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MOS管开关电路设计知识和选择应用

发布时间:2022/11/28 12:41:00

来源:http://www.szinter.com.cn/news894217.html

在实际项目中,我们基本上使用增强型mos管道分为N沟和P沟。我们常用的是NMOS,由于其导电阻小,易于制造。在MOS从管道原理图可以看出,漏极和源极之间有寄生二极管。这种二极管在驱动感性负载(如电机)时非常重要。顺便说一句,体二极管只是单个的MOS集成电路芯片通常不存在于管道中。

在使用MOS当管道设计开关电源或电机驱动电路时,大多数人会考虑MOS也有很多人只考虑这些因素,比如导通电阻、最大电压、最大电流等。这种电路可能可以工作,但不是很好,不允许作为正式的产品设计。

下面是我对MOSFET及MOSFET总结一下驱动电路基础,参考了一些资料,并非全部原创。MOS介绍管道、特性、驱动和应用电路。

1、MOS管道类型和结构

MOSFET管是FET一个(另一个)JFET),可制成增强型或耗尽型,P有四种类型的沟或N沟,但实际应用只有增强N沟MOS管道和增强型P沟MOS因此,通常提到管道NMOS,或者PMOS指的是这两种。

至于为什么不使用耗尽型,MOS管道,不建议刨根问底。

对于这两种增强型MOS更常用的管道是NMOS。原因是导电阻小,制造方便。因此,一般用于开关电源和电机驱动的应用NMOS。下面的介绍大多是NMOS为主。

MOS寄生电容存在于管脚的三个管脚之间,这不是我们需要的,而是由于制造过程的限制。寄生电容的存在使得驱动电路的设计或选择更加麻烦,但没有办法避免,稍后会详细介绍。

在MOS从管道原理图可以看出,泄漏极和源极之间有一个寄生二极管。这被称为体二极管,它在驱动感性负载(如电机)时非常重要。顺便说一句,体二极管只是单个的MOS集成电路芯片通常不存在于管道中。

2、MOS管导通特性

导通是指作为开关,相当于开关关闭。

NMOS的特性,Vgs如果大于一定值,则导通,适用于源极接地(低端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。

PMOS的特性,Vgs如果小于一定值,就会导通,适合源极接VCC情况(高端驱动)。然而,尽管如此PMOS它可以很容易地用作高端驱动,但由于导通电阻大、价格昂贵、替代品种少,通常用于高端驱动NMOS。

3、MOS做开关管的知识

一般来说,三极管由电流驱动,MOSFET它是由电压驱动的,因为我它CPLD驱动这个开关,所以我选择使用它MOSFET这样也可以节省系统功耗。开关管制作时必须注意的一件事是输入和输入两端之间的管压降,如5V管道后的电源可能变为4.5V,此时要考虑负载是否可以接受,我曾经遇到过负载的最小工作电压是5的问题V然后,经过管道后,我发现系统不能工作。后来,我记得管道占了压降的一部分。在使用二极管(特别是电压反接保护)时,也应注意管道的压降

开关电路原理

a. ** T三极管

只要发射极e 对电源短路 是电子开关的用法

N管 发射极E 电源负极短路. (搭铁)

低边开关 ;b-e 正向电流 饱和导通

P管 发射极E 电源正极短路.

高边开关 ;b-e 反向电流 饱和导通

b. FET场效应管MOSFET

只要源极S 对电源短路 是电子开关的用法

N管 源极S 电源负极短路. (搭铁) 低边开关 ;

栅-源 正向电压 导通

P管 源极S 电源正极短路. 高边开关;

栅-源 反向电压 导通

总结:

低边开关用 NPN 管

高边开关用 PNP 管

场效管理论上的上栅-源大于 泄漏-源导通条件的电压 就OK

假如原来用 NPN 三极管作 ECU 氧传感器 加热电源控制低边开关

则直接用

N-Channel更换场效应管 ;或根据情况进行修改 下拉或上拉电阻

基极--栅极

集电极--漏极

发射极--源极

用PMOSFET电源自动切换开关

在需要电池供电的便携式设备中,有些电池在系统中充电,即充电时不需要拔下电池。此外,为了节省功耗,系统需要自动切换到适配器,切断电池与负载的连接;如果拔下适配器电源,系统将自动切换到电池电源。本电路使用一个PMOSFET构成这种自动切换开关。

图中的V_BATT表示电池电压,VIN_AC表示适配器电压。插入适配器电源时,VIN_AC电压高于电池电压(否则适配器电源不能给电池充电),Vgs>0,MOSFET系统由适配器供电。拔出适配器电源时,栅极电压为零MOSFET集成的施特基二极管使源极电压接近电池电压,导致Vgs小于Vgsth,MOSFET导通,使系统由电池供电。

开关电路图

3、MOS开关管损失

不管是NMOS还是PMOS,导通后有导通电阻,这样电流就会在这个电阻上消耗能量,这部分消耗的能量称为导通损耗。选择导通电阻小的MOS管道会减少导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右,也有几毫欧。

MOS导通和截止时间一定不能在瞬间完成。MOS两端电压下降,流过的电流上升,MOS管道损失是电压和电流的乘积,称为开关损失。通常,开关损失远大于导通损失,开关频率越快,损失越大。

瞬时电压和电流的乘积很大,造成了很大的损失。缩短开关时间可以减少每次导通时的损失;减少开关频率,减少单位时间内的开关次数。这两种方法都可以减少开关损失。

4、MOS管驱动

与双极性晶体管相比,一般认为使用MOS只要管道不需要电流,只要GS当电压高于一定值时,就可以了。这样做很容易,但我们仍然需要速度。

在MOS在管的结构中可以看到,GS,GD寄生电容器之间存在,MOS管道的驱动实际上是对电容器的充放电。电容器的充电需要一个电流,因为电容器可以在瞬间被视为短路,因此瞬间电流将相对较大。选择/设计MOS管道驱动时首先要注意的是瞬时短路电流的大小。

二是高端驱动一般用于高端驱动NMOS,栅极电压大于源极电压。而高端驱动MOS管道导通时源极电压和漏极电压(VCC)因此,此时栅极电压相同VCC大4V或10V。如果在同一个系统中,要得到比较VCC大电压需要一个特殊的升压电路。许多电机驱动器集成了电荷泵,应注意选择合适的外部电容,以获得足够的短路电流驱动MOS管。

上边说的4V或10V是常用的MOS当然,设计管道的导电压需要一定的余量。而且电压越高,导电速度越快,导电阻越小。也有导电压较小的MOS在不同的领域工作,但在12V在汽车电子系统中,4V导通就够了。

MOS可参考管道的驱动电路及其损失Microchip公司的AN799MatchingMOSFETDriverstoMOSFETs。讲得很详细,不打算多写。

5、MOS管应用电路

MOS管道最显著的特点是开关特性好,因此广泛应用于需要电子开关的电路中,如开关电源和电机驱动,以及照明和调光。

6、MOS管开关总结

在选择上述知识MOSFET开关时,首先选择MOS管的VDS电压,和其VGS然后打开电压ID电流值是否满足系统需求,然后考虑包装、功耗、价格等次要因素,以上为P沟MOS管做的例子,N其实沟通基本一样。..

MOS管安定器型号

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