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MOS管电路工作原理及详解
2015-09-06 | 阅:  转:  |  分享 
  
电路符号5做个挑错游戏吧有没有发现过笔记本电路图上的MOS管也有画错的?通过前面的学习,我们来做个挑错游戏吧,看看你能
发现多少错误?图1电路符号图2两张截图里,你发现了几处错误?答案在文档最后面。实物实物篇实物看看
这些MOS管:呵呵,都是很常见的吧?G(栅极)呢?能告诉大家,哪个脚是S(源极)吗?哪个脚是D(漏极)?是P沟道还是
N沟道MOS?呵呵,这个有点难哦。给你万用表,怎么测量MOS管是好是坏呢?实物1如何分辨三个极?首先,来
看看常见的SO-8封装MOS管吧。共有八个脚,显然会有几个脚内部是相连的。第1步:请确定MOS管PIN1(第一脚)方法:
芯片上会用一个小圆点标示出PIN1,它一般会在芯片的左下角。第2步:请确定MOS管其他脚方法:从PIN
1开始,逆时针方向依次为2,3,…..6,7,8脚。实物第3步:请确定三个极。D极单独位于一边,而G极是第4PIN
。剩下的3个脚则是S极。它们的位置是相对固定的,记住这一点很有用。请注意:不论NMOS管还是PMOS管,上述PIN脚的确定方
法都是一样的。看看我们常见的NMOS管4816:假如MOS管表面磨损,或是无法辨认PIN1的标记圆点,你可以用什么
方法确认PIN1脚,以及G极,D极和S极?拿出万用表,试试吧!实物再来看看相似的DFN封装MOS管:
外形上来看,DNF封装的MOS管仍旧有8个脚,但已经变成贴片形式,节约了高度,散热性能更好些。但其PIN脚极性还是
一样排列。还有UltraSO-8封装的MOS管:UltraSO-8封装的MOS管相对DFN封装厚度上有点增加,PI
N1,2,3直接相连成为S极。实物接下来,看看6个脚的TSOP-6封装MOS管:SI3456PIN1,2,5,
6为D极;PIN3为G极;PIN4为S极。同样是6个脚,的SOT-363封装MOS管则为双MOS
管:实物最后,3PIN脚的MOS管:(1)SOT-23PIN1为G极;PIN2为S极;PIN3为D极。但请大
家特别注意:主板上标示的PIN1与PIN2脚与此刚好颠倒了。主板图纸上也是如此。而且,似乎作为一种错误的习惯被保持了下来。另
外一种3PIN脚的MOS管:(2)TO-25212321SGD图纸习惯常见型号有:AOD42512
3实物先从简单的开始,拿最常见的3PIN脚MOS管(SOT-23)讲起。2它是N沟道还是P沟道的呢?由
上一小节内容,我们可以立即找到MOS管的G,S,D三极。SDG红表笔(+极)接D极,黑表笔(-极)接S极:
如果,二极体值低于0.700V以下。接下来,将万用表调到“二极体档”。黑表笔(-极)接D极,红表笔(+极)
接S极:二极体值高于1.200V以上。则可以判断,此MOS管==?为PMOS管。
0.620V1.220V交换表笔:实物过程如下:SDG红表笔(+极)接D极,黑表笔(-极)接S极:
如果,二极体值高于1.200V以上。万用表调至“二极体档”。黑表笔(-极)接D极,红表笔(+极)接S极:
二极体值低于0.700V以下。则此MOS管==?为NMOS管。0.62
0V1.490V交换表笔:如果两次测量的结果相反。则==?为NMOS管。实物判断沟道的方法已经介绍了,接下来
简单谈下依据。MOS管(绝缘栅增强型)的G极与S极、D极之间绝缘;而S极与D极在没有导通之前内阻很大,也可以简单
认为是断开的。因此,G,D,S之间用二极体档测量时,应该是两两都不相通。以上是在没有考虑MOS管内部的
寄生二极管的前提下得出的结论。而实际上,在测量判断沟道类型时,这个存在于DS极之间的体内二极管(寄生二极管)才是关键
!换句话说,我们量的就是这个寄生二极管。导通截止0.620V1.770V交换表笔:NMOS实物3
PIN脚的说过了,再来看看6PIN脚的MOS管(TSOP-6封装):由上一小节我们知道,只要知道MOS的第一脚P
IN1,那我们就可以通过三极与PIN脚间的对应关系(如右图)立即判断出G,D,S极。但假如,MOS管无法辨认PIN
1怎么办?(比如表面污损)不管怎样,三极首先得辨认,之后才是判断N沟道或P沟道的问题。接下来,我们就
不妨先说说:在PIN1无法辨认的情况下,如何靠万用表判断三极。判断原则:6PIN中相通的4PIN是D极。之后,对照右上图确
定出G极,S极。要么相通相通DDDDSG要么GSDDDD4561233425
16实物G极,D极和S极知道后,N沟道P沟道的判断方法和前面还是一样:1DDGDDS1DDGD
DS1.850V0.530V交换表笔:==?为NMOS管。实物测量的二极体值相反时,为PMOS管:1DD
GDDS1DDGDDS0.450V1.560V交换表笔:==?为PMOS管。P-MOS(3)(4
)(1,2,5,6)实物DFN封装和UltraSO-8封装的MOS管因为外形独特,一眼即可辨认D极,其他
两极也就好依从判断,用不着万用表。至于沟道类型的判断,方法和前面一样,就不再罗嗦了。让我们直接进入SO
-8封装MOS管环节吧。还是先来看看:MOS管无法用眼睛辨认PIN1时,怎样用万用表找G、D、S极?
判断原则:单边4PIN全通的是D极。之后,对照下图确定出G极,S极。0.000V如果大家足够细心,根据MOS管有一边存在
小小的倒角,仍然能确定PIN1。1PIN实物SO-8封装MOS管沟道类型的判断,方法和前面一样,不再详述。
至于最后一种MOS管:SOT-363封装双MOS管因为它的对称性,只要正面朝向自己,无论怎样摆放,左下角都可以认为是P
IN1。1PIN1PIN所以呀,在主板上更换这种MOS管时,完全不用担心装反的问题。即使装反了,一样可以正
常使用。三极脚位好判断,沟道类型判断还是和前面一样。实物测量的注意事项:以
上都是在MOS管没有被接入任何电路的情形下,进行的测量。如果MOS管在板时进行测量,测量的值会受到所在电路的影响,有可
能会误导判读。建议在板测量出异常时,最好取下进行一次复判。测量前,最好用表笔金属针头部分短接MOS管G极
与S极,以释放MOS管G极可能残留的静电电荷。因为G极如果存在静电电压可能会造成D与S极处于导通状态,而引起误判
。我们这里测量用的是数字万用表。(当调至“二极管档”时,红表笔是正极(+),黑表笔是负极(-))如果使用指
针式万用表,注意红黑表笔上电压极性刚好相反,请注意测量的结果应该颠倒才对。实物3能测量出MOS管是好是坏吗?
了解了前面那些内容,相信这个问题对大家来说已经不是难事。下面呢,做个简单小结:将万用表调至“二极体档”,用表笔分别接触
三个极,测量两两之间的值,并交换位置。这样会有六种组合,测到6个值。这其中只有1个值会低于0.700V以下(0.200V以上)
。否则。
==?
为良品==?为不良品说说看,该怎么做呢?不妨动手试一试!电路符号电路符号篇开始之前,一个小测试:电路符号G
(栅极)呢?请回答:哪个脚是S(源极)?哪个脚是D(漏极)?是P沟道还是N沟道MOS?如果接入电路,D极和S极,哪一个
该接输入,哪个接输出?你答对了吗?再来一个,试试看:电路符号G(栅极)呢?哪个脚是S(源极)?哪个脚是D(漏极)?
是P沟道还是N沟道MOS?依据是什么?如果接入电路,D极和S极,哪一个该接输入,哪个接输出?这次怎么样?电路符号1
三个极怎么判定?MOS管符号上的三个脚的辨认要抓住关键地方。D极,不论是P沟道还是N沟道,是单独引线的那边。
S极G极D极G极,不用说比较好认。S极,不论是P沟道还是N沟道,两根线相交的就是;电路符号2他们是N沟道
还是P沟道?三个脚的极性判断完后,接下就该判断是P沟道还是N沟道了:S极G极D极箭头指向G极的是N沟道N沟道MOSFE
T电路符号S极G极D极箭头背向G极的是P沟道当然也可以先判断沟道类型,再判断三个脚极性。P沟道MOSFET电路符号
S极G极D极小测试:先判断是什么沟道,再判断三个脚极性。S极G极D极231123P沟道MOSFET
N沟道MOSFET电路符号3寄生二极管的方向如何判定?接下来,是寄生二极管的方向判断:S极G极D极N沟道
S极G极D极P沟道它的判断规则就是:N沟道,由S极指向D极;
P沟道,由D极指向S极。寄生二极管电路符号S极G极D极N沟道S极G极D极P沟道上
面方法不太好记,一个简单的识别方法是:(想像DS边的三节断续线是连通的)不论N沟道还是P沟道MOS管,中间衬底箭头方向和寄
生二极管的箭头方向总是一致的:要么都由S指向D,要么都由D指向S。0V截止5V导通电路符号4它能干吗用呢?
在我们天天面对的笔记本主板上,MOS管有两大作用:开关作用;隔离作用。此处电压被拉低开关作用(1):P
Q27控制脚为低电平电路符号此处电压不被拉低3VGND导通0V截止开关作用(1):PQ27控制脚为高电平
电路符号以上MOS开关实现的是信号切换(高低电平切换)。再来看个MOS开关实现电压通断的例子吧。由+1.
5V_SUS产生+1.5V电路(1)0V截止0V电路符号MOS开关实现电压通断的例子:由+1.5V_SUS产生+1.5
V电路(2)+15V导通+1.5V电路符号看过前面的例子,你能总结出“MOS管用做开关时在电路中的连接方
法”吗?其实关键就是:确定哪一个极连接输入端;哪个极连接输出端。控制极电
平为“?V”时MOS管导通(饱和导通)?控制极电平为“?V”时MOS管截止?
回顾前面的例子,你找到它们的规律了吗?小提示:MOS管中的寄生二极管方向是关键。
电路符号小结:“MOS管用作开关时在电路中的连接方法”NMOS管:D极接输入;S极接输出。PMOS管:
S极接输入;D极接输出。S极G极D极P沟道S极G极D极N沟道输入端输入端输出端输出端导通时导通时电
路符号反证:NMOS管正确接法:D极接输入;S极接输出。PMOS管正确接法:S极接输入;D极接输出。S极
G极D极P沟道S极G极D极N沟道输入假如:S接输入,D接输出呢?输出由于寄生二极管直接导通,因此S极电压
可以无条件到D极,MOS管就失去了开关的作用。假如反接:D接输入,S接输出。输入输出同样失去了开关作用。电路符号小
结:“MOS管的开关条件”前面解决了MOS管的接法问题,接下来谈谈MOS管的开关条件:
控制极电平为“?V”时MOS管导通(饱和导通)?控制极电平为“?V”时MOS管截止?这个问题
涉及到MOS管原理,我们这里不谈,只记结果:不论N沟道还是P沟道MOS管,G极电压都是与
S极做比较。N沟道:UG>US时导通。(简单认为)UG=US时截止。P沟道:UGS时截止。但UG比US大(或小)多少伏时MOS管才会饱和导通呢?电路符号UG比US大(或小)多少伏时MOS管才会饱和导通呢?
这要看具体的MOS管,不同MOS管需要的压差不同。饱和导通问题:在笔记本主板上用到的NMOS可简单分作两大类:
信号切换用MOS管:UG比US大3V---5V即可,实际上只要导通即可,不必须饱和导通。比如常见的:2N700
2,2N7002E,2N7002K,2N7002D,FDV301N。电压通断用MOS管:UG比US应大于10V以
上,而且开通时必须工作在饱和导通状态。常见的有:AOL1448,AOL1428A,AON7406,AON7702,
MDV1660,AON6428L,AON6718L,AO4496,AO4712,AO6402A,AO3404,SI3456DD
V,MDS1660URH,MDS2662URH,RJK0392DPA,RJK03B9DP。PMOS管则和NMOS条件刚好相反。
电路符号示例1:S极G极D极0V导通3VNMOS管:2N7002E5V作用:
信号切换(开关)常用接法:S极接地,US=0V。截止条件:UG=US=0V。导通条
件:UG比US大3V---5V即可,UG=3V。S极G极D极电路符号示例2:导通+1
5VNMOS管:AON74065V作用:电压通断(开关)常用接法:D
极接输入,UD=5V。S极接输出。截止条件:UG=US=0V。导通条件:U
G比US大10V以上,UG=US+10V=15V。(导通时,US=5V)0V5VS
极G极D极电路符号示例3:导通+6VPMOS管:AOD425+19V作用:电
压通断(开关)常用接法:S极接输入,US=19V。D极接输出。截止条件:UG
=US=19V。导通条件:UG比US小10V以上,UG=US-13V=6V。0V+19V
+19V电路符号如果我们想实现线路上电流的单向流通,比如只让电流由A-?B,阻止由B-?A请问可以怎么做
?AB方法1:加入一个二级管AB隔离作用:方法2:加入MOS管电路符号AB所以,所谓的MOS管的
隔离作用,其实质也就是实现电路的单向导通,它就相当于一个二级管。此处MOS管实现的功能就是:隔离作用。但在电路中
我们常用隔离MOS,是因为:使用二级管,导通时会有压降,会损失一些电压。而使用MOS管做隔离,在正向导通时,在控制
极加合适的电压,可以让MOS管饱和导通,这样通过电流时几乎不产生压降。电路符号示例1:PMOS管:A
OL1413作用:隔离AdapterBAT19V5V导通接地19V19V截止6V导通19V
19V隔离大家有兴趣可分析一下:拔掉适配器后只用电池供电时AOL1413的工作情况,试试吧!笔记本电脑中用到的隔
离MOS管只有两个。下面我们来分步讨论一下它的原理,为了方便,隔离MOS管都用二级管代替表示。笔记本
主板上的隔离,其实质是将适配器电压(+19V)和电池电压(+12V左右)分隔开来。不让它们直接相通。但又能在拔除任意一种电源时
,保证电脑都有持续的供电,实现电源无缝切换。电路符号VINAdapter19V19V隔离1.只用适配器时电路符
号VINBAT12V12V隔离2.只用电池时问题:为什么在不用适配器时,还要用Q1隔离12V呢?Q1Q2
我找到的一种解释是:人们在使用笔记本电脑时,经常会同时插上适配器和电池。如果遇到电网停电,笔记本会自动
切换到电池12V供电。这个时候适配器虽然不再供电,但仍相连在笔记本上。如果没有Q1隔离,12V电压会直接进入适配
器内部的输出电路,有可能烧毁适配器。这一解释自己没有做过验证,大家可以讨论一下对与错。BATAdapter
Q1Q2电路符号19V12V19V隔离3.适配器+电池问题:如果不用Q2隔离,同时插上适配器和电池会怎样?
现象是:大电流。当然这只有在维修稳压电源上才可以看到:电流直接达到稳压电源的最大值6A以上,
短路灯狂闪。电池充电不就是用较高的电压加到电池上来进行的吗?那么,你觉得,为什么会出现这样的现象呢?电路符号讨论:“不用
Q2隔离,或者是Q2被击穿短路时大电流的原因”19V12V19V12V0V7V7V电池电压一般是在12
V以下,我们就将其看作12V。19V电源呢,我们也可以当作一个大电池,那么一个19V的电池和一个12V的电池如下相连,导线中电流会是多少呢??A经过两次等效,就相当于将一根导线两端接到7V电池的两端。电路符号导线的电阻极小,如果我们认为它是0.1欧姆。那么在导线中流过的电流会是多少:7V?A电流=稳压电源的最大电流一般是6A左右,所以会出现大电流报警。而正常的电池充电电压是经过芯片精密控制的,一般只比电池实际电压高出一点点,以保证电流不会过大造成电池过分发热。当Q2隔离管击穿短路后,长时间的超负荷工作,极有可能损坏适配器。电路符号MOS管作用总结:(结合寄生二极管)如果MOS管用作开关时,(不论N沟道还是P沟道),一定是寄生二极管的负极接输入边,正极接输出端或接地。否则就无法实现开关功能了。所以,N沟道一定是D极接输入,S极接输出或地。P沟道则相反,一定是S极接输入,D极接输出。如果MOS管用作隔离时,(不论N沟道还是P沟道),寄生二极管的方向一定是和主板要实现的单向导通方向一致。笔记本主板上用PMOS做隔离管的最常见,但也有极少的主板用NMOS来实现。
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(本文系覃生书屋首藏)