淺談MOS管的應(yīng)用場景

所謂分立器件，顧名思義就是由單個電子器件組成的電路元器件，它包括二極管、橋堆。三極管以及MOS管、IGBT、電源IC等產(chǎn)品，作用包括整流、開關(guān)、小信號放大、穩(wěn)壓、調(diào)節(jié)電壓電流、電路保護等作用。隨著分立器件技術(shù)不斷發(fā)展，集成度更高、耐壓耐流能力更強的分立器件產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，市場應(yīng)用場景也越來越多，在光伏、儲能、新能源汽車、智能家電、智慧安防、AIoT以及通訊、可穿戴設(shè)備、工控、醫(yī)療等應(yīng)用廣泛應(yīng)用。MOS管作為目前最重要也是應(yīng)用最多的分立器件產(chǎn)品之一，在上述很多產(chǎn)品上有應(yīng)用。本期，合科泰主要給大家講解下MOS管這種分立器件常見的五大應(yīng)用場景，具體它是如何幫助產(chǎn)品實現(xiàn)更多功能的。

一、電源及儲能、光伏產(chǎn)品

MOS管在電源電路中常作為電子開關(guān)使用，通過控制柵極電壓來改變漏源極之間的導(dǎo)通狀態(tài)，實現(xiàn)電流的快速接通和斷開。MOS管具有較低的導(dǎo)通電阻和開關(guān)時間，能夠在短時間內(nèi)完成導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)的轉(zhuǎn)換，減少開關(guān)損耗，提高電源的轉(zhuǎn)換效率。在開關(guān)電源中，MOS管配合PWM控制器等芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的電壓調(diào)節(jié)和過流保護。通過反饋機制，MOS管按需調(diào)整開關(guān)頻率和占空比，以維持輸出電壓穩(wěn)定。當(dāng)檢測到過載或短路時，MOS管可以通過快速關(guān)斷來避免電源系統(tǒng)遭受損害?。MOS管在電源電路中不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高效的能量轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓保護，還能降低電磁干擾，確保電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

?MOS管在儲能電源上主要是開關(guān)和穩(wěn)壓、保護等作用，在便攜式儲能電源中，MOS管主要用于逆變器部分，負責(zé)將電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，提供穩(wěn)定的交流輸出。高品質(zhì)的MOS管能夠提升電氣品質(zhì)，確保電源的穩(wěn)定性和可靠性?。在戶用儲能系統(tǒng)中，MOS管主要用于逆變器和DC-DC變換電路中。逆變器將太陽能電池板的直流電轉(zhuǎn)換為家庭使用的交流電，而DC-DC變換電路用于最大功率點跟蹤（MPPT），提高充電轉(zhuǎn)換效率?。在儲能變流器中，MOS管用于實現(xiàn)電能的交直流雙向轉(zhuǎn)換，控制電池的充電和放電過程。MOS管的高效率、快速響應(yīng)和高可靠性特性使得儲能變流器能夠高效、穩(wěn)定地運行?。

MOS管在光伏逆變器中應(yīng)用包括光伏功率轉(zhuǎn)換?，光伏模塊產(chǎn)生的是直流電，但大部分電氣設(shè)備需要交流電來運行，逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，MOS管作為關(guān)鍵的開關(guān)元件，通過快速地開關(guān)動作，將直流電轉(zhuǎn)換為交流電?。還有在最大功率點追蹤上，由于光伏系統(tǒng)中太陽光的強度和溫度等因素會導(dǎo)致光伏模塊的最大功率點發(fā)生變化，需要通過MPPT控制器來追蹤和獲取最大功率點，從而最大限度地提高光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率。在MPPT控制器中，MOS管通過調(diào)整開關(guān)頻率的方式，實現(xiàn)對最大功率點的精確追蹤?。

二、BMS

在電動汽車產(chǎn)品中，BMS系統(tǒng)用于確保電池組的性能和安全性，監(jiān)控電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)，以防止過充或過放，從而延長電池壽命并保持安全。

?MOS管在BMS系統(tǒng)的電池充放電過程中，它會根據(jù)BMS的指令，控制電流的大小和通斷。充電時，當(dāng)電池充滿后，MOS管會及時切斷充電回路，防止過充，放電時，當(dāng)電池電量低到一定程度時，MOS管會切斷放電回路，防止過度放電?。當(dāng)電路遇到線路短路或電流突然過大的情況時，MOS管會迅速反應(yīng)切斷電路，防止電池組因電流過大而發(fā)熱、損壞甚至爆炸，這種快速響應(yīng)的特性使得MOS管成為BMS中的重要安全衛(wèi)士。

在新能源電動車里面，通常，電池組由多個單體電池組成，隨著時間的推移，單體電池之間可能會出現(xiàn)電量不均衡的情況。MOS管通過其開關(guān)特性，可以實現(xiàn)電池組的均衡管理，確保每個電池都能得到適當(dāng)?shù)某潆姾头烹?，從而延長電池組的使用壽命和穩(wěn)定性?。

三、LED照明

LED電源是各種LED照明產(chǎn)品，如LED燈管、LED燈泡、LED投光燈等產(chǎn)品必備的，在汽車照明領(lǐng)域，MOS管也為汽車LED照明系統(tǒng)提供穩(wěn)定、高效的驅(qū)動電壓。MOS管在LED驅(qū)動電源中可以作為開關(guān)使用，通過調(diào)節(jié)其導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)，可以控制LED的電流，從而實現(xiàn)LED的亮滅和調(diào)光功能。在恒流源設(shè)計中，MOS管能夠精確控制通過LED的電流，確保LED在安全、穩(wěn)定的電流下工作，避免因電流過大而損壞。MOS管具有過壓、過流等保護功能。當(dāng)檢測到異常電壓或電流時，MOS管可以迅速切斷電源，保護LED和驅(qū)動電路不受損害。

在LED調(diào)光的應(yīng)用上，MOS管主要通過脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)實現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)。它主要作為開關(guān)使用，通過調(diào)節(jié)其導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)來控制LED的電流，從而實現(xiàn)調(diào)光功能。通過PWM信號控制MOS管的開關(guān)狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)LED的亮度。當(dāng)PWM信號的占空比增加時，MOS管導(dǎo)通的時間增加，LED亮度增加；反之，當(dāng)占空比減小時，LED亮度降低?。

四、機器人

?MOS管在機器人領(lǐng)域的應(yīng)用非常光，它可以作為放大器，能夠調(diào)節(jié)輸入信號的電壓，從而在不失真的情況下放大信號，提升機器人傳感器系統(tǒng)的靈敏度和準(zhǔn)確性，這對于機器人在各種復(fù)雜環(huán)境和任務(wù)中的精確感知至關(guān)重要?。它還可以作為開關(guān)實現(xiàn)精確控制?，能夠在不同的電壓和電流條件下控制電路的通斷，實現(xiàn)對機器人系統(tǒng)的精確控制，這種精確的控制能力使得機器人能夠執(zhí)行精細的動作和復(fù)雜的任務(wù)。

作為智能集成度非常高的產(chǎn)品，智能機器人通常需要多種電源來滿足不同組件的電能需求，包括高壓和低壓電源。MOS功率放大器和開關(guān)電源在機器人電源管理中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，能夠有效地管理這些電源，提供穩(wěn)定可靠的電能供應(yīng)。在機器人通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用?，現(xiàn)代智能機器人通常需要與其他設(shè)備、機器人或中央控制系統(tǒng)進行實時通信。MOS管作為信號處理和調(diào)制的關(guān)鍵組成部分，確保信號的傳輸和接收的穩(wěn)定性和可靠性。

五、儀器儀表

MOS在儀器儀表中的應(yīng)用十分廣，比如在溫度傳感與信號處理上，MOS管常用于溫度傳感和信號處理電路。在電子體溫計中，雖然MOS管本身不直接作為溫度傳感器，但它可能參與溫度信號的放大、轉(zhuǎn)換或處理過程。通過MOS管構(gòu)成的放大電路，可以將熱敏電阻等傳感器輸出的微弱溫度信號放大，以便后續(xù)電路進行更精確的處理。此外，MOS管還用于濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換前的信號調(diào)理等信號處理電路，有助于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便微處理器或數(shù)字顯示電路進行讀取和顯示。

MOS管常被用于儀器儀表的控制電路中。通過控制MOS管的導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)，可以實現(xiàn)儀器儀表的自動化控制和開關(guān)功能。如在自動測試設(shè)備中，MOS管可以用于控制測試信號的通斷和切換，從而實現(xiàn)對被測設(shè)備的精確測試。

MOS管在醫(yī)療儀器中用于監(jiān)測和控制藥物輸送系統(tǒng)、醫(yī)療成像設(shè)備等。在測量儀器中，MOS管常用于信號處理電路和電源管理電路。在工業(yè)自動化領(lǐng)域，MOS管被廣泛應(yīng)用于各種傳感器和執(zhí)行器的控制電路中。

此外，MOS管在儀器儀表的電源管理電路中發(fā)揮著重要作用。通過MOS管構(gòu)成的開關(guān)電源電路，可以為儀器儀表提供穩(wěn)定、高效的電源供應(yīng)。

既然MOS管的優(yōu)點和應(yīng)用如此廣泛，那么作為應(yīng)用廠商，如何選擇好的MOS進行產(chǎn)品設(shè)計呢？合科泰認為，把握住這些關(guān)鍵TIPS您會事半功倍。比如，在選擇MOS管時，需要考慮其性能參數(shù)、封裝形式、工作環(huán)境、品牌特點以及使用場景等因素。具體電路設(shè)計具體分析，要確保MOS管正常工作。

總之，在MOS管性能選擇上，需要考慮以下幾個參數(shù)Vds、Vgs、Id、Vth、Rds(on)、開關(guān)速度、工作溫度范圍、功耗、散熱以及高頻特性等，在具體應(yīng)用電路上，需要考慮MOS散熱設(shè)計，MOS管的布局和布線，合理布局可以減少環(huán)路面積，降低EMI干擾，確保MOS管的電源和地線布局合理，減少電壓降和噪聲。