开关电源或控制电路设计,为何选择增强型NMOS?

在实际应用中，开关电源或者控制电路设计中，几乎使用的是使用增强型的N-MOSFET来作为开关，这是为什么呢？



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今天我们围绕以下两个问题展开：- 为什么开关管选择MOSFET而并非三极管- 为什么几乎选择增强型MOSFET，耗尽型不可以吗？


NMOS示意图首先，第一个问题VBsemi在往期的开关应用中，提及过不少原因和电路分析，但在这里还是简单讲解下。（已经了解的可以跳转第二点）1. 为什么开关管选择MOSFET而并非三极管？MOSFET相对于三极管具备的优势有如下几点：- MOSFET具备较低的导通电阻和高开关速度；- 两者的输入阻抗不同，三极管通过基极电流控制达到输出电流的目的，由于基极存在一定的电流，其输入电阻较低；而MOSFET的输出电流取决于栅源极的电压栅极不取电流，因此其输入电阻较高；- 等效阻值不同，MOSFET相比三极管在饱和状态下的等效阻值较小，一般只有几十毫欧，几毫欧，其效率较高。三极管的主要应用场景是低噪声放大电路。2. 为什么几乎选择增强型MOSFET，耗尽型不可以吗？在开关电源中MOSFET的主要功能，就是一个“开关”。它利用开关、电容、电感、二极管组成不同的拓扑网络，然后实现各种开关形态，实现我们所期望的升压、降压、升降压等电路。




我们一般在使用单片机或者控制器来进行控制MOSFET，是因为单片机、FPGA或其它芯片的输出管脚基本是正电压。数字电路都是单电源进行工作，也就是说，供电的范围在0~VCC，即：整个电路板是大于0V的信号。但是耗尽型MOSFET基本是负压~0V控制的，当电流没有负电源的需求时，如果为了更好地控制MOSFET，提供了一个负电压电源，那么电路的设计就会非常不方便。因此在选型时，P-MOSFET很少被采用。那么，为什么选择N-MOSFET而不是P-MOSFET？其实这个问题在往期《为什么PMOS的应用比NMOS少那么多》已经提及过了。这源于NMOS的优势：1. 具备较低的导通电阻，能应用于较高效的开关电源；2. 具有高电流承受能力，适用于高功率开关电源；3. 在电源系统中使用的是正电压，因此更适合与这些电路兼容；4. NMOS在集成电路的使用兼容性较高，应用领域较广泛，具有更高的集成度和可靠性。此外要注意的是，PMOS在部分开关电路中也有适用的情况，特定的应用情况对PMOS有着更好的匹配，具体问题还需具体分析。
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