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单片机驱动mos管电路(lù)图

在了解5V单片机驱动mos管电路之前,先了解一下单片机驱动mos管电路(lù)图及(jí)原理,单(dān)片机驱动mos管电路主要根(gēn)据MOS管要驱动什么东西,要(yào)只(zhī)是一个(gè)继电器之(zhī)类的小负载(zǎi)的话直接用51的引脚驱(qū)动就(jiù)可以,要(yào)注意电感类负载要加保(bǎo)护二极管和吸收(shōu)缓冲(chōng),最好(hǎo)用N沟(gōu)道(dào)的MOS。

如果驱动的东西(功率)很大,(大电流、大(dà)电(diàn)压(yā)的场合),最好要(yào)做电气隔离、过流(liú)超压保护、温度保护等……此时既要隔离传送控(kòng)制信号(例如PWM信号),也要给驱动级(MOS管(guǎn)的推动(dòng)电路)传送电能。常用的信(xìn)号(hào)传送有PC923 PC929 6N137 TL521等(děng)至于电能的(de)传送(sòng)可以用DC-DC模块。如果是(shì)做产品的话(huà)建议自己搞一个建议的DC-DC,这(zhè)样可以(yǐ)降低成本。然后MOS管(guǎn)有一种简单(dān)的驱动方式:2SC1815+2SA1015,NPN与PNP一个(gè)用于MOS开(kāi)启驱动,一个用于MOS快速关断。
图一:适合开关频率(lǜ)不(bú)高的场合,一般低于2KHz。

其中R1=10K,R2、R3大小由V+决定(dìng),V+越高,R2、R3越大,以(yǐ)保(bǎo)证电阻及三(sān)极管功耗在(zài)允许(xǔ)范围(wéi),同时保证R2和R3的(de)分压VPP=V+ 减(jiǎn)10V,同时V+不(bú)能大(dà)于(yú)40V。

补充(chōng):图二:适(shì)合高(gāo)频大功(gōng)率(lǜ)场合,到(dào)达(dá)100KHz没问题,同时可以并(bìng)联多(duō)个MOSFET-P管

R2、R3需(xū)要(yào)满足和图(tú)一一样的条件,其实(shí)就是图(tú)一(yī)加了(le)级推挽,这样就(jiù)可以保证MOSFET管高速开关(guān),上面6P小(xiǎo)电容是发射(shè)结(jié)结电容补偿电(diàn)容,可以改善(shàn)三极管高速开关特性。

另外:MOSFET的栅极(jí)电容较大,在使用(yòng)的时候应该把它当成一个容抗负(fù)载来看。

MOS管驱动电路

在使用MOS管设计开关(guān)电源或者马达驱动电(diàn)路(lù)的时候,大部分人都会考虑(lǜ)MOS的导通(tōng)电阻,最大电(diàn)压等,最大电(diàn)流等(děng),也有很多(duō)人仅仅考虑这(zhè)些因(yīn)素。这样的电路也许是可以(yǐ)工作(zuò)的,但并不是(shì)优(yōu)秀的,作为(wéi)正式的产品设计也是(shì)不允许的。

MOS管导通特(tè)性

导通的(de)意思是作为开关,相当于开关闭合。

NMOS的特(tè)性:Vgs大(dà)于一定(dìng)的(de)值就会导通(tōng),适(shì)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(xiǎo)于一(yī)定(dìng)的(de)值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动(dòng))。但是,虽然(rán)PMOS可以(yǐ)很方(fāng)便地用作高端驱(qū)动,但由于(yú)导(dǎo)通电阻大,价格贵,替换种类少(shǎo)等原因,在高(gāo)端驱(qū)动中,通常还是(shì)使用(yòng)NMOS。

MOS开关管损失

MOS管驱动电路不管是NMOS还是(shì)PMOS,导通后都有导通电阻存在,这样电流就会在这(zhè)个电阻上消耗能量,这(zhè)部分消耗的能量叫做(zuò)导通损耗。选择导通(tōng)电阻小的MOS管会减(jiǎn)小导(dǎo)通损耗(hào)。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右,几(jǐ)毫(háo)欧的(de)也有。

MOS在导通和截(jié)止的时候,一定(dìng)不是在瞬间完成的。MOS两端的(de)电压有一个下降的过程,流过的电流有一个上升的过(guò)程,在这段(duàn)时间内,MOS管的损失(shī)是(shì)电(diàn)压和电流的乘积,叫做开关损(sǔn)失。通(tōng)常开关损失比导(dǎo)通损失(shī)大得多,而且开关频率越快,损失也越(yuè)大。

导通瞬间(jiān)电压和电流(liú)的乘积很大(dà),造成的损失(shī)也就很(hěn)大。缩短开关时间(jiān),可以(yǐ)减小每次导(dǎo)通时的损失;降低开关频率,可以减小(xiǎo)单位时间内的开关次数。这两种(zhǒng)办法(fǎ)都可以减小开关损失(shī)。

MOS管驱(qū)动(dòng)

跟双极性晶(jīng)体(tǐ)管相(xiàng)比,一(yī)般(bān)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(hěn)容易(yì)做到(dào),但是,我们还需(xū)要速度。在MOS管的(de)结构中可以看(kàn)到,在GS,GD之间存在寄生电(diàn)容,而MOS管的驱(qū)动(dòng),实(shí)际上就是对电容的充放电。对电容的充电(diàn)需要一个电流,因为对电容充电瞬间可(kě)以(yǐ)把电容(róng)看成短路,所以瞬间电流会(huì)比较大(dà)。选择/设(shè)计MOS管驱动时(shí)第一要注意(yì)的是可(kě)提(tí)供瞬(shùn)间短(duǎn)路电流(liú)的大小。

MOS管驱动(dòng)电路第(dì)二注意(yì)的是,普遍用于高端驱动的NMOS,导通时需要是栅极(jí)电(diàn)压(yā)大于源极电压。而高(gāo)端驱动的(de)MOS管导通(tōng)时源(yuán)极电压与(yǔ)漏极电压(VCC)相(xiàng)同,所(suǒ)以这时栅极电压要比VCC大4V或10V。如果(guǒ)在同一个系统里,要得到比VCC大的电压,就要专(zhuān)门的升压电路了。很多马达驱动器都(dōu)集(jí)成了(le)电(diàn)荷泵,要注意的是(shì)应该(gāi) 选择合适的外(wài)接电容,以得到(dào)足(zú)够的短路电(diàn)流(liú)去驱动MOS管。

上边说的4V或10V是常用的MOS管的导(dǎo)通电压,设(shè)计时当然需要有一定的余量。而且(qiě)电压越高,导通(tōng)速度越快,导通(tōng)电阻也越小。现在也有导通电压更小的MOS管用(yòng)在不(bú)同的(de)领域里(lǐ),但在12V汽(qì)车(chē)电子系(xì)统里,一般4V导通(tōng)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 toMOSFETS。讲述得很详细,所以不打(dǎ)算多写了。

MOS管应用电路

MOS管最显著的特性是开关特性好,所以被广泛应用(yòng)在需要电子开关的(de)电路(lù)中,常见的如开(kāi)关电源和马达驱动,也(yě)有照明调(diào)光。

二、现(xiàn)在的MOS驱动,有几个特别的应用:

1、低压应用当(dāng)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(shí)际最终加在gate上的电压只有4.3V。这时候(hòu),我们选用标称gate电压4.5V的MOS管就存在一定(dìng)的风险。同样的问(wèn)题也发生(shēng)在使用3V或者其他(tā)低压电(diàn)源的场(chǎng)合。

2、宽电压应用输入电(diàn)压并(bìng)不是一个固定值,它会随着时间或者其他因素而变动。这个变动导致(zhì)PWM电路(lù)提供给MOS管的驱动(dòng)电压是(shì)不稳定的。为了(le)让(ràng)MOS管在高gate电(diàn)压下安全,很多MOS管内置(zhì)了稳压(yā)管强行限制gate电压(yā)的幅值。在这种情(qíng)况下,当(dāng)提(tí)供的驱动电压超过(guò)稳压管的电(diàn)压,就会引起较(jiào)大的静态功耗。同时(shí),如果简单的用电阻(zǔ)分压的(de)原理(lǐ)降低gate电压(yā),就会(huì)出现输入电压比(bǐ)较高的时候,MOS管(guǎn)工作良好(hǎo),而输(shū)入电压降低的时(shí)候gate电压不足,引起(qǐ)导通不够彻底,从而增(zēng)加功耗。

3、双电压(yā)应用在一(yī)些控制电路中,逻(luó)辑部分使用典型的5V或(huò)者3.3V数字(zì)电压,而功(gōng)率部分使(shǐ)用12V甚至更高的电压。两个(gè)电压采用共地方式连接。MOS管驱(qū)动电路。这就(jiù)提出一(yī)个要求,需要使用一(yī)个电路(lù),让低压侧(cè)能(néng)够有效的控制高压侧的MOS管,同时(shí)高(gāo)压侧的(de)MOS管也同样会面对1和(hé)2中(zhōng)提到(dào)的问题。

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