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mos管开关工作原理讲解-MOS 管开关原理解析

MOS 开关如何“偷懒”过?聊聊那些让人头疼的陷阱 老话说,人比骆驼走得快,但比骆驼走得稳。做 MOS 管开关这事儿,实际上就是个“偷懒”的故事。你记住个事儿:开关就是“通”和“断”,别让它在那儿游走。但真当它真当开关用,往往最好办栽跟头,就是让电流在那儿晃悠,想让它彻底断不开。 为啥?出于 MOS 管关断了,最怕漏电流。
这就像你打了个喷嚏,结局呼出的气里还带着点水雾,没擦干就吹了,半天干不了。MOS 关断后,漏电流要是大,芯片就老了,主控板温度一飙,它就得“跳楼”。
故此,关断后的漏电流绝对要比电容占的比例小得多。 那如何减小漏电流呢?最直接的办法就是减小栅极到源极的电压,也就是把 Vgs 压得越低越好。但这有个坑,Vgs 坏了,管就失效了。
故此,得在“通”和“断”之间找个平衡点。 再聊聊如何“通”。通的时候,Vgs 得高一点,但别高过头。
一般来说,Vgs 只要大于两倍的阈值电压 Vth 就算通了。但有个怪事,Vgs 要是要是忒高了,管子反而不想通了。
这就好比你想用一把钥匙开门,钥匙忒粗,门就锁死了;忒细,门又开了。
故此,Vgs 的设定是个范围,忒粗不中,忒细也不中,得在门铃响和门紧闭之间拿捏好度。 说到这,最费脑的就是那“最小漏电流”这事儿了。
一般 MOS 管关断后漏电流要是大于 10-20uA,根本就废了。
为啥?出于漏电流是指数级增长的,略微多一点点,后续电流就爆炸。
故此,电路设计里,漏电流务必小于 10uA,否则直接报废。 那如何做到这点?得靠垸,也就是器件本身。随意拿个管子,关断后漏电流能漏 100uA 的,用在精密电路里,热功率立马就到 2-3 度瓦特。
那时候你换个大电容,焊都焊不住。
故此,选管子得看参数,漏电流指标要硬。 再说说如何让电流“流得更顺”。电流流不通,断不了。要想电流流得顺,得把电阻降下来。电阻小了,电流也就小了。电阻如何降?用大管子。
比如选个 200u 的管子用在 100u 级的电路里,电阻自然小了。但这有个大难题,管子大了,漏电流就大了。
这就成了个死循环:管子大,漏电流大,热量大,管子老化快。 故此,既要管量大,又要漏电流小。
这就得看具体应用场景。
比如做高速开关,漏电流越小越好,哪怕管大小一点,也比漏电流大得多要好;做低速电路,那就管大小一点,反正成本还能接纳,毕竟漏电流小是硬指标。 再说说如何“通”更好。通的时候,Vgs 得高,但不能忒高。忒高了,管子会“闭眼”。
故此 Vgs 设个 2V 左右,半通状态,既保证了通,又不会忒烫。
这时候,漏电流别看比彻底关断大,但比彻底通的时候小多了。
这就像开车,油门踩半,既省力又不会冲出去。 那,漏电流到底多大才算小?一般要求最大漏电流小于 10uA。
要是大于这个数,下次通电,电路里的元件一热,漏电流就指数级翻了。
这时候,你的芯片就成了一块“漏电板”。 最终想说,做开关,核心就是“通”和“断”的切换要快,不能在那儿久拖不拽。漏电流小是底线,管子选得合适,Vgs 设得刚好,这就是开关的命门。别想着用个老管子再修修,参数一旦不对,神仙也难救。
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