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                            mosfet管,mosfet管驅動電路基礎總結大全

                            信息來源:本站 日期:2017-10-02 

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                            簡介:

                            關于MOSFET很多人都不了解,這次小編再帶大家認真梳理一下,或許關于您的學問系統更加全面。下面是對MOSFET及MOSFET驅動電路根底的一點總結,其中參考了一些材料。

                            在運用MOS管設計開關電源或者馬達驅動電路的時分,大部人都會思索MOS的導通電阻,最大電壓等,最大電流等,也有很多人僅僅思索這些要素。這樣的電路或許是能夠工作的,但并不是優秀的,作為正式的產品設計也是不允許的。



                            1.MOS管種類的結

                            MOSFET管是FET的一種(另一種是JFET),被制造成增強型或耗盡型,P溝道或N溝道共4品種型,但實踐應用的只要加強型的N溝道MOS管和加強型的P溝道MOS管,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是這兩種。右圖是這兩種MOS管的符號。

                            mosfet管

                            至于為什么不運用耗盡型的MOS管,不倡議尋根究底。


                            關于這兩種加強型MOS管,比較常用的是NMOS。緣由是導通電阻小且容易制造。所以開關電源和馬達驅動的應用中,普通都用NMOS。下面的引見中,也多以NMOS為主。

                            在MOS管原理圖上能夠看到,漏極和源極,之間有一個寄生二極管。這個叫體二極管,在驅動理性負載,這個二極管很重要。順便說一句,體二極管只在單個的MOS管中存在,在集成電路芯片內部通常是沒有的。下圖是MOS管的結構圖,通常的原理圖中都畫成右圖所示的樣子。 (柵極維護用二極管有時不畫)

                            mosfet管

                            MOS管的三個管腳之間有寄生電容存在,如右圖所示。這不是我們需求的,而是由于制造工藝限制產生的。寄生電容的存在使得在設計或選擇驅動電路的時分要費事一些,但沒有方法防止,在MOS管的驅動電路設計時再細致引見。


                            2.MOS管驅

                            跟雙極性晶體管相比,普通以為使MOS管導通不需求電流,只需GS電壓高于一定的值,就能夠了。這個很容易做到,但是,我們還需求速度。


                            在MOS管的構造中能夠看到,在GS,GD之間存在寄生電容,而MOS管的驅動,實踐上就是對電容的充放電。對電容的充電需求一個電流,由于對電容充電霎時能夠把電容看成短路,所以霎時電流會比擬大。選擇/設計MOS管驅動時第一要留意的是可提供霎時短路電流的大小。


                            第二留意的是,普遍用于高端驅動的NMOS,導通時需求是柵極電壓大于源極電壓。而高端驅動的MOS管導通時源極電壓與漏極電壓(VCC)相同,所以這時柵極電壓要比VCC大4V或10V。假如在同一個系統里,要得到比VCC大的電壓,就要特地的升壓電路了。很多馬達驅動器都集成了電荷泵,要留意的是應該選擇適宜的外接電容,以得到足夠的短路電流去驅動MOS管。


                            上邊說的4V或10V是常用的MOS管的導通電壓,設計時當然需求有一定的余量。而且電壓越高,導通速度越快,導通電阻也越小。如今也有導通電壓更小的MOS管用在不同的范疇里,但在12V汽車電子系統里,普通4V導通就夠用了。


                            MOS管的驅動電路及其損失,能夠參考Microchip公司的AN799 Matching MOSFET Drivers to MOSFET。講述得很細致,所以不打算多寫了。



                            3、MOS管導通特性

                            導通的意義是作為開關,相當于開關閉合。


                            NMOS的特性,Vgs大于一定的值就會導通,合適用于源極接地時的狀況(低端驅動),只需柵極電壓到達4V或10V就能夠了。


                            PMOS的特性,Vgs小于一定的值就會導通,運用與源極接VCC時的狀況(高端驅動)。但是,固然PMOS能夠很便當地用作高端驅動,但由于導通電阻大,價錢貴,交換品種少等緣由,在高端驅動中,通常還是運用NMOS。


                            右圖是瑞薩2SK3418的Vgs電壓和Vds電壓的關系圖。能夠看出小電流時,Vgs到達4V,DS間壓降曾經很小,能夠認為導通。


                            mosfet管


                            4、MOS開關管損失

                            不論是NMOS還是PMOS,導通后都有導通電阻存在,因此在DS間流過電流的同時,兩端還會有電壓(如2SK3418特性圖所示),這樣電流就會在這個電阻上耗費能量,這局部耗費的能量叫做導通損耗。選擇導通電阻小的MOS管會減小導通損耗。如今的小功率MOS管導通電阻普通在幾十毫歐左右,幾毫歐的也有。


                            MOS在導通和截止的時分,一定不是在霎時完成的。MOS兩端的電壓有一個降落的過程,流過的電流有一個上升的過程,在這段時間內,MOS管的損失是電壓和電流的乘積,叫做開關損失。通常開關損失比導通損失大得多,而且開關頻率越快,損失也越大。


                            下圖是MOS管導通時的波形。能夠看出,導通霎時電壓和電流的乘積很大,形成的損失也就很大。降低開關時間,能夠減小每次導通時的損失;降低開關頻率,能夠減小單位時間內的開關次數。這兩種方法都能夠減小開關損失。

                            mosfet管


                            5、MOS管應用電路

                            MOS管最顯著的特性是開關特性好,所以被普遍應用在需求電子開關的電路中,常見的如開關電源和馬達驅動,也有照明調光。這三種應用在各個范疇都有細致的引見,這里就不多寫了。

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