一、MOS 管的基本原理

MOS 管本质上是一种“电压控制型开关器件”。

它主要分为：

• N 沟道 MOS（NMOS）

• P 沟道 MOS（PMOS）

MOS 管有三个核心引脚：

MOS 管是否导通，主要取决于：

栅源电压 Vgs

即：

$$V_{GS}=V_G-V_S$$

当 Vgs 达到开启阈值后：

• NMOS 导通

• PMOS 导通（方向相反）

二、NMOS 与 PMOS 导通原理

1、NMOS 工作原理

NMOS：

• 栅极电压高于源极

• 达到阈值电压

• MOS 导通

通常：

• Source 接地

• Gate 加高电平

即可导通。

导通条件

$V_{GS}>V_{TH}$

2、PMOS 工作原理

PMOS：

• 栅极电压低于源极

• 达到负向阈值

• MOS 导通

通常：

• Source 接电源正极

• Gate 拉低

即可导通。

导通条件

$V_{GS}< -V_{TH}$

三、MOS 为什么适合做电源切换

MOS 管相比继电器有巨大优势：

因此：

双电源切换、
UPS、
备用电源、
锂电池切换、
服务器热备份

大量采用 MOS 方案。

四、双电源无缝切换原理

所谓：

“双电源断开一路无缝切换”

即：

• 两路电源同时存在

• 主电源掉电

• 自动切换备用电源

• 负载不断电

• 无明显电压跌落

例如：

• 主电源：12V 适配器

• 备用：锂电池

五、最简单的 MOS 双电源 OR-ing 电路

通常采用：

PMOS 理想二极管结构

核心思想：

• 谁电压高

• 谁自动供电

• 自动防倒灌

六、工作过程

正常情况

主电源：

12V

备用电池：

11.5V

由于：

主电源更高。

因此：

主 MOS 导通。

备用 MOS 截止。

负载由主电源供电。

主电源断开瞬间

当主电源掉电：

• 输出电压开始下降

• 备用电池电压变高

• 备用 PMOS 瞬间导通

切换时间：

通常：

微秒级。

因此：

几乎不会掉电。

七、为什么 MOS 能无缝切换

核心原因：

MOS 没有机械动作。

切换速度：

纳秒~微秒级。

而：

负载输出端通常还有：

• 输出电容

• 大电解

• MLCC

这些电容会：

在切换瞬间维持电压。

因此：

实现真正的：

“不断电切换”。

八、MOS 双电源切换核心问题

1、倒灌问题

如果没有 MOS：

高电压会反向灌入低电压电源。

例如：

12V 给电池反充。

严重会：

• 烧毁电源

• 电池发热

• 系统异常

MOS 的体二极管与控制方式可以避免这一问题。

2、切换抖动

如果两路电压接近：

可能来回切换。

解决方法：

• 加迟滞

• 加比较器

• 专用电源管理 IC

3、导通压降

MOS 导通存在：

Rds(on)

因此会产生：

$$V=I\times R$$

例如：

10A 电流。

5mΩ MOS：