在实际应用中,开关电源或者控制电路设计中,几乎使用的是使用增强型的N-MOSFET来作为开关,这是为什么呢?
今天我们围绕以下两个问题展开:
- 为什么开关管选择MOSFET而并非三极管
- 为什么几乎选择增强型MOSFET,耗尽型不可以吗?
NMOS示意图
首先,第一个问题VBsemi在往期的开关应用中,提及过不少原因和电路分析,但在这里还是简单讲解下。(已经了解的可以跳转第二点)
为什么开关管选择MOSFET而并非三极管?
MOSFET相对于三极管具备的优势有如下几点:
- MOSFET具备较低的导通电阻和高开关速度;
- 两者的输入阻抗不同,三极管通过基极电流控制达到输出电流的目的,由于基极存在一定的电流,其输入电阻较低;而MOSFET的输出电流取决于栅源极的电压栅极不取电流,因此其输入电阻较高;
- 等效阻值不同,MOSFET相比三极管在饱和状态下的等效阻值较小,一般只有几十毫欧,几毫欧,其效率较高。
三极管的主要应用场景是低噪声放大电路。
为什么几乎选择增强型MOSFET,耗尽型不可以吗?
在开关电源中MOSFET的主要功能,就是一个“开关”。
它利用开关、电容、电感、二极管组成不同的拓扑网络,然后实现各种开关形态,实现我们所期望的升压、降压、升降压等电路。
我们一般在使用单片机或者控制器来进行控制MOSFET,是因为单片机、FPGA或其它芯片的输出管脚基本是正电压。数字电路都是单电源进行工作,也就是说,供电的范围在0~VCC,即:整个电路板是大于0V的信号。
但是耗尽型MOSFET基本是负压~0V控制的,当电流没有负电源的需求时,如果为了更好地控制MOSFET,提供了一个负电压电源,那么电路的设计就会非常不方便。因此在选型时,P-MOSFET很少被采用。
那么,为什么选择N-MOSFET而不是P-MOSFET?
其实这个问题在往期《为什么PMOS的应用比NMOS少那么多》已经提及过了。
这源于NMOS的优势:
具备较低的导通电阻,能应用于较高效的开关电源;
具有高电流承受能力,适用于高功率开关电源;
在电源系统中使用的是正电压,因此更适合与这些电路兼容;
NMOS在集成电路的使用兼容性较高,应用领域较广泛,具有更高的集成度和可靠性。
此外要注意的是,PMOS在部分开关电路中也有适用的情况,特定的应用情况对PMOS有着更好的匹配,具体问题还需具体分析。
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