MOS 管参数解释
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。
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