功率MOSFET高频开关应用：从栅极电荷特性到动态损耗抑制的全维度解析

2025/04/18 分类:工程师家园 1395

一、MOSFET开关基础知识

一般来讲,三极管是电流驱动的,MOSFET是电压驱动的,因为我是用CPLD来驱动这个开关,所以选择了用MOSFET做,这样也可以节省系统功耗吧,在做开关管时有一个必须注意的事项就是输入和输入两端间的管压降问题,比如一个5V的电源,经过管子后可能变为了4.5V,这时候要考虑负载能不能接受了,我曾经遇到过这样的问题就是负载的最小工作电压就是5V了,经过管子后发现系统工作不起来,后来才想起来管子上占了一部分压降了,类似的问题还有在使用二极管的时候(尤其是做电压反接保护时)也要注意管子的压降问题。

开关电路原则

a. BJT三极管只要发射极e 对电源短路就是电子开关用法

N管发射极E 对电源负极短路. (搭铁) 低边开关 ;b-e 正向电流饱和导通

P管发射极E 对电源正极短路.高边开关;b-e 反向电流饱和导通

b. FET场效应管MOSFET 只要源极S对电源短路就是电子开关用法

N管源极S 对电源负极短路. (搭铁) 低边开关;栅-源正向电压导通

P管源极S 对电源正极短路. 高边开关 ;栅-源反向电压导通

总结:

低边开关用 NPN 管

高边开关用 PNP 管

三极管 b-e 必须有大于 C-E 饱和导通的电流

场效应管理论上栅-源有大于漏-源导通条件的电压就好

假如原来用 NPN 三极管作 ECU 氧传感器加热电源控制低边开关

则直接用 N-Channel 场效应管代换 ;或看情况修改下拉或上拉电阻

基极–栅极

集电极–漏极

发射极–源极

上面是在一个论坛上摘抄的,语言通俗,很实用,

二、用PMOSFET构成的电源自动切换开关

在需要电池供电的便携式设备中，有的电池充电是在系统充电，即充电时电池不用拔下来。另外为了节省功耗，需要在插入墙上适配器电源时，系统自动切换为适配器供电，断开电池与负载的连接；如果拔掉适配器电源，系统自动切换为电池供电。本电路用一个PMOSFET构成这种自动切换开关。

图中的V_BATT表示电池电压，VIN_AC表示适配器电压。当插入适配器电源时，VIN_AC电压高于电池电压（否则适配器电源就不能对电池充电），Vgs>0,MOSFET截止，系统由适配器供电。拔去适配器电源，则栅极电压为零，而与MOSFET封装在一体的施特基二极管使源极电压近似为电池电压，导致Vgs小于Vgsth，MOSFET导通，从而系统由电池供电。