一个N-MOS管和P-MOS管驱动应用实例
电子设计宝典 2025-05-27

MOS管在电路设计中是比较常见的,按照驱动方式来分的话,有两种,即:N-MOS管和P-MOS管。MOS管跟三极管的驱动方式有点类似,但又不完全相同,那么今天笔者将会给大家简单介绍一下N-MOS管和P-MOS管的工作原理,并结合自己实际的应用来给大家分享一下如何来驱动N-MOS管和P-MOS管。

首先,我们先来看一下N-MOS管和P-MOS管分别在电路中的电气符号:

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咋一看上面两个电气符号,似乎非常的相似,可能让很多人都有点傻傻分不清楚。那么,在我们看到电路中出现这些符号的时候,我们要怎么知道究竟是N-MOS管还是P-MOS管呢?

在判断是N-MOS管还是P-MOS管之前,我们先来学会认识MOS管符号上的三个引脚,究竟哪个引脚是G(基)极、S(源)极和D(漏)极吧,请看下图:

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G(基)极的话,还是很容易区分的,就不用多说什么了,比较难区分的基本就是S(源)极和D(漏)极了,那么,我只需要记住:无论是N-MOS管还是P-MOS管,两根线相交的就是S(源)极了,剩下的一个单独引线的那边,就是D(漏)极了。

接下来,我们就要来区分究竟哪个是N-MOS,哪个是P-MOS了,同样 ,我们这里只需要看箭头的方向,并且记住:箭头指向G极的是N-MOS管,箭头背向G极的是P-MOS管。

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通过了解MOS的相关知识,我们还得到一个知识点,那就是:MOS在制造过程中,会自动形成一个PN结,也就是我们常说的MOS管的“寄生二极管”。那么这个寄生二极管的方向如何判断呢?同样,我们记住这两句话就好了:N-MOS管,寄生二极管的方向是由S极指向D极;P-MOS管,寄生二极管的方向是由D极指向S极。如下图所示:

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关于寄生二极管的方向,还有一种比较简单的记法,那就是:想象DS边的三节断续线是联通的,不论是N-MOS管还是P-MOS管,中间衬底箭头方向和寄生二极管的箭头方向总是一致的,即,要么都由S指向D,要么都由D指向S。

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当然咯,前面这些”科普知识”,基本都是来源于教材,大家只要是认真学习过MOS管相关知识的话,相信对MOS管的认识一定会比笔者这里介绍的更深刻。那么,MOS管经常在电路中作为开关来使用,我们该怎么控制呢?

对于N-MOS管来说,它导通条件就是:G极与S极中间的电压差超过阈值时,D极和S极导通。在实际应用中,一般是将控制信号接到G极,S极则直接接在GND上,从而达到控制N-MOS管的开和关的效果,在D极和S极导通后,导通电阻Rds很小,一般都是几十毫欧级别,因此,电流导通后,形成的压降也是很小的。下面这个电路,就是笔者实际应用中用来控制一个小风扇开关的电路,电路中就是使用的N-MOS管来控制风扇的负极,来实现风扇的开和关的效果。

控制端G极接的是一个3.3V单片机的IO口:

  • 当单片机IO口输出高电平时,MOS管的G极电压高于S极将近3.3V,此时N-MOS管AO3400A的D极和S极导通。

  • 当单片机IO口输出低电平时,MOS管的G极电压也几乎为0V(GND电压),此时N-MOS管AO3400A的D极和S极断开。

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在实际应用中,对于电压比较高的电路,尤其是高于人体安全电压36V的电路中,往往会用MOS管来控制负载的正极而不是负极,似乎这样会更安全一些?或许就跟我们的日常家用电器中,大部分是控制火线的通断来实现对负载的控制道理是一样的吧。控制电源的正极通断,我们一般是用P-MOS管来实现,那么P-MOS又该怎么驱动呢?

其实P-MOS管的驱动跟N-MOS管也是有点类似的,P-MOS管的导通条件是:G极与S极中间的电压差低于阈值时,S极和D极导通。

虽然P-MOS管的驱动原理跟N-MOS管比较类似,但是,两者之间的驱动电路还是有点差异的,同样以单片机IO口控制为例,当P-MOS管的S极与D极电压差异过大时,就不能直接用单片机IO口来控制了,比如,P-MOS管的S极接的是12V电压,那么:

  • 当单片机IO口输出高电平时,P-MOS管的G极电压和S极之间的电压就是将近-9.7V;

  • 当单片机IO口输出低电平时,P-MOS管的G极电压和S极之间的电压就是将近-12V;

那么,此时对于大部分P-MOS管来说,都是导通的,实现不了关断的功能。当然,对于S极接3.3V的电压的话,是不会有什么影响的。但是,为了能适应更多的应用场合,我们必须得考虑这个问题,因此笔者通过对驱动电路的改进,得到了下面这个电路:

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这个电路是笔者用来控制制冷片制冷的电路,用了一个N-MOS管和一个P-MOS管来实现,当然,电路中的N-MOS管也用三极管来替代,甚至P-MOS管WSF70P03的G极也可以通过电阻分压的方式来实现驱动。

但是,笔者之前说了,为了通用性,这里还是选择N-MOS管或者三极管来作为前级驱动比较合适。这个电路的工作原理也很简单,关于N-MOS管AO3400A的通断笔者就不再多说了。当AO3400A导通后,会导致P-MOS管WSP70P03的G极电压变成接近GND的电压,从而使得它的S极和G极的电压差增大为接近12V,从而使得WSP70P03的S极和D极导通。

同理,当AO3400A关断后,会导致P-MOS管WSP70P03的G极电压在上拉电阻的作用下上拉至12V,从而使得它的S极和G极的电压差几乎为0V,从而使得WSP70P03的S极和D极关断。

好了,关于N-MOS管和P-MOS管的原理以及基本应用笔者就简单介绍到这里了,笔者相信,通过这两个实例,大家对MOS的驱动会有更加深刻的认识,在以后的应用中,就可以针对负载特性,来选择合适的MOS管驱动了。


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