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心血分享-MOS管開關電源選擇及原理應用

  一般情況下普遍用于高端驅動的MOS管,導通時需要是栅極電壓大于源極電壓。而高端驅動的MOS管導通時源極電壓與漏極電壓(VCC)相同,是以這時栅極電壓要比VCC大4V或10V。如果在同一個系統裡,要得到比VCC大的電壓,就要專門的升壓電路了。

  很多馬達驅動器都內建了電荷泵,要注意的是應該選擇合适的外接電容,以得到足夠的短路電流去驅動MOS管。

  MOS管是電壓驅動,按理說隻要栅極電壓到到開啟電壓就能導通DS,栅極串多大電阻均能導通。但如果要求開關頻率較高時,栅對地或VCC可以看做是一個電容,對于一個電容來說,串的電阻越大,栅極達到導通電壓時間越長,MOS處于半導通狀态時間也越長,

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  在半導通狀态内阻較大,發熱也會增大,極易損壞MOS,是以高頻時栅極栅極串的電阻不但要小,一般要加前置驅動電路的。下面就讓立深鑫電子帶領大家一起去認識MOS管開關的基礎知識。

  一、MOS管原理

  1、MOS管種類和結構:

  MOS管是FET的一種(另一種是JFET),可以被制造成增強型或耗盡型,P溝道或N溝道共4種類型,但實際應用的隻有增強型的N溝道MOS管和增強型的P溝道MOS管,是以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是這兩種。

  至于為什麼不使用耗盡型的MOS管,不建議刨根問底。

  對于這兩種增強型MOS管,比較常用的是NMOS管。原因是導通電阻小,且容易制造。是以開關電源和馬達驅動的應用中,一般都用NMOS管.下面的介紹中,也多以NMOS為主。

  2、MOS管導通特性:

  導通的意思是作為開關,相當于開關閉合。

  NMOS管的特性,Vgs大于一定的值就會導通,适合用于源極接地時的情況(低端驅動),隻要栅極電壓達到4V或10V就可以了。

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  PMOS管的特性,Vgs小于一定的值就會導通,适合用于源極接VCC時的情況(高端驅動)。但是,雖然PMOS管可以很友善地用作高端驅動,但由于導通電阻大,價格貴,替換種類少等原因,在高端驅動中,通常還是使用NMOS管

  3、MOS開關管損失:

  不管是NMOS管還是PMOS管,導通後都有導通電阻存在,這樣電流就會在這個電阻上消耗能量,這部分消耗的能量叫做導通損耗。選擇導通電阻小的MOS管會減小導通損耗。現在的小功率MOS管導通電阻一般在幾十毫歐左右,幾毫歐的也有。

  MOS管在導通和截止的時候,一定不是在瞬間完成的。MOS管兩端的電壓有一個下降的過程,流過的電流有一個上升的過程,在這段時間内,MOS管的損失是電壓和電流的乘積,叫做開關損失。通常開關損失比導通損失大得多,而且開關頻率越快,損失也越大。

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  導通瞬間電壓和電流的乘積很大,造成的損失也就很大。縮短開關時間,可以減小每次導通時的損失;降低開關頻率,可以減小機關時間内的開關次數。這兩種辦法都可以減小開關損失。

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