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必收藏干货!NMOS背靠背使用全解析,硬件人直接抄作业

4月前浏览688

成长的过程就是慢慢的变成不想解释,不想解释,不想解释,只想做

本期我主要分享关于MOS管的背靠背使用方法,具体分为PMOS和NMOS。

主要内容包括四个部分,如果大家觉得内容写得对自己有用,那么还希望大家不要吝惜自己的一键三连,有钱捧个钱场,没钱捧个人场

1、MOS管基础知识回顾;

2、PMOS背靠背使用原理分析;

3、NMOS背靠背使用原理分析;

4、为什么MOS管要背靠背两个一起用?一个不行吗?


一、MOS管基础知识回顾

关于第一个问题MOS管的基础知识,简单说3点,不懂的可以自行去网上查阅。
1.1、MOS管分类
MOS管可以分为NMOS和PMOS,如下图1所示。

图 1 MOS分类及符号

1.2、体二极管方向如何判定?
有的电路符号中还会把MOS管的体二极管画出来,如下图2所示。其体二极管方向的判断方法如下:
对于NMOS,体二极管由S极指向D极;
对于PMOS,体二极管由D极指向S极;

图 2 MOS管体二极管

1.3、MOS管如何导通?

N沟道:UG>US时导通。(简单认为)UG=US时截止;

P沟道:UG<US时导通,(简单认为)UG=US时截止;


二、PMOS的背靠背连接

之前有分享过PMOS背靠背的使用方法和基本原理,如下图3所示,这个路在电源管理、充电控制等很多应用中都可以见到,但是应该不少小伙伴还不清楚这是干啥用的?也不清楚为什么要用两个PMOS实现通断?今天我们简单聊聊。

图 3 PMOS的背靠背连接

接下来我们来分析一下其基本工作的原理:
当KEY输出为低电平时,Q1的栅源电压Vgs=0,Q1不导通。因为Q1不导通,所以Q2的栅源之间电压相等,所以Q2也不导通,主回路(VIN->Q2->Q3->VOUT)不导通,所示VOUT没有输出。
当KEY输出为高电平时,Q1的栅源电压Vgs>Vgs(th),Q1导通。A点电位变为低,Q2因为有体二极管的原因,所以B点电压为VIN-0.7,所以对于Q2来说Vgs≈0-(VIN-0.7)0.7-VIN<Vgs(th),所以Q2导通,Q2导通后进而导致B点电压变为VIN,此时对于Q3来说,栅源电压Vgs0-VIN-VIN<Vgs(th),所以Q3也导通,所以主回路VIN->Q2->Q3->VOUT)导通,实现VIN到VOUT的输出。要是利用Q2体二极管与控制信号构成的临时回路将Q2先打开,然再将右侧的Q3打开
电阻R1的作用,防止MCU无输出时,MOS管误触发。

三、NMOS的背靠背连接

有小伙伴私信问我,PMOS背靠背连接可以,那么NMOS呢?下面我们根据下图4来分析两个NMOS背靠背连接时如何工作?

图 4 NMOS的背靠背连接

当A点电压为高时,因为Q3体二极管的原因,有如下图5所示通路,此时Q3的栅源电压>0且大于NMOS的阈值电压,所以Q3导通,Q3导通之后,将Q2的源极拉低,从而Q2的栅源电压>0且大于NMOS的阈值电压。所以Q2也导通,这就是NMOS背靠背时的导通过程,主要也是利用其体二极管与控制信号构成的临时回路将下管打开,然后再将上管打开。

图 5 高电平时控制回路

当A点电压为低时,Q2,Q3均不导通,也不构成任何回路,因此,无法打开。

四、为什么MOS管要背靠背两个一起用一个不行吗?

我们要注意一下它的使用场合,两个MOS背靠背使用一般用在有电池充电的场合,主要是为了防止电流倒灌,如下图6。单个MOS一般用在常规电路中某一路电源的通断场合,下面以PMOS控制某一路通断为例说明。
图 6 某电池充电芯片简化版原理图

5V_EN为低时,三极管Q5截止,PMOS的栅源之间压差为0,Q3截止,主回路(VDD_5V->Q3->VDD_SYS_5V)截止,电路无输出。

5V_EN为高时,三极管Q5导通,PMOS的栅源之间压差小于0且小于PMOS导通阈值电压,Q3导通,主回路(VDD_5V->Q3->VDD_SYS_5V)形成通路。


图 7 单个MOS的控制电路

使用单个MOS控制时,存在MOS管关闭,输出电压通过体二极管回流到输入的情况,而使用两个PMOS背靠背连接,当2个MOS管关闭时,它们可以阻断两个方向电流的流通。

图 8 双MOS管反向电流保护

最后我想说一点:“要好好工作,好好生活。但是不要把所有赌注压在工作中”多提升自己,也欢迎各位硬件组长、硬件经理、硬件总监,公司CTO,CEO们购买我们整理的优质硬件设计资料:搞了几年硬件,越学越乱?我发现身边大多数硬件工程师都不会好好做知识总结!

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来源:EEDesign
电源电路UG芯片控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2026-04-21
最近编辑:4月前
EE小新
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