怎么选择降压电路驱动电路的mos管尺寸

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-03
如何选择最适合的MOS管驱动电路?

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GS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GS,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。

第二注意的是,普遍用于高端驱动的NMOS,导通时需要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。如果在同一个系统里,要得到比VCC大的电压,就要专门的升压电路了。很多马达驱动器都集成了电荷泵,要注意的是应该选择合适的外接电容,以得到足够的短路电流去驱动MOS管。

上边说的4V或10V是常用的MOS管的导通电压,设计时当然需要有一定的余量。而且电压越高,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管用在不同的领域里,但在12V汽车电子系统里,一般4V导通就够用了。

MOS管的驱动电路及其损失,可以参考Microchip公司的AN799 Matching MOSFET Drivers to MOSFETs。讲述得很详细,所以不打算多写了。

5、MOS管应用电路

MOS管最显著的特性是开关特性好,所以被广泛应用在需要电子开关的电路中,常见的如开关电源和马达驱动。

5种常用开关电源MOSFET驱动电路解析

在使用MOSFET设计开关电源时,大部分人都会考虑MOSFET的导通电阻、最大电压、最大电流。但很多时候也仅仅考虑了这些因素,这样的电路也许可以正常工作,但并不是一个好的设计方案。更细致的,MOSFET还应考虑本身寄生的参数。对一个确定的MOSFET,其驱动电路,驱动脚输出的峰值电流,上升速率等,都会影响MOSFET的开关性能。

当电源IC与MOS管选定之后, 选择合适的驱动电路来连接电源IC与MOS管就显得尤其重要了。

一个好的MOSFET驱动电路有以下几点要求:

(1)开关管开通瞬时,驱动电路应能提供足够大的充电电流使MOSFET栅源极间电压迅速上升到所需值,保证开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡。

(2)开关导通期间驱动电路能保证MOSFET栅源极间电压保持稳定且可靠导通。

(3)关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压的快速泄放,保证开关管能快速关断。

(4)驱动电路结构简单可靠、损耗小。

(5)根据情况施加隔离。

mos导通电压低,控制方便(电压驱动),功耗低。

降压电路驱动电路的MOS管尺寸选择,选择依据如下:
首先,确定降压电路的最大输入电压,MOS管的耐压,需大于等于1.3倍以上输入电压,确保MOS管不会被击穿。
然后,再确定输出电流大小,根据电流大小,尽可能选择低内阻MOS管,这意味着其允许输出电流越大,发热越小。并计算MOS管功耗。
最后,根据以上参数:耐压,最大电流和功耗,选择符合以上条件的MOS管。根据允许安装尺寸选择合适的封装。比如top3,to220,to263,to252,dfn8,qfn8,sop8,sot23,sot223等封装。

  • 开关电源减小初级电容可以降压吗
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    答:试试si4800和si4435
  • 求大神看一下这个开关电源电路
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  • r9116d引脚功能
    答:R9116D是一块专用于LED非隔离降压型恒流驱动集成电路。其中各分区功能不同,CS:电流采样输入端,VCC:电源端,OVP:过压保护端,S:内部高压MOS管的源极,D:内部高压MOS管的漏极,GND:接地端。
  • 有什么mos管或三极管可以导通20V3A的电路,,我主要用来导通充电器输出...
    答:8050三极管就够用了,用M0S浪费了
  • 单片机产生PWM波,控制开关管??
    答:单片机的PWM波可以驱动MOS管,但取决于你的MOS管类型,你要看你的MOS管手册里的Vgs和Ron之间的关系。假设单片机输出电平是3.3V,而你的MOS管在Vgs=3.3时的导通阻抗可以接受,那就是可以的,否则就需要增加MOS管驱动电路。鉴于你选择的电路结构,不宜使用NMOS或者IGBT,应使用PMOS及以下电路结构驱动PMOS...
  • 此图中,P沟道MOS管做开关用,通断5V3A的电路,接通时,降压多少?阻抗多少...
    答:P沟道MOS管做开关用,通断5V3A的电路,接通时降压多少阻抗多大跟具体型号有关,且差别很大。例如:AO3401,通断5V3A的电路,接通时降压约0.185V,阻抗65毫欧姆。