各位同學(xué)大家好，歡迎繼續(xù)做客電子工程學(xué)習(xí)圈，今天我們繼續(xù)來講這本書，硬件系統(tǒng)工程師寶典。
上篇我們說到場效應(yīng)管的原理是通過“監(jiān)測”柵極和源極間電壓來實現(xiàn)控制漏極-源極之間電流的目的。今天我們來講講場效應(yīng)管如何和BJT搭配設(shè)計控制電路。
在電路設(shè)計中，一般BJT會配合MOSFET來實現(xiàn)MOSFET漏極和源極之間的導(dǎo)通和閉合，BJT和MOSFET常用的配合有四種，分別是：NPN型BJT+增強型PMOS、PNP型BJT+增強型PMOS、NPN型BJT+增強型NMOS和PNP型BJT+增強型NMOS。
NPN型BJT+增強型PMOS
NPN型BJT+增強型PMOS適用于控制信號是高電平時，控制電路如下圖所示：
NPN型BJT+增強型PMOS控制電路
上圖電路中，PMOS的源極S接Input信號端，漏極D接電路后面的負載。一般在電源控制電路中，Input為某一電平的電源，Output是另一個需要時序控制的電源，受Enable信號控制，此電路在很多電子系統(tǒng)上電時序控制的電路中應(yīng)用廣泛。
該電路的工作流程：
當Enable控制信號為低電平時，此時Q1處于關(guān)斷狀態(tài)，集電極和發(fā)射極處于斷開狀態(tài)。那么，Q1的集電極通過電阻R1上拉到Input高電平，同樣U1的柵極為高電平，Vgs沒有滿足導(dǎo)通條件，PMOS此時處于關(guān)斷狀態(tài)，Output沒有信號輸出。
當Enable控制信號為高電平時，三極管Q1導(dǎo)通，此時Q1的集電極和發(fā)射極處于導(dǎo)通狀態(tài)。那么Q1的集電極C（也是U1的柵極G）為低電平，此時Vgs<0，此時PMOS導(dǎo)通，Output和Input連通。
這里PMOS管導(dǎo)通，電源的傳遞方向是從源極S到漏極D，如果是NMOS管，電流方向是從漏極D流向源極S，因此，當MOS工作時，電流方向必須和體二極管相反，否則電流會直接從體二極管流過，MOS管就起不到開關(guān)作用。
電路中的R1是用來保證PMOS柵極的狀態(tài)，必不可少；電路中的R4用來保證Q1在默認狀態(tài)下不導(dǎo)通，當Enable有確定狀態(tài)時，R4可去掉，若為高阻態(tài)，R4必須要有；R3用來限制基極電流（基極電流一般很?。籆1和R2構(gòu)成延時電路，減緩驅(qū)動MOS柵極時的瞬態(tài)電流，有效保護MOS管。
PNP型BJT+增強型PMOS
PNP型BJT+增強型PMOS適用于控制信號為低電平時。控制電路如下圖所示：
PNP型BJT+增強型PMOS控制電路
當Enable信號為高電平時，Q2截止，Q2的發(fā)射極E和集電極C處于斷開狀態(tài)，此時發(fā)射極E通過R2和R1上拉到Input（高電平狀態(tài)），PMOS處于關(guān)斷狀態(tài)。
當Enable控制信號為低電平時，Q2導(dǎo)通，Q2的發(fā)射極E和基極B之間的二極管導(dǎo)通，發(fā)射極E的電平被拉低，從而使PMOS導(dǎo)通，電流從Input端流向Output端。
NPN型BJT+增強型NMOS
采用NPN型BJT+增強型NMOS如下圖所示，為保證NMOS導(dǎo)通，源極S接Input端，柵極接Input+Vgs，此時可以滿足NMOSFET導(dǎo)通，但是發(fā)現(xiàn)NMOS電流的方向是從源極S流向漏極D，NMOS無法起到控制作用，電流從NMOS的體二極管直接流過。因此，要對此電路進行更改。
NPN型BJT+增強型NMOS控制電路
電路更改后，改變輸入/輸出方向，如下圖所示，改變輸入/輸出的方向，NMOS的漏極D作為信號輸入，源極S作為信號的輸出，但是問題是不知道Output的電平值，就不好確定柵極G的驅(qū)動電壓。此時，MOSFET的驅(qū)動電壓就需要一個和源極一起變化的電壓，確保MOSFET正常導(dǎo)通。
更改后的NPN型BJT+增強型NMOS控制電路
PNP型BJT+增強型NMOS
采用PNP型BJT+增強型NMOS時，也要注意輸入和輸出的方向，不能出現(xiàn)NMOS管的體二極管導(dǎo)通狀態(tài)使NMOS起不到開關(guān)作用，驅(qū)動電路如下所示：
PNP型BJT+增強型NMOS控制電路
對于MOS電路在電源中的應(yīng)用，很多時候也會采用NMOS+PMOS的形式，如下圖所示，當Enable控制端輸出高電平時，Q27導(dǎo)通，此時NMOS的漏極D和源極S導(dǎo)通，電流從D流向S，那么Q26的柵極G被拉低，其柵極和源極電壓Vgs=-5V<0，符合PMOS導(dǎo)通條件，此時Q26的源極和漏極導(dǎo)通，電流從+5V流向VCC5B。
當Enable控制端輸出低電平時，Q27截止，此時Q27漏極為高電平，從而使得Q26處于關(guān)斷狀態(tài)，VCC5B沒有電源供給。
增強型NMOS+增強型PMOS控制電路
NMOS和PMOS的驅(qū)動總結(jié)
1.NMOS高端驅(qū)動：MOS管可以用來控制電源的上電時序，使一端從另一端獲得電流。當電路中電流很大時，由于同性能的NMOS導(dǎo)通電阻小于PMOS，因此驅(qū)動電路一般采用NMOS，應(yīng)用時需要確保柵極驅(qū)動電壓高于源極電壓。
2.NMOS低端驅(qū)動：NMOS用于低端驅(qū)動時，NMOS的源極接地，只要在柵極加載一定驅(qū)動電壓，就可以驅(qū)動NMOS的漏極和源極導(dǎo)通了。
3.PMOS高端驅(qū)動：PMOS用于高端驅(qū)動時，源極接外接電源，漏極接后續(xù)負載，控制柵極電位為低電平時，PMOS導(dǎo)通，PMOS具有較大的導(dǎo)通電阻，價格比NMOS貴。
不同于BJT管，MOS管具有正溫度系數(shù)，溫度升高時，導(dǎo)通阻抗會逐漸變大，如下圖所示：
MOS導(dǎo)通電阻隨溫度的變化曲線
根據(jù)MOS管的這一特性適合并聯(lián)電路中的均流，因此當電路中的電流很大時，一般會采用并聯(lián)MOS的方法來進行分流。如下圖所示為并聯(lián)MOS管實現(xiàn)電流均衡電路。
并聯(lián)MOS管實現(xiàn)的電流均衡
如上圖電路，采用MOS進行電流均流，當其中一路電流大于另一路MOS中的電流時，電流大的MOS產(chǎn)生的熱量就會多，從而引起導(dǎo)通阻抗的增大，減小流過的電流。MOS管之間根據(jù)電流大小的不同來反復(fù)調(diào)節(jié)，最后可實現(xiàn)兩個MOS管之間電流的均衡。要注意兩個MOS管要完全一致，散熱過孔一致、布局一致、共用散熱片，要確保2個MOS管工作環(huán)境一致。
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