想要全面了解要MOS管 看這個就夠了（下）

二、灌流電路

1、MOS管作為開關(guān)管應(yīng)用的特殊驅(qū)動電路；

灌流電路MOS管和普通晶體三極管相比，有諸多的優(yōu)點，但是在作為大功率開關(guān)管應(yīng)用時，由于MOS管具有的容性輸入特性，MOS管的輸入端，等于是一個小電容器，輸入的開關(guān)激勵信號，實際上是在對這個電容進行反復(fù)的充電、放電的過程，在充放電的過程中，使MOS管道導(dǎo)通和關(guān)閉產(chǎn)生了滯后，使“開”與“關(guān)”的過程變慢，這是開關(guān)元件不能允許的（功耗增加，燒壞開關(guān)管），如圖所示，在圖2-1中 A方波為輸入端的激勵波形，電阻R為激勵信號內(nèi)阻，電容C為MOS管輸入端等效電容，激勵波形A加到輸入端是對等效電容C的充放電作用，

圖2-1

使輸入端實際的電壓波形變成B的畸變波形，導(dǎo)致開關(guān)管不能正常開關(guān)工作而損壞，解決的方法就是，只要R足夠的小，甚至沒有阻值，激勵信號能提供足夠的電流，就能使等效電容迅速的充電、放電，這樣MOS開關(guān)管就能迅速的“開”、“關(guān)”，保證了正常工作。由于激勵信號是有內(nèi)阻的，信號的激勵電流也是有限度，我們在作為開關(guān)管的MOS管的輸入部分，增加一個減少內(nèi)阻、增加激勵電流的“灌流電路”來解決此問題，如圖2-2所示。

圖2-2

在圖2-2中；在作為開關(guān)應(yīng)用的MOS管Q3的柵極S和激勵信號之間增加Q1、Q2兩只開關(guān)管，此兩只管均為普通的晶體三極管，兩只管接成串聯(lián)連接，Q1為NPN型Q2為PNP型，基極連接在一起（實際上是一個PNP、NPN互補的射極跟隨器），兩只管等效是兩只在方波激勵信號控制下輪流導(dǎo)通的開關(guān)，如圖2-2-A、圖2-2-B

當(dāng)激勵方波信號的正半周來到時；晶體三極管Q1（NPN）導(dǎo)通、Q2（PNP）截止，VCC經(jīng)過Q1導(dǎo)通對MOS開關(guān)管Q3的柵極充電，由于Q1是飽和導(dǎo)通，VCC等效是直接加到MOS管Q3的柵極，瞬間充電電流極大，充電時間極短，保證了MOS開關(guān)管Q3的迅速的“開”，如圖2-2-A所示（圖2-2-A和圖2-2-B中的電容C為MOS管柵極S的等效電容）。

當(dāng)激勵方波信號的負(fù)半周來到時；晶體三極管Q1（NPN）截止、Q2（PNP）導(dǎo)通，MOS開關(guān)管Q3的柵極所充的電荷，經(jīng)過Q2迅速放電，由于Q2是飽和導(dǎo)通，放電時間極短，保證了MOS開關(guān)管Q3的迅速的“關(guān)”，如圖2-2-B所示。

圖2-2-A 圖2-2-B

由于MOS管在制造工藝上柵極S的引線的電流容量有一定的限度，所以在Q1在飽和導(dǎo)通時VCC對MOS管柵極S的瞬時充電電流巨大，極易損壞MOS管的輸入端，為了保護MOS管的安全，在具體的電路中必須采取措施限制瞬時充電的電流值，在柵極充電的電路中串接一個適當(dāng)?shù)某潆娤蘖麟娮鑂，如圖2-3-A所示。充電限流電阻R的阻值的選??；要根據(jù)MOS管的輸入電容的大小，激勵脈沖的頻率及灌流電路的VCC（VCC一般為12V）的大小決定一般在數(shù)十姆歐到一百歐姆之間。

圖2-3-A

圖2-3-B

由于充電限流電阻的增加，使在激勵方波負(fù)半周時Q2導(dǎo)通時放電的速度受到限制（充電時是VCC產(chǎn)生電流，放電時是柵極所充的電壓VGS產(chǎn)生電流，VGS遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于VCC，R的存在大大的降低了放電的速率）使MOS管的開關(guān)特性變壞，為了使R阻值在放電時不影響迅速放電的速率，在充電限流電阻R上并聯(lián)一個形成放電通路的二極管D，圖2-3-B所示。此二極管在放電時導(dǎo)通，在充電時反偏截止。這樣增加了充電限流電阻和放電二極管后，既保證了MOS管的安全，又保證了MOS管，“開”與“關(guān)”的迅速動作。

2、另一種灌流電路

灌流電路的另外一種形式，對于某些功率較小的開關(guān)電源上采用的MOS管往往采用了圖2-4-A的電路方式。

圖2-4-A

圖2-4-B

圖中 D為充電二極管，Q為放電三極管（PNP）。工作過程是這樣，當(dāng)激勵方波正半周時，D導(dǎo)通，對MOS管輸入端等效電容充電（此時Q截止），在當(dāng)激勵方波負(fù)半周時，D截止，Q導(dǎo)通，MOS管柵極S所充電荷，通過Q放電，MOS管完成“開”與“關(guān)”的動作，如圖2-4-B所示。此電路由激勵信號直接“灌流”，激勵信號源要求內(nèi)阻較低。該電路一般應(yīng)用在功率較小的開關(guān)電源上。

3、MOS管開關(guān)應(yīng)用必須設(shè)置泄放電阻；

MOS管在開關(guān)狀態(tài)工作時；Q1、Q2是輪流導(dǎo)通，MOS管柵極是在反復(fù)充電、放電的狀態(tài)，如果在此時關(guān)閉電源，MOS管的柵極就有兩種狀態(tài)；一個狀態(tài)是；放電狀態(tài)，柵極等效電容沒有電荷存儲，一個狀態(tài)是；充電狀態(tài)，柵極等效電容正好處于電荷充滿狀態(tài)，圖2-5-A所示。雖然電源切斷，此時Q1、Q2也都處于斷開狀態(tài)，電荷沒有釋放的回路，MOS管柵極的電場仍然存在（能保持很長時間），建立導(dǎo)電溝道的條件并沒有消失。這樣在再次開機瞬間，由于激勵信號還沒有建立，而開機瞬間MOS管的漏極電源（VDS）隨機提供，在導(dǎo)電溝道的作用下，MOS管即刻產(chǎn)生不受控的巨大漏極電流ID，引起MOS管燒壞。為了避免此現(xiàn)象產(chǎn)生，在MOS管的柵極對源極并接一只泄放電阻R1，如圖2-5-B所示，關(guān)機后柵極存儲的電荷通過R1迅速釋放，此電阻的阻值不可太大，以保證電荷的迅速釋放，一般在5K～數(shù)10K左右。

圖2-5-A

圖2-5-B

灌流電路主要是針對MOS管在作為開關(guān)管運用時其容性的輸入特性，引起“開”、“關(guān)”動作滯后而設(shè)置的電路，當(dāng)MOS管作為其他用途；例如線性放大等應(yīng)用，就沒有必要設(shè)置灌流電路。

三、大功率MOS管開關(guān)電路。實例應(yīng)用電路分析

初步的了解了以上的關(guān)于MOS管的一些知識后，一般的就可以簡單的分析，采用MOS管開關(guān)電源的電路了。

1、 三星等離子V2屏開關(guān)電源PFC部分激勵電路分析；

圖3-1所示是三星V2屏開關(guān)電源，PFC電源部分電原理圖，圖3-2所示是其等效電路框圖。

圖3-1

圖3-2

圖3-1所示；是三星V2屏等離子開關(guān)電源的PFC激勵部分。從圖中可以看出；這是一個并聯(lián)開關(guān)電源L1是儲能電感，D10是這個開關(guān)電源的整流二極管，Q1、Q2是開關(guān)管，為了保證PFC開關(guān)電源有足夠的功率輸出，采用了兩只MOS管Q1、Q2并聯(lián)應(yīng)用（圖3-2所示；是該并聯(lián)開關(guān)電源等效電路圖，圖中可以看出該并聯(lián)開關(guān)電源是加在整流橋堆和濾波電容C5之間的），圖中Q3、Q4是灌流激勵管，Q3、Q4的基極輸入開關(guān)激勵信號， VCC-S-R是Q3、Q4的VCC供電（22.5V）。兩只開關(guān)管Q1、Q2的柵極分別有各自的充電限流電阻和放電二極管，R16是Q2的在激烈信號為正半周時的對Q2柵極等效電容充電的限流電阻，D7是Q2在激烈信號為負(fù)半周時的Q2柵極等效電容放電的放電二極管，同樣R14、D6則是Q1的充電限流電阻和放電的放電二極管。R17和R18是Q1和Q2的關(guān)機柵極電荷泄放電阻。D9是開機瞬間浪涌電流分流二極管。

2、 三星等離子V4屏開關(guān)電源PFC部分激勵電路分析；

圖3-3所示；是三星V4屏開關(guān)電源PFC激勵部分電原理圖，可以看出該V4屏電路激勵部分原理相同于V2屏。只是在每一只大功率MOS開關(guān)管的柵極泄放電阻（R209、R206）上又并聯(lián)了過壓保護二極管；ZD202、ZD201及ZD204、ZD203

圖3-3

3、 海信液晶開關(guān)電源PFC部分激勵電路分析，圖3-4所示；

海信液晶電視32寸～46寸均采用該開關(guān)電源，電源采用了復(fù)合集成電路SMA—E1017（PFC和PWM共用一塊復(fù)合激勵集成電路），同樣該PFC開關(guān)電源部分也是一個并聯(lián)的開關(guān)電源，圖3-4所示。TE001是儲能電感、DE004是開關(guān)電源的整流管、QE001、QE002是兩只并聯(lián)的大功率MOS開關(guān)管。該集成電路的PFCOUTPUT端子是激勵輸出，，RE008、RE009、RE010、VE001、DE002、RE011、DE003組成QE001和QE002的灌流電路。

圖3-4

灌流電路的等效電路如圖3-5所示，從圖中，可以清晰的看出該灌流電路的原理及各個元件的作用。

從等效電路圖來分析，集成電路的激勵輸出端（PFCOUTPUT端子），輸出方波的正半周時DE002導(dǎo)通，經(jīng)過RE008、RE010對MOS開關(guān)管QE001和QE002的柵極充電，當(dāng)激勵端為負(fù)半周時，DE002截止，由于晶體三極管VE001是PNP型，負(fù)半周信號致使VE001導(dǎo)通，此時；QE001和QE002的柵極所充電荷經(jīng)過VE001放電，MOS管完成“開”、“關(guān)”周期的工作。從圖3-5的分析中，RE011作用是充電的限流電阻，而在放電時由于VE001的存在和導(dǎo)通，已經(jīng)建立了放電的回路，DE003的作用是加速VE001的導(dǎo)通，開關(guān)管關(guān)閉更加迅速。

圖3-4所示原理圖是PFC開關(guān)電源及PWM開關(guān)電源的電原理圖，該電路中的集成電路MSA-E1017是把PFC部分的激勵控制和PWM部分激勵控制復(fù)合在一塊集成電路中，圖3-6是原理框圖，圖中的QE003及TE002是PWM開關(guān)電源的開關(guān)管及開關(guān)變壓器，RE050是QE003的充電限流電阻、DE020是其放電二極管。

圖3-5

圖3-6

四、MOS管的防靜電保護

MOS管是屬于絕緣柵場效應(yīng)管，柵極是無直流通路，輸入阻抗極高，極易引起靜電荷聚集，產(chǎn)生較高的電壓將柵極和源極之間的絕緣層擊穿。早期生產(chǎn)的MOS管大都沒有防靜電的措施，所以在保管及應(yīng)用上要非常小心，特別是功率較小的MOS管，由于功率較小的MOS管輸入電容比較小，接觸到靜電時產(chǎn)生的電壓較高，容易引起靜電擊穿。

而近期的增強型大功率MOS管則有比較大的區(qū)別，首先由于功能較大輸入電容也比較大，這樣接觸到靜電就有一個充電的過程，產(chǎn)生的電壓較小，引起擊穿的可能較小，再者現(xiàn)在的大功率MOS管在內(nèi)部的柵極和源極有一個保護的穩(wěn)壓管DZ（圖4-1所示），把靜電嵌位于保護穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值以下，有效的保護了柵極和源極的絕緣層，不同功率、不同型號的MOS管其保護穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值是不同的。雖然MOS管內(nèi)部有了保護措施，我們操作時也應(yīng)按照防靜電的操作規(guī)程進行，這是一個合格的維修員應(yīng)該具備的。

圖4-1

五、MOS管的檢測與代換

在修理電視機及電器設(shè)備時，會遇到各種元器件的損壞，MOS管也在其中，這就是我們的維修人員如何利用常用的萬用表來判斷MOS管的好壞、優(yōu)劣。在更換MOS管是如果沒有相同廠家及相同型號時，如何代換的問題。

1、MOS管的測試

作為一般的電器電視機維修人員在測量晶體三極管或二極管時，一般是采用普通的萬用表來判斷三極管或者二極管的好壞，雖然對所判斷的三極管或二極管的電氣參數(shù)沒法確認(rèn)，但是只要方法正確對于確認(rèn)晶體三極管的“好”與“壞”還是沒有問題的。同樣MOS管也可以應(yīng)用萬用表來判斷其“好”與“壞”，從一般的維修來說，也可以滿足需求了。

檢測必須采用指針式萬用表（數(shù)字表是不適宜測量半導(dǎo)體器件的）。對于功率型MOSFET開關(guān)管都屬N溝道增強型，各生產(chǎn)廠的產(chǎn)品也幾乎都采用相同的TO-220F封裝形式（指用于開關(guān)電源中功率為50—200W的場效應(yīng)開關(guān)管），其三個電極排列也一致，即將三只引腳向下，打印型號面向自巳，左側(cè)引腳為柵極，右測引腳為源極，中間引腳為漏極如圖5-1所示。

圖5-1

1）萬用表及相關(guān)的準(zhǔn)備：

首先在測量前應(yīng)該會使用萬用表，特別是歐姆檔的應(yīng)用，要了解歐姆擋才會正確應(yīng)用歐姆擋來測量晶體三極管及MOS管（現(xiàn)在很多的從事修理人員，不會使用萬用表，特別是萬用表的歐姆擋，這絕不是危言聳聽，問問他？他知道歐姆擋的R×1 R×10 R×100 R×1K R×10K，在表筆短路時，流過表筆的電流分別有多大嗎？這個電流就是流過被測元件的電流。他知道歐姆擋在表筆開路時表筆兩端的電壓有多大嗎？這就是在測量時被測元件在測量時所承受的電壓）關(guān)于正確使用萬用表歐姆擋的問題，可以參閱可以參閱“您會用萬用表的歐姆擋測量二極管、三極管嗎？”“可以參閱本博客“您會用萬用表的歐姆擋測量二極管、三極管嗎？”一文，因篇幅問題這里不再贅述。

用萬用表的歐姆擋的歐姆中心刻度不能太大，最好小于12Ω（500型表為12Ω），這樣在R×1擋可以有較大的電流，對于PN結(jié)的正向特性判斷比較準(zhǔn)確。萬用表R×10K擋內(nèi)部的電池最好大于9V，這樣在測量PN結(jié)反相漏電流時比較準(zhǔn)確，否則漏電也測不出來。

圖5-2

現(xiàn)在由于生產(chǎn)工藝的進步，出廠的篩選、檢測都很嚴(yán)格，我們一般判斷只要判斷MOS管不漏電、不擊穿短路、內(nèi)部不斷路、能放大就可以了，方法極為簡單：

采用萬用表的R×10K擋；R×10K擋內(nèi)部的電池一般是9V加1.5V達到10.5V這個電壓一般判斷PN結(jié)點反相漏電是夠了，萬用表的紅表筆是負(fù)電位（接內(nèi)部電池的負(fù)極），萬用表的黑表筆是正電位（接內(nèi)部電池的正極），圖5-2所示。

2）測試步驟

把紅表筆接到MOS管的源極S；把黑表筆接到MOS管的漏極D，此時表針指示應(yīng)該為無窮大，如圖5-3所示。如果有歐姆指數(shù)，說明被測管有漏電現(xiàn)象，此管不能用。

圖5-3

保持上述狀態(tài)；此時用一只100K～200K電阻連接于柵極和漏極，如圖5-4所示；這時表針指示歐姆數(shù)應(yīng)該越小越好，一般能指示到0歐姆，這時是正電荷通過100K電阻對MOS管的柵極充電，產(chǎn)生柵極電場，由于電場產(chǎn)生導(dǎo)致導(dǎo)電溝道致使漏極和源極導(dǎo)通，所以萬用表指針偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度大（歐姆指數(shù)?。┳C明放電性能好。

圖5-4

此時在圖5-4的狀態(tài)；再把連接的電阻移開，這時萬用表的指針仍然應(yīng)該是MOS管導(dǎo)通的指數(shù)不變，如圖5-5所示。雖然電阻拿開，但是因為電阻對柵極所充的電荷并沒有消失，柵極電場繼續(xù)維持，內(nèi)部導(dǎo)電溝道仍然保持，這就是絕緣柵型MOS管的特點。如果電阻拿開表針會慢慢的逐步的退回到高阻甚至退回到無窮大，要考慮該被測管柵極漏電。

圖5-5

這時用一根導(dǎo)線，連接被測管的柵極和源極，萬用表的指針立即返回到無窮大，如圖5-6所示。導(dǎo)線的連接使被測MOS管，柵極電荷釋放，內(nèi)部電場消失；導(dǎo)電溝道也消失，所以漏極和源極之間電阻又變成無窮大。

圖5-6

2、MOS管的更換

在修理電視機及各種電器設(shè)備時，遇到元器件損壞應(yīng)該采用相同型號的元件進行更換。但是，有時相同的元件手邊沒有，就要采用其他型號的進行代換，這樣就要考慮到各方面的性能、參數(shù)、外形尺寸等，例如電視的里面的行輸出管，只要考慮耐壓、電流、功率一般是可以進行代換的（行輸出管外觀尺寸幾乎相同），而且功率往往大一些更好。對于MOS管代換雖然也是這一原則，最好是原型號的最好，特別是不要追求功率要大一些，因為功率大；

輸入電容就大，換了后和激勵電路就不匹配了，激勵灌流電路的充電限流電阻的阻值的大小和MOS管的輸入電容是有關(guān)系的，選用功率大的盡管容量大了，但輸入電容也就大了，激勵電路的配合就不好了，這反而會使MOS管的開、關(guān)性能變壞。所示代換不同型號的MOS管，要考慮到其輸入電容這一參數(shù)。例如有一款42寸液晶電視的背光高壓板損壞，經(jīng)過檢查是內(nèi)部的大功率MOS管損壞，因為無原型號的代換，就選用了一個，電壓、電流、功率均不小于原來的MOS管替換，結(jié)果是背光管出現(xiàn)連續(xù)的閃爍（啟動困難），最后還是換上原來一樣型號的才解決問題。

檢測到MOS管損壞后，更換時其周邊的灌流電路的元件也必須全部更換，因為該MOS管的損壞也可能是灌流電路元件的欠佳引起MOS管損壞。即便是MOS管本身原因損壞，在MOS管擊穿的瞬間，灌流電路元件也受到傷害，也應(yīng)該更換。就像我們有很多高明的維修師傅在修理A3開關(guān)電源時；只要發(fā)現(xiàn)開關(guān)管擊穿，就也把前面的2SC3807激勵管一起更換一樣道理（盡管2SC3807管，用萬用表測量是好的）。

另外 “工欲善其事必先利其器”準(zhǔn)備一本MOS管手冊、一塊好的萬用表（歐姆擋中心刻度12歐或更?。?、一套好的工具是必須的。

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