在通過應用MOS管進行開關電源以及馬達驅動電路設計的時候,大多數人的關注點僅僅停留在MOS管的導通電阻、最大電壓、最大電流等方面。這樣的電路也許是可以工作的,但并不是最好的,作為正式的產品設計也是不允許的。
佳恩MOS單管
接下來小編將從MOS管的結構、導通特性、驅動以及應用電路展開論述,具體如下?! ?/p>
1、種類和結構
MOS管是FET的一種,可以被制造成增強型或耗盡型,P溝道或N溝道共4種類型,但實際應用的只有增強型的N溝道MOS管和增強型的P溝道MOS管,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是這兩種。對于這兩種增強型MOS管,比較常用的是NMOS。原因主要是導通電阻小,且容易制造。因此在開關電源和馬達驅動的應用中,一般都采用NMOS。
MOS管的三個管腳之間有寄生電容存在,這不是我們需要的,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候要麻煩一些,但卻不可避免。通過MOS管的原理圖可以看到,漏極和源極之間有一個寄生二極管也被叫做體二極管。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,且對驅動感性負載(如馬達)來說是十分重要的?! ?/p>
2、導通特性
導通可理解為開關,即相當于開關閉合。
(1)NMOS的導通特性
當Vgs大于一定的值就會導通,適用于源極接地時的情況(例低端驅動),且柵極電壓只需達到4V或10V。
(2)PMOS的導通特性
當Vgs小于一定的值就會導通,適用于源極接VCC時的情況(例高端驅動)。雖然PMOS可以很便捷地用作高端驅動,但由于導通電阻大,價格貴,替換種類少等原因,在高端驅動中,通常還是使用NMOS?! ?/p>
3、開關管損失
不管是NMOS還是PMOS,導通后都有導通電阻存在,這樣電流就會在這個電阻上消耗能量,這部分消耗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。
MOS管在導通和截止的時候,一定不是在瞬間完成的。因為MOS兩端的電壓有一個下降的過程,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,而且開關頻率越高,損失也越大。導通瞬間電壓和電流的乘積很大,造成的損失也就很大??s短開關時間,可以減小每次導通時的損失;降低開關頻率,可以減小單位時間內的開關次數。以上這兩種辦法均可減小開關管的損失。
4、驅動
同雙極性晶體管相比,通常認為MOS管的導通不需要電流,只需GS電壓高于一定的值。這種方式很容易做到,但不可忽視的還有速度。在MOS管的結構中可以看到,在GS,GD之間存在寄生電容,而MOS管的驅動,實際上就是對電容的充放電。對電容的充電需要一個電流,因為對電容充電瞬間可以把電容看成短路,所以瞬間電流會比較大。
選擇設計MOS管驅動時需要注意兩點。第一點是可提供瞬間短路電流的大小;第二點是普遍用于高端驅動的NMOS,導通時需要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即VCC相同,所以這時柵極電壓要比VCC大4V或10V。如果在同一個系統里,要得到比VCC大的電壓,就需要專門的升壓電路。很多馬達驅動器都集成了電荷泵,要注意的是應選擇合適的外接電容,才能得到足夠的短路電流進而實現MOS管的驅動?! ?/p>
以上就是小編今天要為大家講的所有內容啦,大家有相關問題可留言給我們哦~
備注:本文僅作學習參考,不代表對該觀點支持或贊同,如內容上存在爭議,請及時與我們聯系,謝謝!
? ? ? ? 編輯:ymf
評論
查看更多