在實際應用中,開關電源或者控制電路設計中,幾乎使用的是使用增強型的N-MOSFET來作為開關,這是為什么呢?
- 為什么開關管選擇MOSFET而并非三極管
- 為什么幾乎選擇增強型MOSFET,耗盡型不可以嗎?
NMOS示意圖
首先,第一個問題VBsemi在往期的開關應用中,提及過不少原因和電路分析,但在這里還是簡單講解下。(已經了解的可以跳轉第二點)
1. 為什么開關管選擇MOSFET而并非三極管?
MOSFET相對于三極管具備的優勢有如下幾點:
- MOSFET具備較低的導通電阻和高開關速度;
- 兩者的輸入阻抗不同,三極管通過基極電流控制達到輸出電流的目的,由于基極存在一定的電流,其輸入電阻較低;而MOSFET的輸出電流取決于柵源極的電壓柵極不取電流,因此其輸入電阻較高;
- 等效阻值不同,MOSFET相比三極管在飽和狀態下的等效阻值較小,一般只有幾十毫歐,幾毫歐,其效率較高。
三極管的主要應用場景是低噪聲放大電路。
2. 為什么幾乎選擇增強型MOSFET,耗盡型不可以嗎?
在開關電源中MOSFET的主要功能,就是一個“開關”。
它利用開關、電容、電感、二極管組成不同的拓撲網絡,然后實現各種開關形態,實現我們所期望的升壓、降壓、升降壓等電路。
我們一般在使用單片機或者控制器來進行控制MOSFET,是因為單片機、FPGA或其它芯片的輸出管腳基本是正電壓。數字電路都是單電源進行工作,也就是說,供電的范圍在0~VCC,即:整個電路板是大于0V的信號。
但是耗盡型MOSFET基本是負壓~0V控制的,當電流沒有負電源的需求時,如果為了更好地控制MOSFET,提供了一個負電壓電源,那么電路的設計就會非常不方便。因此在選型時,P-MOSFET很少被采用。
那么,為什么選擇N-MOSFET而不是P-MOSFET?
其實這個問題在往期《為什么PMOS的應用比NMOS少那么多》已經提及過了。
這源于NMOS的優勢:
1. 具備較低的導通電阻,能應用于較高效的開關電源;
2. 具有高電流承受能力,適用于高功率開關電源;
3. 在電源系統中使用的是正電壓,因此更適合與這些電路兼容;
4. NMOS在集成電路的使用兼容性較高,應用領域較廣泛,具有更高的集成度和可靠性。
此外要注意的是,PMOS在部分開關電路中也有適用的情況,特定的應用情況對PMOS有著更好的匹配,具體問題還需具體分析。
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