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MOS管(场效应管)在移动智能硬件开发中的应用综述

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MOS管，只要是电子相关专业的人，只要是硬件工程师，都会学习:书上说MOS管的主要作用是放大。但实际上，在智能硬件产品的开发和物联网产品的开发中，几乎没有用到用于放大的MOS管，大部分是用来做开关的。

偶尔放大的MOS管也集成在芯片中。可以毫不夸张地说，只要不是IC设计，几乎不可能使用MOS管的放大功能。自己搭建的MOS放大电路不可能有专业芯片公司的性能做得很好。31. png



本文主要介绍了MOS管在普通数字电路板中的应用。至于MOS管的G、S、D三个端口，N-MOS、P-MOS等基本知识，我们就不再赘述了，需要的读者请翻书查阅资料。

当用作开关时，无论是N-MOS还是P-MOS，记住一句话:VGS有电压差，MOS管就会导通。当VGS中没有电压差时，MOS管关闭。

MOS管的主要常见用途如下

负向开关(N-MOS):设备控制

LED .png LED灯控制电路



电机控制电路

N-MOS广泛应用于设备的通断控制。例如上图中的LED灯控制和电动机控制。当GPIO端口抬起时，MOS管点亮，LED灯亮，电机转动。当GPIO降低时，MOS管关闭，LED灯熄灭，电机停止转动。

在普通的低压数字电路中，这种控制方式对MOS管本身没有特别高的要求，只需抓取一个N-MOS即可。也可以使用NPN三极管。

正开关(P-MOS):电源控制


P-MOS通常用作电源开关，以控制器件的电源打开或关闭。

如上图所示，默认状态下，LCD_PWR_EN下拉，T2001关断，P-MOS (U2003的G极pin1)控制端高，VGS=0。此时P-MOS关断，电压不向右输出。

若GPIO上拉，T2001导通，MOS管G极下拉，VGS=VBAT，超过开路电压，则P-MOS导通，电压向右输出。

升压开关(N-MOS):



升压芯片的内部实际上是一个N-MOS, N-MOS的开关特性是一样的。

PWM波控制升压芯片N-MOS的通断。当PWM高时，MOS打开，电感积累电流，当PWM低时，MOS关闭，这需要你释放电流到二极管和Vout端。

信号反转(N-MOS)

N-MOS常用于反转控制信号。

如上所示，GPIO220控制USBHUB的Reset。复位引脚是低效率的，而GPIO一般设计为默认为低，拉出效率高。因此，使用MOS管来反转控制信号。

GPIO下拉，MOS阻塞，RESET脚上拉至3.3V。GPIO上拉，MOS导通，RESET脚接地，RESET生效。

电荷控制(P-MOS)


P-MOS充电芯片

充电电路是智能硬件系统中需要少量MOS管在放大区工作的电路之一。通过控制GDRV引脚(P-MOS栅极引脚)的电压来控制充电电流。例如，恒流充电时，电流控制在1A，恒压充电时，随着电池电压的升高，充电电流逐渐减小。(但这种应用场景一般不需要硬件工程师自己计算，控制逻辑设计在主芯片上)


VGS vs ID

通过电流分析VGS和MOS之间的关系。充电芯片通过控制VGS来控制充电电流

MOS管使用注意事项:

VGS和VDS如果超过额定电压就会击穿。

电流/功率太大会烧坏的。

这两点在用于大电流控制时需要注意。其他时候你不需要考虑它。