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在電源設(shè)計(jì)和驅(qū)動電路中，MOS管扮演著關(guān)鍵角色，因其開關(guān)特性而被廣泛使用。無論是N型還是P型MOS管，其工作原理都基于柵極電壓控制漏極電流的原理。MOS管作為壓控器件，通過柵極電壓調(diào)整其特性，避免了像三極管開關(guān)時的電荷存儲效應(yīng)，因此在開關(guān)應(yīng)用中，MOS管的響應(yīng)速度比三極管更快。其基本工作原理如圖1所示。

圖1 MOS管的工作原理

在開關(guān)電源中，我們常見的是MOS管的漏極開路電路，如圖2所示，這種電路使得負(fù)載不受負(fù)載電壓影響，能實(shí)現(xiàn)理想的開關(guān)功能。然而，MOS管在開關(guān)電源中的應(yīng)用需要它周期性地導(dǎo)通和關(guān)斷，如在DC-DC電源的降壓轉(zhuǎn)換器中，MOS管通過交替存儲和釋放能量，頻率越高，磁性元件的尺寸可減小。

電路設(shè)計(jì)是影響MOS管發(fā)熱的一個重要因素，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，如MOS管工作在非開關(guān)狀態(tài)，特別是N-MOS和P-MOS所需的柵極電壓偏差較大，可能導(dǎo)致功率消耗和發(fā)熱。此外，頻率過高或散熱不足也會導(dǎo)致MOS管發(fā)熱增加。正常工作時，MOS管的最小傳導(dǎo)損耗是我們關(guān)注的重點(diǎn)，RDS(ON)參數(shù)對此有直接影響，它與柵極電壓和通過的電流有關(guān)。

選擇合適的MOS管，充分考慮其功率等級和內(nèi)阻，以避免開關(guān)阻抗過大，也能有效防止過熱。總的來說，MOS管的散熱設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)和選型都是確保其在開關(guān)應(yīng)用中穩(wěn)定運(yùn)行、減少發(fā)熱的關(guān)鍵要素。

擴(kuò)展資料

mos管是金屬(metal)—氧化物(oxid)—半導(dǎo)體(semiconductor)場效應(yīng)晶體管，或者稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導(dǎo)體。MOS管的source和drain是可以對調(diào)的，他們都是在P型backgate中形成的N型區(qū)。在多數(shù)情況下，這個兩個區(qū)是一樣的，即使兩端對調(diào)也不會影響器件的性能。這樣的器件被認(rèn)為是對稱的。

小電流mos管發(fā)熱分析

mos管，做電源設(shè)計(jì)，或者做驅(qū)動方面的電路，難免要用到MOS管。MOS管有很多種類，也有很多作用。做電源或者驅(qū)動的使用，當(dāng)然就是用它的開關(guān)作用。

無論N型或者P型MOS管，其工作原理本質(zhì)是一樣的。MOS管是由加在輸入端柵極的電壓來控制輸出端漏極的電流。MOS管是壓控器件它通過加在柵極上的電壓控制器件的特性，不會發(fā)生像三極管做開關(guān)時的因基極電流引起的電荷存儲效應(yīng)，因此在開關(guān)應(yīng)用中，MOS管的開關(guān)速度應(yīng)該比三極管快。其主要原理如圖：

在開關(guān)電源中常用MOS管的漏極開路電路，如圖2漏極原封不動地接負(fù)載，叫開路漏極，開路漏極電路中不管負(fù)載接多高的電壓，都能夠接通和關(guān)斷負(fù)載電流。是理想的模擬開關(guān)器件。這就是MOS管做開關(guān)器件的原理。當(dāng)然MOS管做開關(guān)使用的電路形式比較多了。

在開關(guān)電源應(yīng)用方面，這種應(yīng)用需要MOS管定期導(dǎo)通和關(guān)斷。比如，DC-DC電源中常用的基本降壓轉(zhuǎn)換器依賴兩個MOS管來執(zhí)行開關(guān)功能，這些開關(guān)交替在電感里存儲能量，然后把能量釋放給負(fù)載。我們常選擇數(shù)百kHz乃至1MHz以上的頻率，因?yàn)轭l率越高，磁性元件可以更小更輕。在正常工作期間，MOS管只相當(dāng)于一個導(dǎo)體。因此，我們電路或者電源設(shè)計(jì)人員很關(guān)心的是MOS的很小傳導(dǎo)損耗。

我們經(jīng)?？碝OS管的PDF參數(shù)，MOS管制造商采用RDS（ON）參數(shù)來定義導(dǎo)通阻抗，對開關(guān)應(yīng)用來說，RDS（ON）也是很重要的器件特性。數(shù)據(jù)手冊定義RDS（ON）與柵極（或驅(qū)動）電壓VGS以及流經(jīng)開關(guān)的電流有關(guān)，但對于充分的柵極驅(qū)動，RDS（ON）是一個相對靜態(tài)參數(shù)。一直處于導(dǎo)通的MOS管很容易發(fā)熱。另外，慢慢升高的結(jié)溫也會導(dǎo)致RDS（ON）的增加。MOS管數(shù)據(jù)手冊規(guī)定了熱阻抗參數(shù)，其定義為MOS管封裝的半導(dǎo)體結(jié)散熱能力。RθJC的很簡單的定義是結(jié)到管殼的熱阻抗。