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MOS管基礎知識

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匿名  發(fā)表于 2023-2-27 18:20:00 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
前面章節(jié)講了MOS管的一些特性,就有一些同學留言問能不能講一下MOS管的基礎知識,我前面也說了很多有關(guān)于MOS的文章,那這一章我們還是簡單的說一下MOS管的基礎知識。
     MOS管是FET的一種,可以被制作成增強型和耗盡型,P溝道或N溝道類型,在我們開關(guān)電源設計時,一般使用的是增強型N溝道MOS和增強型P溝道這兩類MOS管,對于這兩類MOS管,我們更常見的應該是NMOS,這是因為我們在選型時都會考慮MOS的導通電阻、最大電壓、最大電流等等因素,相對于P溝道的MOS管,N溝道的MOS管導通電阻較小,且較于容易制作,所以開關(guān)電源中一般都采用NMOS。
        我們在電路圖中一般都可以看到,MOS管的漏極和源極之間有一個寄生二極管,這個二極管我們稱為體二極管,在驅(qū)動負載時,這個二極管起著很重要的作用,還有在原理圖上看不到的是MOS管的三個管腳之間有寄生電容存在,而這個寄生電容對于我們電源設計人員選擇驅(qū)動電路時會麻煩一些,但這個是由于制造工藝限制產(chǎn)生的,是無法避免的。
        對于MOS管導通,N溝道和P溝道是不一樣的,對于N溝道的MOS管,當Vgs大于一定數(shù)值就會導通,所以這類MOS管適合用于源極接地的低端驅(qū)動,只要柵極電壓達到4V或者10V就可以了;而對于PMOS管,當Vgs小于一定的數(shù)值就會導通,適合用于源極接VCC的高端驅(qū)動,雖然PMOS可以很方便的用于高端驅(qū)動,但是由于導通電阻大,價格貴、替換種類少等原因,在高端驅(qū)動中,通常還是選擇使用NMOS。
        不管是NMOS還是PMOS,導通后都有導通電阻存在,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,F(xiàn)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在導通和截止的時候,一定不是在瞬間完成的。MOS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,在這段時間內(nèi),MOS管的損失是電壓和電流的乘積,叫做開關(guān)損
失。通常開關(guān)損失比導通損失大得多,而且開關(guān)頻率越快,損失也越大。導通瞬間電壓和電流的乘積很大,造成的損失也就很大?s短開關(guān)時間,可以減小每次導通時
的損失;降低開關(guān)頻率,可以減小單位時間內(nèi)的開關(guān)次數(shù)。這兩種辦法都可以減小開關(guān)損失。
       下面,我們以一個例子來簡單說一下NMOS的工作原理:

        Vl和Vh分別是低端和高端的電源,兩個電壓可以是相同的,但是Vl不應該超過Vh。
        Q1 和Q2 組成了一個反置的圖騰柱,用來實現(xiàn)隔離,同時確保兩只驅(qū)動管Q3 和Q4 不會同時導
通。
        R2 和R3 提供了PWM電壓基準,通過改變這個基準,可以讓電路工作在PWM信號波形比較陡
直的位置。
        Q3 和Q4 用來提供驅(qū)動電流,由于導通的時候,Q3 和Q4 相對Vh和GND最低都只有一個Vce
的壓降,這個壓降通常只有 0.3V左右,大大低于 0.7V的Vce。
        R5 和R6 是反饋電阻,用于對gate電壓進行采樣,采樣后的電壓通過Q5 對Q1 和Q2 的基極產(chǎn)
生一個強烈的負反饋,從而把gate電壓限制在一個有限的數(shù)值。這個數(shù)值可以通過R5 和R6 來
調(diào)節(jié)。
        R1 提供了對Q3 和Q4 的基極電流限制,R4 提供了對MOS管的gate電流限制,也就是
Q3 和Q4 的Ice的限制。必要的時候可以在R4 上面并聯(lián)加速電容。
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