、鎖相電路。
 
其實(shí)，只要我們了解MOS管的特征參數(shù)，遇到MOS管電路，再也不會(huì)被電路分析難倒了。對(duì)于MOS管電路功能，小盛還有一些小技巧分享給大家，比如針對(duì)防反接電路、邏輯電平轉(zhuǎn)換電路、鎖相電路，大家在用的時(shí)候可以手到擒來(lái)！
 
1.防反接電路為什么不用二極管
簡(jiǎn)單的防反接電路可以直接串聯(lián)二極管，在電源反接時(shí)二極管截止，阻止形成回路，保護(hù)用電器件。但是二極管的導(dǎo)通壓降不能徹底忽略，當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí)，比如1A，700毫瓦的耗散功耗可能會(huì)讓二極管嚴(yán)重發(fā)熱。而MOS管具有導(dǎo)通壓降小，導(dǎo)通電阻低的特點(diǎn)，目前很多MOS管的導(dǎo)通壓降已經(jīng)可以做到毫歐級(jí)別，比如5毫歐，通過(guò)1A的電流產(chǎn)生的壓降也僅為5毫伏，耗散、電壓損失都很小。

 
2.電平轉(zhuǎn)換電路中的MOS管選型
對(duì)于不同的電路，選擇MOS管時(shí)要留有充足的余量，特別是數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出的一些極限參數(shù)，比如NMOS管的VDSS（漏源電壓）、VGSS（柵源電壓）、Vth（開(kāi)啟電壓）。
如果使用MOS管構(gòu)成防反接電路或者電源切換電路，一般情況下電壓會(huì)相對(duì)較高比如12V或者24V，選擇MOS管時(shí)就要重點(diǎn)關(guān)注上面提到的三個(gè)參數(shù)余量是否足夠。如果超過(guò)所能承受的電壓，就會(huì)造成MOS管擊穿。另外耐壓較高的MOS管其開(kāi)啟電壓也不會(huì)太低，在用IO控制上電時(shí)序時(shí)可能造成柵源電壓不夠，MOS管無(wú)法導(dǎo)通或關(guān)斷。
同樣在用作電平轉(zhuǎn)換器件時(shí)，如果選擇的MOS管開(kāi)啟電壓過(guò)高，同樣也會(huì)使得MOS管無(wú)法正常工作，不能實(shí)現(xiàn)電路應(yīng)有的功能。
在使用MOS管做電平轉(zhuǎn)換或者邏輯器件時(shí)，還要注意MOS管的結(jié)電容CGD、CGS、CDS與分布參數(shù)CISS、CRSS、COSS，在通信速度提高時(shí)也應(yīng)選擇結(jié)電容更小的MOS管，以免由于結(jié)電容過(guò)大造成IO容性負(fù)載過(guò)大，使得上升速度或下降速度發(fā)生明顯變化，產(chǎn)生邏輯錯(cuò)誤。


3.MOS管鎖相電路的實(shí)現(xiàn)技巧
在鎖相環(huán)電路實(shí)際測(cè)試中，發(fā)現(xiàn)因?yàn)镸OS管結(jié)電容的存在，MOS管鎖相電路的頻率特性表現(xiàn)并不一致。對(duì)于不同的頻率要求，要根據(jù)實(shí)際選擇合適的電阻大小，以保證最好的性能。
但，STM32以及部分型號(hào)FPGA的管腳，都可以設(shè)置成開(kāi)漏輸出模式。根據(jù)這一特點(diǎn)，可以直接使用一個(gè)串聯(lián)的電阻與其構(gòu)成鎖相電路，參考信號(hào)的相位則直接在片上通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)控制。
 


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