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MOS管工作原理2015详细讲解

永利娱场城官网首页入口科技 2023-03-17 14:34:11 芯片常识 311 ℃ 1 评论

深圳永利娱场城官网首页入口科技mos管工作原理2015详细讲解
在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候,大部分人都会考虑MOS的导通电阻 ,最大电压等 ,最大电流等,也有很多人仅仅考虑这些因素 。这样的电路也许是可以工作的,但并不是优秀的 ,作为正式的产品设计也是不允许的 。        
 下面是对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结,其中参考了一些资料,非全部原创。包括MOS管的介绍 ,特性,驱动以及应用电路。

 1,MOS管种类和结构        
  MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET) ,可以被制造成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类型,但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管 ,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是这两种 。 至于为什么不使用耗尽型的MOS管,不建议刨根问底。            
  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 ,且容易制造 。所以开关电源和马达驱动的应用中,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 ,这不是我们需要的,而是由于制造工艺限制产生的 。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些,但没有办法避免 ,后边再详细介绍。    
  在MOS管原理图上可以看到,漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管,在驱动感性负载(如马达) ,这个二极管很重要 。顺便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的。
 

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大于一定的值就会导通 ,适合用于源极接地时的情况(低端驱动) ,只要栅极电压达到4V或10V就可以了 。        
  PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动) 。但是 ,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵 ,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。
 

3 ,MOS开关管损失         
  不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,这样电流就会在这个电阻上消耗能量 ,这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的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在导通和截止的时候,一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程 ,流过的电流有一个上升的过程 ,在这段时间内,MOS管的损失是电压和电流的乘积,叫做开关损失 。通常开关损失比导通损失大得多 ,而且开关频率越快,损失也越大。        
  导通瞬间电压和电流的乘积很大,造成的损失也就很大。缩短开关时间 ,可以减小每次导通时的损失;降低开关频率,可以减小单位时间内的开关次数 。这两种办法都可以减小开关损失。
 

4,MOS管驱动      
  跟双极性晶体管相比 ,一般认为使MOS管导通不需要电流,只要AH电压高于一定的值,就可以了。这个很容易做到 ,但是,我们还需要速度 。           在MOS管的结构中可以看到,在AH ,GD之间存在寄生电容 ,而MOS管的驱动,实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流,因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路 ,所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小 。

MOS管工作原理2015详细讲解,第1张

 

MOS管工作原理2015详细讲解,第2张



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