MOS管升降壓電路解析
MOS管作為關(guān)鍵的半導(dǎo)體器件，廣泛應(yīng)用于降壓和升壓電路中。本文將詳細解析MOS管在降壓和升壓電路中的工作原理，并介紹一種經(jīng)典的低成本MOS管降壓穩(wěn)壓電路。
一、MOS管降壓電路
（一）工作原理
MOS管降壓電路通過MOS管的開關(guān)控制，利用電感儲能和二極管分攤電流實現(xiàn)電壓降低。具體工作過程如下：
MOS管導(dǎo)通階段：當MOS管導(dǎo)通時，電源電壓加在電感兩端，電感開始儲能。此時，D1續(xù)流二極管也會分攤一部分電流，形成兩個電流回路。這一階段，電流主要通過電感和MOS管向負載供電。
MOS管關(guān)斷階段：當MOS管關(guān)斷時，電感兩端的電壓極性發(fā)生變化，產(chǎn)生一個反向電動勢。此時，D1續(xù)流二極管導(dǎo)通，使電流繼續(xù)流經(jīng)負載，但由于二極管的分攤作用，輸出電流小于輸入電流，從而實現(xiàn)降壓。
（二）電路特點
電流分攤：D1續(xù)流二極管不僅起到續(xù)流作用，還可以分攤一部分電流，減輕MOS管的負擔(dān)，降低電路發(fā)熱。
降壓效果：通過MOS管的開關(guān)控制和電感的儲能作用，實現(xiàn)輸出電流小于輸入電流，達到降壓效果。
二、MOS管升壓電路
（一）工作原理
MOS管升壓電路通過MOS管和電感的配合，使得輸出電流大于輸入電流，達到提升電壓的效果。具體工作過程如下：
MOS管導(dǎo)通階段：當MOS管導(dǎo)通時，電源電壓加在電感兩端，電感開始勵磁儲能。此時，D1續(xù)流二極管截止，電流主要通過電感和MOS管向負載供電。
MOS管關(guān)斷階段：當MOS管關(guān)斷時，電感兩端的電壓極性發(fā)生變化，產(chǎn)生一個反向電動勢。此時，D1續(xù)流二極管導(dǎo)通，電感儲存的能量與輸入電流疊加，使輸出電流大于輸入電流，實現(xiàn)升壓。
（二）電路特點
能量疊加：電感儲存的能量在MOS管關(guān)斷時與輸入電流疊加，使輸出電壓高于輸入電壓。
升壓效果：通過MOS管的開關(guān)控制和電感的儲能作用，實現(xiàn)輸出電流大于輸入電流，達到升壓效果。
三、MOS管降壓穩(wěn)壓電路
（一）電路結(jié)構(gòu)
經(jīng)典的低成本MOS管降壓穩(wěn)壓電路主要由NMOS管Q2、電感、二極管和相關(guān)無源元件組成。
（二）工作原理
降壓穩(wěn)壓過程：NMOS管Q2在此電路中起到關(guān)鍵作用，工作于放大區(qū)。假設(shè)NMOS管Q2的Vgs值為2.5V，那么NMOS管Q2的源極輸出電壓為12V-2.5=9.5V左右。即使B+側(cè)的電壓在一定范圍內(nèi)跳動，NMOS管Q2的輸出電壓也能保持穩(wěn)定。
耐壓考慮：需要確保NMOS管Q2的DS間耐壓值能夠承受所需的電壓，以保證電路的正常工作。
（三）散熱設(shè)計
大電流情況：當負載電流較大時，NMOS管Q1會存在很大的功率損耗，導(dǎo)致發(fā)熱量較大。因此，在PCB布局時，需要注意做好散熱設(shè)計，以確保MOS管的工作溫度在允許范圍內(nèi)。
散熱措施：可以通過增加散熱片、優(yōu)化PCB布局等方式來提高散熱效果。
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