收藏本站 The Best Quality of Power Equipment

高频开关电源电路设计中如何合理运用功率MOS管?

在运用MOS管规划高频开关电源或许马达驱动电路的时分,大部分人都会考虑MOS的导通电阻,最大电压等,最大电流等,也有许多人仅仅考虑这些要素。这样的电路也许是能够作业的,但并不是优秀的,作为正式的产品规划也是不允许的。
    下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路根底的一点总结,其间参阅了一些材料,非悉数原创。包含MOS管的介绍,特性,驱动以及运用电路。
高频开关电源电路设计中如何合理运用功率MOS管?

1,MOS管品种和结构
    MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET),能够被制作成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4品种型,但实践运用的只需增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管,所以一般说到NMOS,或许PMOS指的就是这两种。
    至于为什么不运用耗尽型的MOS管,不主张寻根究底。
   
    对于这两种增强型MOS管,比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小,且简单制作。所以高频开关电源和马达驱动的运用中,一般都用NMOS。下面的介绍中,也多以NMOS为主。
    MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在,这不是我们需求的,而是由于制作工艺约束发生的。寄生电容的存在使得在规划或挑选驱动电路的时分要费事一些,但没有办法防止,后边再具体介绍。
    在MOS管原理图上能够看到,漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管,在驱动理性负载(如马达),这个二极管很重要。趁便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部一般是没有的。

2,MOS管导通特性
    导通的意思是作为开关,相当于开关闭合。
    NMOS的特性,Vgs大于必定的值就会导通,适宜用于源极接地时的状况(低端驱动),只需栅极电压到达4V或10V就能够了。
    PMOS的特性,Vgs小于必定的值就会导通,适宜用于源极接VCC时的状况(高端驱动)。可是,虽然PMOS能够很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换品种少等原因,在高端驱动中,一般仍是运用NMOS。
3,MOS开关管丢失
    不管是NMOS仍是PMOS,导通后都有导通电阻存在,这样电流就会在这个电阻上耗费能量,这部分耗费的能量叫做导通损耗。挑选导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右,几毫欧的也有。
    MOS在导通和截止的时分,必定不是在瞬间完结的。MOS两端的电压有一个下降的进程,流过的电流有一个上升的进程,在这段时间内,MOS管的丢失是电压和电流的乘积,叫做开关丢失。一般开关丢失比导通丢失大得多,并且开关频率越高,丢失也越大。
    导通瞬间电压和电流的乘积很大,形成的丢失也就很大。缩短开关时间,能够减小每次导通时的丢失;降低开关频率,能够减小单位时间内的开关次数。这两种办法都能够减小开关丢失。

4,MOS管驱动
    跟双极性晶体管比较,一般以为使MOS管导通不需求电流,只需GS电压高于必定的值,就能够了。这个很简单做到,可是,我们还需求速度。
    在MOS管的结构中能够看到,在GS,GD之间存在寄生电容,而MOS管的驱动,实践上就是对电容的充放电。对电容的充电需求一个电流,由于对电容充电瞬间能够把电容当作短路,所以瞬间电流会比较大。挑选/规划MOS管驱动时榜首要留意的是可提供瞬间短路电流的巨细。
    第二留意的是,遍及用于高端驱动的NMOS,导通时需求是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压(VCC)相同,所以这时栅极电压要比VCC大4V或10V。如果在同一个体系里,要得到比VCC大的电压,就要专门的升压电路了。许多马达驱动器都集成了电荷泵,要留意的是应该挑选适宜的外接电容,以得到满足的短路电流去驱动MOS管。
 
    上边说的4V或10V是常用的MOS管的导通电压,规划时当然需求有必定的余量。并且电压越高,导通速度越快,导通电阻也越小。现在也有导通电压更小的MOS管用在不同的范畴里,但在12V轿车电子体系里,一般4V导通就够用了。
    MOS管的驱动电路及其丢失,能够参阅Microchip公司的AN799 Matching MOSFET Drivers to MOSFETs。讲述得很具体,所以不打算多写了。

5,MOS管运用电路
    MOS管最明显的特性是开关特性好,所以被广泛运用在需求电子开关的电路中,常见的如高频开关电源和马达驱动,也有照明调光。
    这三种运用在各个范畴都有具体的介绍,这里暂时不多写了。今后有时间再总结。

相关文章

在线留言

*

*

◎欢迎您的留言,您也可以通过以下方式联系我们:

◎客户服务热线:021-51095123

◎邮箱:xin021@126.com

021-51095123
扫描二维码关注我们

扫描二维码 关注我们