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单片(piàn)机驱(qū)动mos管(guǎn)电路图

在了解5V单片机驱动(dòng)mos管电路之前,先了解一下单片(piàn)机驱动mos管电路图及原(yuán)理,单片机驱动mos管电(diàn)路主要根据MOS管要驱动什么东西(xī),要只是一个继电器(qì)之类(lèi)的小负载的话直(zhí)接用51的引脚驱动就(jiù)可以(yǐ),要(yào)注(zhù)意(yì)电感(gǎn)类(lèi)负载要加保护二(èr)极管和吸收缓(huǎn)冲,最好用(yòng)N沟道(dào)的MOS。

如果(guǒ)驱动的(de)东西(功率)很大,(大电流、大电(diàn)压的场合),最好要做电(diàn)气(qì)隔离、过(guò)流超压保护、温度保(bǎo)护等……此时(shí)既(jì)要隔离传送控(kòng)制信号(例如PWM信号(hào)),也要给驱动级(MOS管(guǎn)的推动电(diàn)路(lù))传送(sòng)电能。常(cháng)用的信号传送有PC923 PC929 6N137 TL521等至(zhì)于电能的传送可以用DC-DC模块。如(rú)果是做产品的话建议自(zì)己搞一(yī)个建议的DC-DC,这样可以降低成本。然后MOS管有一种简(jiǎn)单的驱动(dòng)方式:2SC1815+2SA1015,NPN与PNP一(yī)个用(yòng)于MOS开(kāi)启驱动,一个用于(yú)MOS快速(sù)关(guān)断。
图一:适合开(kāi)关频(pín)率不(bú)高的(de)场合,一般(bān)低于2KHz。

其中R1=10K,R2、R3大小由(yóu)V+决定,V+越高,R2、R3越大,以保证(zhèng)电阻及三(sān)极(jí)管功(gōng)耗在允许范围,同时保证R2和R3的分压(yā)VPP=V+ 减10V,同(tóng)时V+不能大于40V。

补充(chōng):图(tú)二:适合高频大功率场合(hé),到达100KHz没问题,同时可以并(bìng)联多(duō)个(gè)MOSFET-P管(guǎn)

R2、R3需要满足和图一一样的条件,其实就是图一加了级推挽,这样(yàng)就可以保(bǎo)证MOSFET管(guǎn)高速开关,上面6P小(xiǎo)电容是发射结(jié)结电容(róng)补偿电容,可以改(gǎi)善三极管高速开(kāi)关特性。

另外(wài):MOSFET的栅极电容较大,在使(shǐ)用的时候应该把(bǎ)它当成一个容抗负(fù)载来看。

MOS管驱动(dòng)电路

在(zài)使用MOS管设计开关(guān)电源或者马(mǎ)达驱动(dòng)电路的时(shí)候(hòu),大部分人(rén)都(dōu)会考虑MOS的导(dǎo)通电(diàn)阻,最大电压等,最大(dà)电(diàn)流等,也有很多人仅仅考虑这些因素。这样(yàng)的电路也许是可以工作的,但并不是优秀的,作为(wéi)正式的产品设计也是不允许的。

MOS管导通(tōng)特(tè)性

导(dǎo)通的意思(sī)是作为开关,相当于开关闭合。

NMOS的特性(xìng):Vgs大(dà)于一定的值就(jiù)会(huì)导(dǎo)通,适合用于源极接地时的情况(低端(duān)驱动),只要(yào)栅极电压达(dá)到(dào)4V或10V就可以了。PMOS的特性:Vgs小于一(yī)定的值就会导(dǎo)通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。但(dàn)是,虽然PMOS可以很方便地用作高(gāo)端驱动,但(dàn)由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱(qū)动中,通常还(hái)是(shì)使用NMOS。

MOS开关管(guǎn)损(sǔn)失

MOS管(guǎn)驱动电路不管是(shì)NMOS还是(shì)PMOS,导通后都有导通电阻存在,这样电流就会在(zài)这个(gè)电阻上消耗能量,这部(bù)分消(xiāo)耗(hào)的能量叫(jiào)做导通(tōng)损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导(dǎo)通损耗。现在的小(xiǎo)功率(lǜ)MOS管(guǎn)导通电阻一(yī)般在(zài)几(jǐ)十毫欧左右,几毫欧的也有。

MOS在导通和截止的时(shí)候(hòu),一定不是在瞬间完成的(de)。MOS两端的电压(yā)有一个下(xià)降的过程,流(liú)过的电流有一个上升的过(guò)程,在这(zhè)段时间内,MOS管的损失是电(diàn)压(yā)和电流的(de)乘积,叫做开(kāi)关损失。通常开关损失比(bǐ)导通损(sǔn)失大得多,而(ér)且开(kāi)关频率越快(kuài),损失也越(yuè)大。

导通瞬间电压和电流的(de)乘积很大(dà),造成的损(sǔn)失也就很大。缩短开关时间,可以(yǐ)减小每次导通时的(de)损失;降低开关频率,可以(yǐ)减小单(dān)位时(shí)间内的开关次数(shù)。这两种办(bàn)法都可以(yǐ)减小开(kāi)关损失。

MOS管驱(qū)动

跟双极性晶体(tǐ)管相(xiàng)比,一般认为使(shǐ)MOS管导通不需要(yào)电流(liú),只要GS电(diàn)压(yā)高于一定(dìng)的值,就可以(yǐ)了。这(zhè)个(gè)很容易做到,但是,我(wǒ)们还(hái)需要速度。在MOS管的结构中可以看到,在(zài)GS,GD之间存(cún)在寄生电容,而MOS管的(de)驱动(dòng),实际上就是(shì)对(duì)电容的充放电。对电(diàn)容的充电需要一个电流,因为对(duì)电(diàn)容(róng)充电瞬(shùn)间可以把(bǎ)电容看成短路,所以瞬间电(diàn)流会比较大。选择/设(shè)计MOS管驱动时第(dì)一要注(zhù)意的是可(kě)提(tí)供(gòng)瞬间短路电(diàn)流的大小。

MOS管驱(qū)动(dòng)电路第二注意的是,普遍(biàn)用于(yú)高(gāo)端驱动的NMOS,导通时需要是栅(shān)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(yào)比VCC大4V或10V。如果(guǒ)在同一个系统(tǒng)里,要得(dé)到比(bǐ)VCC大的(de)电压,就要专门(mén)的升压电路了。很多马达驱动器都集(jí)成了电荷泵,要注意(yì)的是应该 选择合适的(de)外接电容,以得到足够的短路电流(liú)去驱动MOS管(guǎn)。

上边(biān)说的4V或10V是常用的MOS管的导通电压(yā),设计时当(dāng)然需要有(yǒu)一定的余量。而且电压越高,导通速度越快(kuài),导通电阻也越(yuè)小(xiǎo)。现在也有(yǒu)导(dǎo)通电压更(gèng)小的MOS管用(yòng)在(zài)不(bú)同的领域里,但在12V汽车电子系(xì)统里,一般4V导通就够用了。MOS管的驱动电路及其损失,可(kě)以参考Microchip公司的AN799 Matching MOSFET Drivers toMOSFETS。讲述得很详细,所以不打算(suàn)多(duō)写了。

MOS管应用电路

MOS管最显著的特性是开关特性好,所以被广泛(fàn)应用(yòng)在需(xū)要电子开关的电路中,常见的如开关电(diàn)源(yuán)和马达驱动,也有照明调光(guāng)。

二、现在的MOS驱动,有几(jǐ)个特别的应用:

1、低压应用当使用(yòng)5V电源,由于三极管的(de)be有0.7V左右的压降,导致实际最(zuì)终(zhōng)加在(zài)gate上的电(diàn)压只有4.3V。这(zhè)时(shí)候,我们(men)选用标称gate电压4.5V的MOS管(guǎn)就存在一定的风险(xiǎn)。同样的问题也发生(shēng)在(zài)使用3V或者其他低压电源的场合。

2、宽(kuān)电压应用输入电压(yā)并(bìng)不是一个(gè)固定值,它会随着(zhe)时间或(huò)者(zhě)其他因素而(ér)变动。这个变动导致PWM电路(lù)提供(gòng)给MOS管(guǎn)的驱动电压是不稳(wěn)定的。为(wéi)了让(ràng)MOS管在高gate电压下安(ān)全,很多MOS管内(nèi)置了稳压管(guǎn)强行限(xiàn)制gate电压(yā)的幅值。在(zài)这种情况下,当(dāng)提供的驱动(dòng)电压超过(guò)稳压管的电压,就会(huì)引起较大(dà)的静态(tài)功耗。同时,如果(guǒ)简(jiǎn)单的(de)用(yòng)电阻分压的原理降低gate电压,就(jiù)会出现输入电压比(bǐ)较高的(de)时候,MOS管工作(zuò)良好,而输(shū)入电压降低的(de)时候gate电压不足,引起导通不够彻(chè)底(dǐ),从而增加功(gōng)耗。

3、双电压应用在一些控制电路中,逻辑部分使用典型的5V或者(zhě)3.3V数字电压(yā),而功率(lǜ)部分使(shǐ)用12V甚(shèn)至更高的电压。两个电压采用共地方式连接。MOS管驱动电路。这就提(tí)出(chū)一个要求,需要使用一个电路,让低压侧(cè)能够有效的控制(zhì)高压侧的MOS管,同时高压(yā)侧(cè)的MOS管也同(tóng)样会面对1和2中提到的问题(tí)。

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