MOS管应用---电源开关、电平转换、防反接、全桥变换器

MOS管应用---电源开关、电平转换、防反接、全桥变换器

1.PMOS作电源开关

         Q2也可以用光耦替代,电容C1、电阻R2延长MOS管导通、截止时间、实现软开启(soft start)功能,充电时间3到4个R2*C2;

2.NMOS作双向电平转换

         高电平在D极,低电平在S极,G极最好穿个电阻吸收静电电流;

3.PMOS、NMOS电源端防反接

PMOS防反接--电源正端:

 原理:初上电VDS=0.6V,VS=VIN-0.6V,VG=0V;寄生二极管导通,VGS<阈值电压后PMOS体内导通,VDS=0V;G极最好串个电阻;

NMOS防反接--电源负端:

 原理:初上电VSD=0.6V,VS=0.6V,VG=VIN;寄生二极管导通,VGS>阈值电压后PMOS体内导通,VSD=0V;G极最好串个电阻;

 3.PMOS、NMOS组合全桥变换器

        当 S=0 时,P 型沟道 MOS 管 PM1 和 N 型沟道 MOS 管 NM2 导通,P 型沟道 MOS 管 PM2 和 N 型沟道 MOS 管 NM1 截止,形成第一方向的隔离传输:在变压器原边,电流从输入电源正端 VIN 经过 PM1 后从变压器原边绕组 NP 的同名端流入,异名端流出,并经过 NM2 后流到输入电源 GND;在变压器副边,电流从绕组 NS1 的异名端流入,同名端流出,再经过正向导通整流二极管 D1后到达变换器的输出端,绕组 NS2无电流通过,整流二极管 D2处于截止状态。
        当 S=1 时,P 型沟道 MOS 管 PM2 和 N 型沟道 MOS 管NM1 导通,P 型沟道 MOS 管 PM1 和 N 型沟道 MOS 管 NM2截止,形成第二方向的隔离传输:在变压器原边,电流从输入电源正端 VIN 经过 PM2 后从变压器原边绕组 NP 的异名端流入,同名端流出,并经过 NM1 后流到输入电源 GND;在变压器副边,电流从绕组 NS2的同名端流入,异名端流出,再经过正向导通整流二极管 D2后到达变换器的输出端,绕组 NS1 无电流通过,整流二极管 D1处于截止状态。

### PMOS管在电平转换中的应用与原理 PMOS管是一种场效应晶体管,在电平转换电路中起到至关重要的作用。其工作原理基于MOSFET的开关特性,通过控制栅极电压来调节源漏之间的导通状态。 #### 1. 基本原理 PMOS管的工作机制依赖于其增强模式下的行为。当栅极相对于源极施加负电压时,PMOS管进入导通状态;而当栅极为零伏或正向偏置时,则处于截止状态[^1]。这种特性能被用来设计简单的电平移位器或者更复杂的双向电平转换电路。 具体来说,在一个典型的高至低(High-to-Low)电平转换过程中,如果输入信号是从较高的电源轨切换下来的话,那么可以通过开启相应的PMOS器件拉低输出端口直到达到目标较低逻辑电平为止。反之亦然,对于由低转高的情况则需配合其他类型的组件共同完成整个过程[^2]。 #### 2. 实现方式之一:单向电平转换 一种常见的单向电平转换方案利用了一个串联组合而成的结构——即包含至少一只N沟道MOSFET以及另一只P沟道MOSFET。其中前者负责处理来自较高级别的驱动侧所提供的脉冲序列并将它们适配成适合接收方所能识别的形式;后者主要承担起隔离保护职责的同时也参与到了实际的数据传递环节当中去。 以下是该种架构下可能涉及的部分伪代码表示形式: ```python def level_shifter(input_signal, vcc_high, vcc_low): pmos_output = not input_signal and vcc_high or vcc_low nmos_output = input_signal and vcc_low or GND return (pmos_output & nmos_output) # Example usage of the function with hypothetical values. print(level_shifter(True, 5V, 3.3V)) # Assuming True represents HIGH state at VCC_HIGH voltage. ``` 此部分描述了如何运用编程思维模拟硬件操作流程,并非真实存在的Python库函数调用实例。 #### 3. 双向电平转换案例分析-TXB0104 以TI公司的产品TXB0104为例进一步探讨PMOS在此类场景里的角色定位及其运作机理。这款特定型号支持高达±15kV ESD防护等级且具备自动方向探测功能无需额外配置线路即可实现A/B两端任意一侧发起通信动作均能正常响应的要求[^2]。 每当监测到有新的边沿变化发生时(one-shot触发),内部集成的一次性短促电流路径将会瞬间建立起来从而有效缩短过渡期持续时间进而提升整体效率表现。例如面对上升沿事件时快速激活T1&T3两路PMOS通道促进更快地接近最终稳定数值区域;而对于相反趋势的情形也同样采取相似策略只不过改用了对应的NMOS单元组合作业而已。 --- ###
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