深度分析MOS場效應(yīng)管在消費類電子中的電路設(shè)計

 當(dāng)我們還是學(xué)生的時候，不論從做題還是原理分析上,通常會重點學(xué)習(xí)NPN和PNP三極管的特性：靜態(tài)工作特性計算、動態(tài)信號分析等等。對于MOS管，老師一般都會草草帶過，沒有那么深入的分析和了解，一般都會說MOS管和三極管的不同就是一個是電壓控制，一個是電流控制，一個Ri大，一個Ri小等等。除了這些明顯的特性，下文就從工作實戰(zhàn)的角度進行MOS場效應(yīng)管的分析。

首先我們來看下經(jīng)常使用的增強型mos場效應(yīng)管：N溝道和P溝道m(xù)os場效應(yīng)管。

在消費類電子設(shè)計中由于對功耗要求比較嚴格，通常使用N溝道和P溝道MOS場效應(yīng)管來做電平的轉(zhuǎn)換、鋰電池的充電放電電路控制和電源的控制?，F(xiàn)在用multisi blue14來模擬P溝道的電氣特性：

在信號源XFG1中采用1Hz的5Vpp的正弦波來驅(qū)動Pmos場效應(yīng)管，而場效應(yīng)管的vcc也采用5v直流電壓，示波器XSC1中A通道顯示驅(qū)動電壓的波形，B通道顯示源級的電壓，仿真結(jié)果如下：

從仿真結(jié)果中可以看出，只要柵極的電壓超過0v，也就是此時柵極的電壓大于漏極的電壓，場效應(yīng)管截至，示波器拾取的源級電壓就為直流驅(qū)動電壓，源級獲得的信號特性正好與驅(qū)動?xùn)艠O的電壓特性相反。這也就是電機驅(qū)動電路中采用N溝道和P溝道m(xù)os場效應(yīng)管的原因。

深度分析下該典型電路：當(dāng)漏極電壓升高，場效應(yīng)管的夾斷電壓也會隨之升高;當(dāng)源級的電壓變化特別是變小時，場效應(yīng)管的源級電壓會伴隨著場效應(yīng)管的打開與關(guān)閉實現(xiàn)電壓跟隨。

如下例子：柵極驅(qū)動電壓為5v方波，源級為3v直流電源

此時源級的電壓特性為：

這就是電平變換的典型特性，在實際的電路中，經(jīng)常由于漏源柵之間的電容、或者驅(qū)動馬達引起的反向電動勢影響到電子系統(tǒng)，通常會在柵極增加耗能電阻R和耗能電容C接地。

N溝道增強型MOS場效應(yīng)管的典型應(yīng)用電路正好與P溝道增強型MOS場效應(yīng)管相反，如下所示：

在信號源XFG2中采用1Hz的5Vpp的正弦波來驅(qū)動Nmos場效應(yīng)管，而場效應(yīng)管的vcc也采用5v直流電壓，示波器XSC2中A通道顯示驅(qū)動電壓的波形，B通道顯示源級的電壓，仿真結(jié)果如下：

由此可以知道只要柵極電壓大于0V(此時的0v電壓為源級電壓)N溝道MOS場效應(yīng)管是導(dǎo)通狀態(tài)，漏極的電壓會伴隨著N溝道MOS管的打開與關(guān)閉形成跟隨漏極還是源級電壓。

當(dāng)采用5vpp的方波驅(qū)動?xùn)艠O電壓時，

獲得的仿真波形如下：

從中可以看出獲得的波形為0-5V的方波，這在電子開關(guān)中可以理解為當(dāng)驅(qū)動電壓為高電平時場效應(yīng)管打開。

當(dāng)用MOS場效應(yīng)管做充電電池的控制電路時的典型電路如下：

上圖中，當(dāng)USB接口連接上，整個系統(tǒng)采用USB供電，同時通過電壓檢測控制端來實現(xiàn)對鋰電池的充電，而由于二極管的存在，使鋰電池的電量不能返流到USB。當(dāng)USB接口沒有驅(qū)動電壓時，鋰電池通過二極管D1進行對系統(tǒng)的供電。

好了，對于MOS場效應(yīng)管在消費類電子產(chǎn)品中的應(yīng)用就分析到這里。下一篇將會分析MOS場效應(yīng)管在信號處理中的典型應(yīng)用。