N-MOS和P-MOS驱动应用实例

NMOS PMOS MOS管

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发布时间: 2019-08-28

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MOS在电路设计中是比较常见的，按照驱动方式来分的话，有两种，即：N-MOS管和P-MOS管。MOS管跟三极管的驱动方式有点类似，但又不完全相同，那么今天笔者将会给大家简单介绍一下N-MOS管和P-MOS管的工作原理，并结合自己实际的应用来给大家分享一下如何来驱动N-MOS管和P-MOS管。

首先，我们先来看一下N-MOS管和P-MOS管分别在电路中的电气符号：

![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201908/24517c8fcb7fd775f4145221f53ab7a7.png)

咋一看上面两个电气符号，似乎非常的相似，可能让很多人都有点傻傻分不清楚。那么，在我们看到电路中出现这些符号的时候，我们要怎么知道究竟是N-MOS管还是P-MOS管呢？

在判断是N-MOS管还是P-MOS管之前，我们先来学会认识MOS管符号上的三个引脚，究竟哪个引脚是G（基）极、S（源）极和D（漏）极吧，请看下图：

![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201908/312b947b9cc2ea0a9a0dc28189c5e071.png)

G（基）极的话，还是很容易区分的，就不用多说什么了，比较难区分的基本就是S（源）极和D（漏）极了，那么，我只需要记住：无论是N-MOS管还是P-MOS管，两根线相交的就是S（源）极了，剩下的一个单独引线的那边，就是D（漏）极了。

接下来，我们就要来区分究竟哪个是N-MOS，哪个是P-MOS了，同样 ，我们这里只需要看箭头的方向，并且记住：箭头指向G极的是N-MOS管，箭头背向G极的是P-MOS管。

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![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201908/636c95df3a8d05b6dca0bb14083e0641.png)

通过了解MOS的相关知识，我们还得到一个知识点，那就是：MOS在制造过程中，会自动形成一个PN结，也就是我们常说的MOS管的“寄生二极管”。那么这个寄生二极管的方向如何判断呢？同样，我们记住这两句话就好了：**N-MOS管，寄生二极管的方向是由S极指向D极；P-MOS管，寄生二极管的方向是由D极指向S极**。如下图所示：

![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201908/7b3009c3e2eacf074543a85408574edd.png)
 
关于寄生二极管的方向，还有一种比较简单的记法，那就是：**想象DS边的三节断续线是联通的，不论是N-MOS管还是P-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，即，要么都由S指向D，要么都由D指向S**。

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![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201908/1cd1f1d4e6685c8c57a21ab7f4ec2d85.png)

当然咯，前面这些”科普知识”，基本都是来源于教材，大家只要是认真学习过MOS管相关知识的话，相信对MOS管的认识一定会比笔者这里介绍的更深刻。那么，MOS管经常在电路中作为开关来使用，我们该怎么控制呢？

对于N-MOS管来说，它导通条件就是：**G极与S极中间的电压差超过阈值时，D极和S极导通**。在实际应用中，一般是将控制信号接到G极，S极则直接接在GND上，从而达到控制N-MOS管的开和关的效果，在D极和S极导通后，导通电阻Rds很小，一般都是几十毫欧级别，因此，电流导通后，形成的压降也是很小的。下面这个电路，就是笔者实际应用中用来控制一个小风扇开关的电路，电路中就是使用的N-MOS管来控制风扇的负极，来实现风扇的开和关的效果。

控制端G极接的是一个3.3V单片机的IO口：

- 当单片机IO口输出高电平时，MOS管的G极电压高于S极将近3.3V，此时N-MOS管AO3400A的D极和S极导通。
- 当单片机IO口输出低电平时，MOS管的G极电压也几乎为0V（GND电压），此时N-MOS管AO3400A的D极和S极断开。

![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201908/e3f4a9e382b7a6229ed4aca1a40d46db.png)

在实际应用中，对于电压比较高的电路，尤其是高于人体安全电压36V的电路中，往往会用MOS管来控制负载的正极而不是负极，似乎这样会更安全一些？或许就跟我们的日常家用电器中，大部分是控制火线的通断来实现对负载的控制道理是一样的吧。控制电源的正极通断，我们一般是用P-MOS管来实现，那么P-MOS又该怎么驱动呢？

其实P-MOS管的驱动跟N-MOS管也是有点类似的，P-MOS管的导通条件是：**G极与S极中间的电压差低于阈值时，S极和D极导通。**

虽然P-MOS管的驱动原理跟N-MOS管比较类似，但是，两者之间的驱动电路还是有点差异的，同样以单片机IO口控制为例，当P-MOS管的S极与D极电压差异过大时，就不能直接用单片机IO口来控制了，比如，P-MOS管的S极接的是12V电压，那么：

- 当单片机IO口输出高电平时，P-MOS管的G极电压和S极之间的电压就是将近-9.7V；
- 当单片机IO口输出低电平时，P-MOS管的G极电压和S极之间的电压就是将近-12V；

那么，此时对于大部分P-MOS管来说，都是导通的，实现不了关断的功能。当然，对于S极接3.3V的电压的话，是不会有什么影响的。但是，为了能适应更多的应用场合，我们必须得考虑这个问题，因此笔者通过对驱动电路的改进，得到了下面这个电路：

![](https://cf04.ickimg.com/bbsimages/201908/0ffd156fd99129beee9bbfec15ec51d6.png)

这个电路是笔者用来控制制冷片制冷的电路，用了一个N-MOS管和一个P-MOS管来实现，当然，电路中的N-MOS管也用三极管来替代，甚至P-MOS管WSF70P03的G极也可以通过电阻分压的方式来实现驱动。但是，笔者之前说了，为了通用性，这里还是选择N-MOS管或者三极管来作为前级驱动比较合适。这个电路的工作原理也很简单，关于N-MOS管AO3400A的通断笔者就不再多说了。

- 当AO3400A导通后，会导致P-MOS管WSP70P03的G极电压变成接近GND的电压，从而使得它的S极和G极的电压差增大为接近12V，从而使得WSP70P03的S极和D极导通。同
- 理，当AO3400A关断后，会导致P-MOS管WSP70P03的G极电压在上拉电阻的作用下上拉至12V，从而使得它的S极和G极的电压差几乎为0V，从而使得WSP70P03的S极和D极关断。

好了，关于N-MOS管和P-MOS管的原理以及基本应用笔者就简单介绍到这里了，笔者相信，通过这两个实例，大家对MOS的驱动会有更加深刻的认识，在以后的应用中，就可以针对负载特性，来选择合适的MOS管驱动了。

感谢大家的支持，虽然笔者可能讲的不是最好的，但是绝对也算的上是笔者在实际应用中用到的一些电路，在这分享给大家可以作为设计电路时的一个参考，相信有很多高手电路设计的比我的要好的多，也欢迎大家指出文中电路的不知之处以及改进方案，如果你觉得这篇文章对你有帮助，那么欢迎点赞和转发哟，你们的支持是我坚持写作的动力，争取以后能分享更多对大家有用的文章！

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