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单片机驱动mos管电(diàn)路图

在了解5V单片机驱(qū)动mos管电路之前,先了解一下(xià)单片机驱(qū)动mos管电路图及原理,单片机驱动mos管(guǎn)电路主要(yào)根据MOS管要驱(qū)动什(shí)么东西,要只是一个继电器之(zhī)类的小负载的话直(zhí)接用51的引(yǐn)脚(jiǎo)驱动就可(kě)以,要注意电感类(lèi)负(fù)载要(yào)加保(bǎo)护二(èr)极管和吸收缓冲,最好用N沟道(dào)的MOS。

如果驱动的东西(功率)很大,(大电流、大(dà)电压的场合(hé)),最好要做电气隔离、过流超压保护(hù)、温度保护等……此时既要隔离(lí)传送控制信号(例如PWM信号),也要给驱动级(MOS管的推动电路)传送电能。常用的(de)信号传送有(yǒu)PC923 PC929 6N137 TL521等至于(yú)电能的传(chuán)送可以用(yòng)DC-DC模(mó)块。如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(hòu)MOS管(guǎn)有一种简单(dān)的(de)驱动方式:2SC1815+2SA1015,NPN与PNP一个用于(yú)MOS开启驱动,一个用于MOS快速(sù)关(guān)断。
图(tú)一:适(shì)合开关频率不高(gāo)的场合,一般(bān)低于2KHz。

其中R1=10K,R2、R3大小由V+决定,V+越(yuè)高,R2、R3越大,以保(bǎo)证电阻(zǔ)及(jí)三极管功耗在允许(xǔ)范围,同时保证R2和R3的分(fèn)压VPP=V+ 减10V,同时(shí)V+不能大(dà)于(yú)40V。

补充(chōng):图二:适合(hé)高频大功(gōng)率场合,到达100KHz没问题(tí),同时可以并联多(duō)个MOSFET-P管

R2、R3需(xū)要满足和图一一样的条件,其实就是图一加了(le)级推挽,这样就可以保证MOSFET管高速开(kāi)关,上面6P小电容是发(fā)射结结电容补偿(cháng)电容,可(kě)以改善三极管高(gāo)速开关特性(xìng)。

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

MOS管驱(qū)动(dòng)电路

在使(shǐ)用(yòng)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(huì)考虑MOS的(de)导通电阻,最大(dà)电压等,最大电流等,也(yě)有很多(duō)人仅仅考虑这些因素。这样的(de)电(diàn)路也许是可以工作的,但(dàn)并不是优秀的,作(zuò)为正式的产品设计也是不允许的。

MOS管导通特性

导通的意思是(shì)作为开关,相当(dāng)于开关闭合。

NMOS的特性:Vgs大于一定的值就会导通(tōng),适合用于源极接(jiē)地(dì)时的情况(低端驱动),只(zhī)要栅(shān)极电压(yā)达到4V或10V就(jiù)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(qū)动(dòng))。但是(shì),虽然PMOS可以很方便(biàn)地(dì)用作高端驱动(dòng),但由于导通电阻(zǔ)大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱(qū)动中,通(tōng)常还是使用(yòng)NMOS。

MOS开关(guān)管(guǎn)损(sǔn)失(shī)

MOS管驱动电路不管是NMOS还(hái)是PMOS,导通后(hòu)都有导通电阻存(cún)在,这样电流就会在(zài)这个(gè)电(diàn)阻上消耗能量,这部分消耗(hào)的能量叫做导通损(sǔn)耗。选择导通电阻小(xiǎo)的MOS管(guǎn)会减小导通损耗。现(xiàn)在的小功率MOS管(guǎn)导通电阻(zǔ)一般在几十毫欧左右,几毫欧的也有。

MOS在导通和截止的时(shí)候,一定不是在瞬间完成的(de)。MOS两端的(de)电压(yā)有(yǒu)一个下降的过程,流(liú)过的电(diàn)流有一个上升的过(guò)程,在这段时间内,MOS管的损失(shī)是(shì)电压和电流的乘积(jī),叫做开关损失。通常开关(guān)损失比导通损失(shī)大得多,而且开关频率越快,损失也越大。

导(dǎo)通瞬(shùn)间电压和电流的乘积很大,造成的(de)损失也就(jiù)很大。缩短(duǎn)开关时间,可以减小每次导通(tōng)时的损失;降低开关(guān)频率,可以减小单位时间内(nèi)的开(kāi)关次数。这(zhè)两种办法都可以减小(xiǎo)开(kāi)关损(sǔn)失。

MOS管驱动

跟双极(jí)性晶(jīng)体管相比,一般(bān)认(rèn)为使MOS管导通不需要电(diàn)流,只要GS电压高(gāo)于一定(dìng)的值,就(jiù)可以了。这个很容易做到,但是(shì),我们还需要(yào)速度(dù)。在(zài)MOS管的结构中(zhōng)可以(yǐ)看到,在GS,GD之间(jiān)存在(zài)寄生(shēng)电(diàn)容,而(ér)MOS管的驱动,实际上(shàng)就是对电容的充放(fàng)电。对电容的(de)充电需要一个电流,因为对电容充电瞬间可以(yǐ)把(bǎ)电(diàn)容看成短路,所以瞬间电流会比较大。选择/设(shè)计MOS管驱动时第一要(yào)注意的是可提供瞬间(jiān)短路电流的大小(xiǎo)。

MOS管驱动电路第二注意(yì)的是,普遍用于高端驱(qū)动的NMOS,导通时需要是栅(shān)极电压大于(yú)源(yuán)极电压。而高端(duān)驱(qū)动(dòng)的(de)MOS管导通时源(yuán)极电压与漏(lòu)极电(diàn)压(VCC)相(xiàng)同,所(suǒ)以(yǐ)这时(shí)栅极电压要比VCC大4V或10V。如果在(zài)同一个系统里,要得到比VCC大的电压,就要专门的升(shēng)压电路了。很多(duō)马达(dá)驱动(dòng)器都(dōu)集成了电荷(hé)泵,要注意的是应该 选择合(hé)适(shì)的外接电容(róng),以(yǐ)得(dé)到足够的短路(lù)电流去驱(qū)动MOS管。

上边(biān)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(ér)且(qiě)电压(yā)越高(gāo),导通速度越快(kuài),导通电阻也(yě)越小。现(xiàn)在也有导通电压更小的MOS管用(yòng)在(zài)不同的领域里(lǐ),但(dàn)在12V汽车电子系统里(lǐ),一般(bān)4V导(dǎo)通就够用了。MOS管的(de)驱动电路及其损失,可以(yǐ)参考Microchip公司的(de)AN799 Matching MOSFET Drivers toMOSFETS。讲述得很(hěn)详细,所以不打(dǎ)算多写了。

MOS管应用电路

MOS管最(zuì)显著的特性是开关特性(xìng)好,所以被(bèi)广泛应用在需要电子开关的电(diàn)路中,常(cháng)见的如开关(guān)电源和马达驱动(dòng),也(yě)有照(zhào)明调(diào)光。

二、现在的MOS驱动,有几(jǐ)个特别的应用:

1、低压应(yīng)用当使用5V电(diàn)源,由于三(sān)极管的be有(yǒu)0.7V左(zuǒ)右的压降,导致实际(jì)最终加(jiā)在gate上(shàng)的(de)电压只有4.3V。这时(shí)候,我们选用(yòng)标称gate电压4.5V的MOS管(guǎn)就存在一定的风险。同样的问题也发生在使用3V或者其他低压电(diàn)源的场合。

2、宽电压(yā)应用输入电压并不是一个固定值,它会随着时间或者其他因素而(ér)变动。这个变动导致(zhì)PWM电路提供给MOS管的(de)驱动电(diàn)压是不稳定的。为(wéi)了让MOS管在高gate电压下(xià)安全,很多MOS管内置了稳压管强行限制(zhì)gate电压的幅值。在这种情(qíng)况下,当提供(gòng)的(de)驱动电压超过稳(wěn)压管的(de)电压(yā),就会引起较大的静态(tài)功耗(hào)。同(tóng)时,如果简单(dān)的用(yòng)电阻(zǔ)分压的原理降低(dī)gate电压,就(jiù)会出现(xiàn)输入电压比(bǐ)较(jiào)高的时(shí)候,MOS管(guǎn)工作良(liáng)好,而输(shū)入(rù)电压降低的时候gate电压不(bú)足(zú),引(yǐn)起导通不够(gòu)彻底,从而增加功耗(hào)。

3、双电压应用在一些控制电路中,逻辑部分使用典(diǎn)型的(de)5V或(huò)者(zhě)3.3V数字电压(yā),而功率部分使用12V甚至更高的电压。两(liǎng)个电压采用共地(dì)方式连接(jiē)。MOS管驱动电路。这就提出一个要求,需(xū)要使用一个电路(lù),让低(dī)压侧(cè)能够有效的(de)控制高压侧的MOS管,同(tóng)时高压侧的MOS管也同样(yàng)会(huì)面对(duì)1和2中提(tí)到的问题(tí)。

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