MOS管(场效应管)在移动智能硬件开发中应用汇总

2018-05-12
Sky.Cheng

MOS管(场效应管)在移动智能硬件开发中应用汇总

MOS管/MOSFET/场效应管

MOS管,只要是电子相关专业的,只要是硬件工程师,都会学过:书上说,MOS管的主要作用是放大。不过实际在智能硬件产品开发和物联网产品开发中,几乎没有用到放大用的MOS管,绝大部分是用来做开关的。

偶尔有些放大作用的MOS管,也是集成在芯片里面的。可以毫不夸张的讲,只要不是做IC设计的,几乎用不到MOS管的放大功能。自己搭出来的MOS放大电路,性能不可能有专业芯片公司做的好的。31.png



本文主要讲MOS管在常用的数字电路板上的用法。至于MOS管G、S、D三个端口、N-MOS、P-MOS这样的基础知识,我们就不赘述了,需要的读者请自行翻书查资料吧。

用作开关的时候,不管是N-MOS还是P-MOS,记住一句话即可:VGS有电压差,MOS管就导通。VGS没有电压差,MOS管就关闭。

MOS管常见的主要用途有以下几种

负极开关(N-MOS):设备控制

LED.png                                                                LED灯控制电路

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马达控制电路

N-MOS广泛应用于设备通断的控制。例如上图的LED灯控制和电动马达的控制。GPIO口拉高,MOS管就导通,LED灯亮、马达转动。GPIO拉低,MOS管就关闭,LED灯灭,马达就停止转动。

在普通的低电压数字电路上,这种控制方式对MOS管本身没有什么特定高要求,随便抓一个N-MOS也可以用。NPN的三极管也可以用。

正极开关(P-MOS):电源控制

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P-MOS通常用作电源的开关,控制设备的电源打开或者关闭。

如上图,默认状态下LCD_PWR_EN是被拉低的,T2001关断,P-MOS的控制端(U2003的pin1,G极)是高电平,VGS=0,此时P-MOS关断,电压没有输出到右边。

如果GPIO被拉高,T2001导通,MOS管G极被拉低,VGS=VBAT,超过了打开电压,此时P-MOS被打开,电压有输出到右侧。

升压开关(N-MOS):

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升压芯片内部其实就是个N-MOS,跟N-MOS的开关性质是一样的。

PWM波控制升压芯片N-MOS的通断。PWM为高的时候,MOS打开,电感蓄流,PWM为低的时候,MOS关闭,带你干向二极管和Vout端释放电流。

信号反向(N-MOS)

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N-MOS经常用于把控制信号反向

如上图,GPIO220控制USBHUB的Reset。Reset脚是低有效,而GPIO一般设计成默认是低电平,拉高有效。因此通过一个MOS管来把控制信号反向。

GPIO拉低,MOS不通,RESET脚被上拉到3.3V。GPIO拉高,MOS导通,RESET脚被接到地上,RESET就生效了。

充电控制(P-MOS)

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充电P-MOS芯片

充电电路是智能硬件系统中,少量的MOS管工作在放大区的电路之一。通过控制GDRV脚(P-MOS Gate脚)的电压,控制充电电流的大小。例如在恒流充电的时候,把电流控制在1A,在恒压充电的时候,随着电池电压上升逐渐减小充电电流。(不过这个应用场景,一般不需要硬件工程师自己去计算,控制逻辑都是在主芯片中设计好了的)


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VGS vs ID

VGS和MOS通过的电流的关系图。充电IC通过控制VGS来控制充电电流

MOS管使用注意事项:

VGS、VDS超过额定电压会击穿。

电流/功率过大会烧掉。

用于大电流控制的时候需要注意这两点。其他时候不需要考虑。

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某N-MOS的参数



来源:WWW.RHM-SEMI.COM
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