MOS管介绍
在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候,一般都要考虑MOS的导通电阻,最大电压等,最大电流等因素。
MOSFET管是FET的一种,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,一般主要应用的为增强型的NMOS管和增强型的PMOS管,所以通常提到的就是这两种。
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。
在MOS管内部,漏极和源极之间会寄生一个二极管。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,并且只在单个的MOS管中存在此二极管,在集成电路芯片内部通常是没有的。
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。
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),只要栅极电压达到一定电压(如4V或10V,其他电压,看手册)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。
MOS开关管损失
不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,因而在DS间流过电流的同时,两端还会有电压,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毫欧,几十毫欧左右
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,导通瞬间电压和电流的乘积很大,造成的损失也就很大。降低开关时间,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。
MOS管驱动
MOS管导通不需要电流,只要GS电压高于一定的值,就可以了。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。
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其他电压,看手册)。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。
Mosfet参数含义说明
Features:
Vds: DS击穿电压.当Vgs=0V时,MOS的DS所能承受的最大电压
Rds(on):DS的导通电阻.当Vgs=10V时,MOS的DS之间的电阻
Id: 最大DS电流.会随温度的升高而降低
Vgs: 最大GS电压.一般为:-20V~+20V
Idm: 最大脉冲DS电流.会随温度的升高而降低,体现一个抗冲击能力,跟脉冲时间也有关系
Pd: 最大耗散功率
Tj: 最大工作结温,通常为150度和175度
Tstg: 最大存储温度
Iar: 雪崩电流
Ear: 重复雪崩击穿能量
Eas: 单次脉冲雪崩击穿能量
BVdss: DS击穿电压
Idss: 饱和DS电流,uA级的电流
Igss: GS驱动电流,nA级的电流.
gfs: 跨导
Qg: G总充电电量
Qgs: GS充电电量
Qgd: GD充电电量
Td(on): 导通延迟时间,从有输入电压上升到10%开始到Vds下降到其幅值90%的时间
Tr: 上升时间,输出电压 VDS 从 90% 下降到其幅值 10% 的时间
Td(off): 关断延迟时间,输入电压下降到 90% 开始到 VDS 上升到其关断电压时 10% 的时间
Tf: 下降时间,输出电压 VDS 从 10% 上升到其幅值 90% 的时间 ( 参考图 4) 。
Ciss: 输入电容,Ciss=Cgd + Cgs.
Coss: 输出电容,Coss=Cds +Cgd.
Crss: 反向传输电容,Crss=Cgc.
总结:
N沟道的电源一般接在D,输出S,P沟道的电源一般接在S,输出D。
增强耗尽接法基本一样。
P是指P沟道,N是指N沟道。
G:gate 栅极
S:source 源极
D:drain 漏极
以RJK0822SPN的POWER MOS为例:
Drain to source voltage:VDSS漏源极电压80V
Gate to source voltage:VGSS ±20 门源电压
怎样选择MOSFET
http://blog.csdn.net/haozi_1989/article/details/6209786
为什么这个电路会烧MOS管:
http://www.360doc.com/content/10/1015/18/329103_61284716.shtml
5.MOS保护:主要是MOS的电压,电流与温度。当然就是牵扯到MOS管的选型了。MOS的耐压当然要超过电池组的电压,这是必须的。电流讲的是在通过额定电流时MOS管体上的温升了一般不超过25度的温升,个人经验值,只供参考。
MOS的驱动,也许会有的人会讲,我有用低内阻大电流的MOS管,但为何还有蛮高的温度?这是MOS管的驱动部分没有做好,驱动MOS要有足够大的电流,具体多大的驱动电流,要根据功率MOS管的输入电容来定。因此,一般的过流与短路驱动都不能用芯片直接驱动,一定要外加。在大电流(超过50A)工作时,一定要做到多级多路驱动,才能保证MOS的同一时间同一电流正常打开与关闭。因为MOS管有一个输入电容, MOS管功率,电流越大,输入电容也就越大,如果没有足够的电流,不会在短时间做出完整的控制。尤其是电流超过50A时,电流设计上更要细化,一定要做到多级多路驱动控制。这样才能保证MOS的正常过流与短路保护。
6.
http://blog.csdn.net/zhandoushi1982/article/details/5643299
9435的第四脚是开关控制,低开有效。所以电路中会根据需求用若干三极管来控制输入。1、2、3则是电压输入端,5,6,7,8是输出端。为了去掉电源的纹波干扰,一般会在R5两端并联一个贴片电容,当芯片工作时,电容接地有效滤出杂波。虽然9435后面也有电容滤波,但一般容量较小,如果容量太大,频繁开关机时由于电容放电慢,屏始终有电,开机出现显示数据时避免不了白屏或者闪屏。
7.几种MOSFET驱动电路介绍及分析
http://www.cntronics.com/public/art/artinfo/id/80017268
8.P沟道mos管作为开关的条件(GS >GS(TH))http://blog.csdn.net/zhenwenxian/article/details/7097122
P沟道mos管作为开关,栅源的阀值为-0.4V,当栅源的电压差为-0.4V就会使DS导通,如果S为2.8V,G为1.8V,那么GS=-1V,mos管导通,D为2.8V
如果S为2.8V,G为2.8V,VGSw
那么mos管不导通,D为0V,
所以,如果2.8V连接到S,要mos管导通为系统供电,系统连接到D,利用G控制。
那么和G相连的GPIO高电平要2.8-0.4=2.4V以上,才能使mos管关断,低电平使mos管导通。
如果控制G的GPIO的电压区域为1.8V,那么GPIO高电平的时候为1.8V,GS为1.8-2.8=-1V,mos管导通,不能够关断。
GPIO为低电平的时候,假如0.1V,那么GS为0.1-2.8=-2.7V,mos管导通。这种情况下GPIO就不能够控制mos管的导通和关闭。