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场效应管的开关特性,场效应管开关电源电路图

时间:2023-05-04 10:18:00 阅读:54762 作者:2991

场效应晶体管开关电路为首,对于MOS晶体管导通特性n沟道场效应晶体管开关电路的晶体管损耗MOS晶体管驱动用MOS晶体管应用电路MOSFET驱动电路,在以下方面有MOSFET驱动电路的要求。 参考应用电路芯片参考链路

前言

MOSFET是一种晶体管技术,它被许多n沟道场效果切换电路电源(SMPS )选择。 MOSFET用作主开关晶体管,用作门控整流器以提高效率。 本设计示例比较了p沟道和n沟道扩展MOSFET,以选择最适合电源APP应用的交换机。 MOSFET是最适合于许多开关电源(SMPS )的晶体管技术。 用作门控整流器时,MOSFET为主开关晶体管,兼有提高效率的作用。 选择最适合电源APP应用的开关。

由于低导通电阻(rds (导通) )和小尺寸,n沟道MOSFET在产品选择中超过了p沟道。 在降压稳压器应用中,基于栅极电压的极性、器件尺寸、串联电阻等诸多因素,使用p沟道MOSFET或n沟道MOSFET作为主要的n沟道场效应晶体管开关电路。 在同步整流器的应用中,几乎总是使用n沟道技术,因为主要是n沟道的rds (导通小于p沟道,通过向栅极施加正电压来导通)。

MOSFET大多是载流子器件,n沟道MOSFET在导电过程中有电子流动。 p沟道在导电中使用被称为空穴的正电荷。 电子的流动性是空穴的3倍。 虽然没有直接相关性,但是对于rds(on ),p信道的大小约为n信道的3倍,以便获得相等的值。 因此,n沟道的管芯尺寸更小。

n沟道场效应晶体管开关电路n沟道MOSFET在对栅极-源极端子施加适当阈值的正电压时导通; p沟道MOSFET通过施加规定的负的栅极-源极间电压而导通。

MOSFET的门控决定了其在SMPS转换器中的应用。 例如,n沟道MOSFET特别适用于基于接地的低侧开关,如升压、SEPIC、正向、绝缘反激变换器等。 在同步整流器的应用和以太网供电(Poe )输入整流器中,低侧开关也作为整流器代替二极管使用。 p沟道MOSFET最常用作输入电压小于15VDC的降压稳压器的高端开关。 根据应用,n沟道场效应晶体管开关电路的n沟道MOSFET也可以用作降压稳压器的高端开关。 这些APP应用程序需要自举电路和其他形式的高端驱动器。

使用n通道场效应晶体管开关电路和电机驱动电路时,大多数人都考虑了MOS的导通电阻、最大电压等最大电流等,但也有不少人只考虑这些因素。 这样的电路可能工作,但并不出色,也不允许作为正式的产品设计。

MOS晶体管导通特性导通相当于作为n通道场效应晶体管开关电路的开关导通。

NMOS的特性在Vgs超过一定值时导通,因此适合源极接地(低端驱动)的情况。 栅极电压达到4V或10V就可以了。

PMOS的特性适用于源极连接VCC (高端驱动),因为Vgs在低于一定值时导通。 虽然PMOS可以方便地用作高端驱动器,但由于导通电阻大、价格高、更换种类少等原因,高端驱动器通常使用NMOS。

n通道场效应晶体管开关电路的管损,无论是NMOS、PMOS,导通后都存在导通电阻,电流在该电阻下消耗能量。 这种消耗能量的一部分称为接通损失。 如果选择导通电阻小的MOS管,导通损失会变小。 现在的小功率MOS管的导通电阻一般为数十毫米欧元左右,也有数毫米欧元的。

MOS在导通和截止时,并不是一定瞬时完成。 MOS两端的电压有下降的过程,流过的电流有上升的过程。 超帅前辈,MOS管的损耗是电压和电流的乘积,叫做开关损耗。 通常,开关损耗远大于导通损耗,并且n通道场效应晶体管开关电路的频率越快,损耗也越大。

接通瞬间的电压和电流的乘积很大,所以损失也很大。 可以缩短开关时间,减小每次接通时的损失。 降低开关频率可以减少单位时间的开关次数。 这两种方法都可以减小开关损耗。

MOS管驱动与双极晶体管相比,导通MOS管不需要电流,认为GS电压高于一定值即可。 这很简单,但需要速度。

如MOS管的结构中所示,GS、GD之间存在寄生电容,MOS管的驱动,实际上是对电容的充放电。 给电容器充电需要电流。 向电容器充电可以瞬间将电容器视为短路,因此电流瞬间变大。 选择/设计MOS管驱动时首先要注意的是能够提供瞬时短路电流的大小。

第二个注意事项是高端驱动中普遍使用的NMOS在导通时栅极电压大于源极电压。 另一方面,由于高端驱动的MOS管的导通深的链状电极电压与漏极电压(VCC )相同,因此该情况下栅极电压比VCC大4V或10V。 要在同一系统中获得比VCC更大的电压,需要专用的升压电路。 许多电机驱动器都内置有电荷泵,但为了获得足够的短路电流以驱动MOS管,必须选择合适的外置电容器。

上面提到的4V和10V是常用MOS管的导通电压,设计当然需要一定的裕量。 另外,电压越高,导通速度越快,导通电阻也越小。 目前,导通电压更小的MOS被用于各个领域,但在12V汽车电子系统中,一般导通4V就足够了。

MOS管的驱动电路及其损耗可以参考Microchip公司的an 799 matchingmosfetdriverstomosfets。 因为详细叙述了,所以不打算怎么写。

MOS管应用电路MOS管的最明显的特性是开关特性好,被广泛用于需要电子开关的电路中,例如导通

关电源和马达驱动,也有照明调光。

5种常用开关电源MOSFET驱动电路解析
在使用MOSFET设计开关电源时,大部分人都会考虑MOSFET的导通电阻、最大电压、最大电流。但很多时候也仅仅考虑了这些因素,这样的电路也许可以正常工作,但并不是一个好的设计方案。更细致的,MOSFET还应考虑本身寄生的参数。对一个确定的MOSFET,其驱动电路,驱动脚输出的峰值电流,上升速率等,都会影响MOSFET的开关性能。

当电源IC与MOS管选定之后, 选择合适的驱动电路来连接电源IC与MOS管就显得尤其重要了。

MOSFET驱动电路有以下几点要求

(1)开关管开通瞬时,驱动电路应能提供足够大的充电电流使MOSFET栅源极间电压迅速上升到所需值,保证开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡。
(2)开关导通期间驱动电路能保证MOSFET栅源极间电压保持稳定且可靠导通。
(3)关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压的快速泄放,保证开关管能快速关断。
(4)驱动电路结构简单可靠、损耗小。
(5)根据情况施加隔离。

MOSFET驱动电路的要求

(1)开关管开通瞬时,驱动电路应能提供足够大的充电电流使MOSFET栅源极间电压迅速上升到所需值,保证开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡;

(2)开关管导通期间驱动电路能保证MOSFET栅源极间电压保持稳定使可靠导通;

(3)关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压的快速泄放,保证开关管能快速关断;

(4)关断期间驱动电路最好能提供一定的负电压避免受到干扰产生误导通;

(5)另外要求驱动电路结构简单可靠,损耗小,最好有隔离。

参考应用电路













芯片参考链接

https://www.infineon.com/cms/cn/product/power/mosfet/n-channel/irf640n/?redirId=108034

资料来源:http://www.kiaic.com/article/detail/965.html

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