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摘要:前兩天我的學生做了一個電路,功能就是用MOS管來控制一個電源的開關,但是做出來後發現不能用控制MOS管的開關,MOS管一直處於導通狀態。一起來看看到底是什麼原因?
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正文開始:
MOS管如何控制電源的開關?
說到開關,我們腦海中首先浮現的就是各式各樣的機械開關,常見的有自鎖開關、撥碼開關、船型開關等等。在電子電路中常用的還有各類半導體開關,例如三極體開關、使用三極體級聯的達林頓管開關、MOS管開關、晶閘管開關等等。普通機械開關與半導體開關最大的差異就在於開關速度上的優劣。機械開關通常是由人手動操作,其動作時間一般是幾十毫秒到幾百毫秒之間。而半導體開關開關頻率可以達到幾兆赫茲。
功率MOS管作為常用的半導體開關,其驅動方式有什麼特點呢?首先,我們認為MOS管是電壓控制型器件,其正常工作時是不需要電流的(開或關的穩態條件下),只要有維持電壓,MOS管即可保持開啟或關閉狀態。控制電壓是作用在G極和S極的。先在多數MOS管開啟的閾值電壓都比較低,拿常用的AO3400來講,其開啟閾值電壓只需2.5V。當然更高的GS電壓可以降低MOS管自身的導通損耗。但是特別注意GS極電壓的極限值。GS之間的電壓有限制值,超過規定值將會導致MOS管的GS擊穿損壞。
所以說只要GS之間的電壓達到MOS管的開啟電壓,那麼MOS管的DS之間就會導通。所以她的電路圖是這樣設計的:
我一看確實沒有毛病啊。默認狀態下Q1是導通的G極相當於接地,VGS=-5V,mos管處於導通狀態,VOUT=5V啊,當控制信號為低電平時,Q1截止VGS=0V,MOS管不導通VOUT=0V。
但是現在的情況是當控制信號不管是低電平還是高電平,Vout都有電壓。這是什麼情況?難道原理圖畫錯了?
其實到這裡我就知道是什麼原因了。於是我讓她好好檢查PCB看是不是有個地方畫錯了,她檢查了半天說原理圖和PCB都沒有畫錯,於是推斷自己買到了假貨,這個MOS管肯定是壞的。我沒有解釋,於是讓她仿真一下。
開關斷開後輸出電壓是5V
開關閉合,輸出電壓為0V
電路仿真確實沒有問題啊,於是讓她講一下這個電路原理,然後她仔仔細細的講解了一下這個電路的導通過程,還畫了一張動圖。
好了,關於電路的通斷過程她也是十分的清楚,電流的走向在上面的動圖都十分清楚的闡明了。還說她為了搞清楚這個問題在網上買的正版軟體,專門來仿真這個電路圖。
我一看竟然畫了這麼多錢,決定告訴她這個電路你可能在什麼地方出錯了。於是讓她在multisim軟體中把MOS管水平翻轉180度再仿真一遍,看看會出現什麼現象。
這是開關沒有閉合時,輸出電壓5V
當開關閉合式,輸出電壓還是4.7V
開關沒有閉合時,輸出電壓5V,當開關閉合式,輸出電壓是4.7V,跟她遇到的問題一模一樣,所以告訴她的PCB中MOS的封裝畫錯了。
她說是自己在網上找的封裝,果然又是畫封裝畫錯了。初學者確實很容易把這個MOS管的三個極畫錯。
這是N-MOS管的封裝和實物圖
N-MOS
這是P-MOS管的封裝和實物圖
P-MOS
千萬不要搞混淆了,當然如果大家在話原理圖和PCB的時候,一定要注意你的原理圖和封裝是不是一一對應的,一般主要是封裝的尺寸和封裝的類型,比如SOT-23和SOT-223、SOT-323它們的封裝是有差別的,在看數據手冊時一定要注意。