MOS管的應用電路1.概述芯片的集成度雖然越來越高，但是整個電路功能的實現，還是離不開分離器件的搭配，本文就針對筆者在實際工作中的關于MOS管（三極管）的應用做一些整理。本文所介紹的功能，使用三極管也是可以的，但是實際應用中，多使用MOS管，故本文多以MOS管進行說明。2.應用2.1NMOS開關控制如圖，通過NMOS的開關作用，完成對LED的亮滅控制。此時MOS管工作于截止區和可變電阻區?？刂贫藸顟BLED0為高電平點亮LEDLED0為低電平LED熄滅對于NMOS，當Vgs=Vg-Vs>0時，NMOS導通；當Vgs=Vg-Vs<0時，NMOS斷開。2.2PMOS電源控制2.2.1IO控制PMOS在整個電路系統中，其中某一部分的電路上電通過控制中可以方便用于通斷控制。上圖的電路中，使用時需要注意的一點是VCC_IN與控制端的電平PWR_CON要處于同一標準（eg：VCC_IN=3.3V；PWR_CON高電平=3.3V）?？刂贫藸顟BPWR_CON為高電平PMOS斷開，VCC_OUT

無電壓輸出PWR_CON為低電平PMOS導通，VCC_OUT

有電壓輸出，VCC_IN≈VCC_OUT對于PMOS，當Vgs=Vg-Vs<0時，PMOS導通；當Vgs=Vg-Vs>0時，PMOS斷開。因為MOS管的導通壓降是非常小的，所以在Rds之上的能量損耗是比較少的。2.2.2NMOS控制PMOS進一步地，上圖的電路可以擴展為下圖，PMOS的柵極通過NMOS來控制。拓展為此電路，針對VCC_IN與PWR_CON電壓就沒有強制的要求了。當PWR_CON為高電平的時候，NMOS導通，PMOS的柵極被拉低到低電平，PMOS導通，VCC_OUT有電壓輸出；反之，當PWR_CON為低電平時，NMOS關斷，從而使PMOS也斷開，這樣就完成了VCC_IN輸出電壓到VCC_OUT的控制。2.2.3按鍵上電控制上圖的電路，就可以完成所謂的按鍵開機的功能。（1）按下K1按鍵，PMOS的柵極被拉低，Vgs<0，PMOS導通，VCC_OUT有電壓輸出；（2）VCC_OUT有電壓輸出，按鍵按下時可完成對MCU的供電，然后軟件端通過MCU的GPIO進而控制NMOS的柵極，即PWR_CON。先通過KEY_DET檢測到按鍵動作，然后把PWR_CON設置為高電平，NMOS導通，使得PMOS也導通，這時候抬起按鍵，VCC_OUT一端也有電壓穩定輸出，就實現了按鍵上電開機的功能。此電路的二極管，功能是防止電壓反竄和對MCU的GPIO的保護。功能流程：2.3反相（非門邏輯）如果電路中需要實現邏輯非的功能，可以采用MOS管（三極管）加上電阻來實現，如下圖所示：控制端狀態INPUT為高電平OUTPUT為低電平INPUT為低電平OUTPUT為高電平通過一個MOS管（三極管）加上兩個電阻，就可以實現非門的邏輯。具體的應用可參考本文：再學SPI——（一）SPI片選信號2.4電池防反接功能在大多數的電池防反接電路中，常選擇壓降小的二極管（如：肖特基二極管）來完成，但是針對如3.7V鋰電池的應用場景，肖特基約為0.2V的壓降天然的造成了電池容量的浪費，而MOS管導通的低壓降（Vds）就有很大的優勢了。如上圖所示，PMOS在此處的作用就是防止VBUS存在時，LDOVin端的電壓反竄到電池上。原理分析：（1）當USBVBUS存在時，PMOS的柵極電壓Vg=5V，源極電壓Vs=3.7V（假設此時的電池電壓為3.7V），Vgs=5-3.7=1.3V（大于0），此時PMOS關斷，就起到了防止Vin端電壓反竄的作用；（2）當USBVBUS不存在時，PMOS的柵極通過10K的電阻下拉到GND，因此柵極電壓Vg=0V，源極電壓Vs=3.7V（假設此時的電池電壓為3.7V），電池通過PMOS自身的寄生二極管使得Vs=3.7V，所以PMOS的導通電壓Vgs=0-3.7=-3.7V，PMOS導通，這樣就完成了電池電壓到Vin端的輸入。上圖的LDO電路，只要使能端LDO_CON給一個開啟信號，輸出端V_3V3就可以穩定輸出3.3V，C3、C4為LDO的輸入輸出電容，一般大于1uF（具體參考數據手冊取值）。具體的應用可參考本文：電源防反接小結2.5IO通信雙向切換在一些設備中，如果兩個通過IO連接的器件，某一時刻，一個處于休眠，一個處于掉電，這時候就會導致休眠的器件向掉電的器件灌入電流，為了完全杜絕此狀態下的電路竄入，可采取如下電路的設計（比如：I2C的SDA信號）原理分析：M_DATAS_DATA導通狀態方向高電平高電平Vgs=0V，MOS管截止M_DATA--->S_DATA低電平低電平Vgs>0V，MOS管導通M_DATA--->S_DATAS_DATAM_DATA導通狀態方向高電平高電平M_DATA通過上拉電阻R9設置成高電平，MOS管截止S_DATA--->M_DATA低電平低電平S_DATA=0，NMOS的寄生二極管導通，進而使得Vgs>0，MOS管導通，M_DATA為低電平S_DATA--->M_DATA如上面兩個方向的表格分析，這樣通過NMOS就完成了一個IO雙向通信的控制。（只能選擇NMOS，不可選擇PMOS，原因讀著可以自行分析一下）2.63.3V與5V的電平轉換（1）MOS實現：在實際的應用中，常會遇到通信的兩個芯片之間的電平不匹配的問題，這時候就需要通過外部的電路來完成電平匹配的工作（如：MCU的電平為3.3V，而外設的電平為5V）。原理分析：3V3_DATA5V_DATA導通狀態方向高電平高電平Vgs=0V，MOS管截止3V3_DATA--->5V_DATA低電平低電平Vgs>0V，MOS管導通3V3_DATA--->5V_DATA通過3.3V端高低電平的變化，使得NMOS對應開關，就完成了3.3V電平到5V電平的轉換。5V_DATA3V3_DATA導通狀態方向高電平高電平MOS管截止，3V3_DATA通過上拉電阻R12設置成高電平5V_DATA--->3V3_DATA低電平低電平5V_DATA=0，NMOS的寄生二極管導通，進而使得Vgs>0，MOS管導通，M_DATA為低電平5V_DATA--->3V3_DATA反之，也完成了對5V設備的數據的讀取。注：此電路用三極管也可以實現同樣的功能，如下圖：（2）兩級NPN實現：如下圖所示，3.3V與5V之間的電平轉換，也可以通過兩級的NPN三極管來實現。原理分析：3V3_DATA5V_DATA導通狀態方