MOS管全称Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应管,属于电压控制型半导体开关器件,是现代电源、LED驱动、电机控制、主板芯片里最核心的功率器件。
和三极管 BJT 对比:
- BJT:电流控制(基极输入电流控制输出)
- MOS管:电压控制(栅极加电压就能控制导通 / 关断,栅极几乎不消耗电流)
MOS 管分为两大类:
功率型 MOS管(Power MOSFET 功率 MOS管)就是 LED驱动、开关电源里用到的 MOS,专门用来承受大电流、较高电压。
引脚定义(功率 MOS)
- G:Gate 栅极(控制极,输入控制电压)
- S:Source 源极
- D:Drain 漏极
MOS 管核心是栅极与半导体之间有一层极薄氧化硅绝缘层,栅极和硅基底之间没有直流电流。
=0,半导体内部没有导电沟道,D、S 之间几乎没有电流,MOS 管相当于断开的开关。
开启阈值电压
。
电场穿过氧化层,在源、漏之间感应出一层导电电子通道(N 型导电沟道)。漏极 D 和源极 S 之间导通,电流
可以从 D 流向 S。
关键点:只需要电压,几乎不需要输入电流,驱动简单。
导通后 D-S 之间存在导通电阻
,电流流过会产生损耗发热,大功率应用要选低
MOS。
简单一句话理解:栅极电压产生电场,电场 “打开” 导电通道,控制漏源之间电流通断。
栅极开启电压:让 MOS管开始导通的最小栅源电压。
导通电阻:导通后 D-S 之间电阻。越小越好,发热越小,大功率 LED 驱动优先选低导通电阻 MOS。
漏源耐压:D-S 之间能承受的最大电压,选型必须大于电路最高电压,防止击穿。
连续漏极电流:MOS 允许长期通过的最大电流。LED驱动要大于 LED 回路峰值电流。
产生热量。
Buck 恒流 LED 驱动里 MOS 管的发热,就是这两部分损耗叠加。
回顾之前 Buck 恒流 LED 框图:
Buck 功率级 = MOS管 + 续流二极管 + 电感 L
MOS 管在这里充当高速电子开关,由 PWM 驱动芯片控制:
简单说:PWM 信号控制 MOS 高速通断,配合电感,完成电压变换,稳定 LED 电流。
优点
缺点
设计大功率 LED Buck 恒流驱动选 MOS:
≥ 1.5 倍最大输入电压(留安全余量)
≥ 1.5 倍回路最大电流
,降低发热