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单片机驱动mos管(guǎn)电(diàn)路图

在了解5V单片机驱动mos管电(diàn)路之前(qián),先了解一下单片机驱(qū)动mos管电路图及(jí)原理(lǐ),单片(piàn)机驱(qū)动mos管电(diàn)路主要根据MOS管要驱(qū)动(dòng)什(shí)么东西,要(yào)只是一个(gè)继电器(qì)之(zhī)类的小负载的话直接用51的引脚驱动就可以,要注意(yì)电(diàn)感类(lèi)负载要加保护二极管(guǎn)和吸收缓冲,最(zuì)好(hǎo)用N沟道的MOS。

如(rú)果驱(qū)动的东西(功率)很大,(大电流、大电(diàn)压的场合(hé)),最好要(yào)做电气隔离(lí)、过流超压保护、温(wēn)度保(bǎo)护等……此(cǐ)时既要隔离传送控制信号(hào)(例如(rú)PWM信号),也要给驱(qū)动级(MOS管的(de)推动(dòng)电(diàn)路)传(chuán)送电能(néng)。常用的信号传送有PC923 PC929 6N137 TL521等至于电(diàn)能(néng)的传送可以用DC-DC模(mó)块(kuài)。如果是做产(chǎn)品的话建(jiàn)议自(zì)己搞一个(gè)建议的DC-DC,这样可以降低成本。然后MOS管(guǎn)有一种简单的驱动方(fāng)式:2SC1815+2SA1015,NPN与PNP一个用于MOS开(kāi)启驱动,一(yī)个用于MOS快速(sù)关断。
图一(yī):适(shì)合开关频率(lǜ)不高的场合,一般低于2KHz。

其中R1=10K,R2、R3大小由V+决定,V+越高,R2、R3越大,以保证电阻及三极管功耗在允许范围,同时保证R2和R3的(de)分压VPP=V+ 减10V,同时V+不能(néng)大于(yú)40V。

补充:图二(èr):适(shì)合高频大功率场合,到达(dá)100KHz没问题(tí),同时(shí)可以(yǐ)并联多(duō)个MOSFET-P管

R2、R3需要满足和图一一样的条(tiáo)件(jiàn),其实就(jiù)是图(tú)一加了级推挽,这样(yàng)就可(kě)以保证MOSFET管高速开关,上面6P小(xiǎo)电容是发射结结电容(róng)补偿电容(róng),可(kě)以改善三极管高速(sù)开关特性。

另外:MOSFET的栅极电容较大,在(zài)使用的时候应该把它(tā)当成一个容(róng)抗负载来看。

MOS管驱动(dòng)电路

在(zài)使用MOS管设(shè)计开(kāi)关电源或者马(mǎ)达(dá)驱动(dòng)电(diàn)路的时候,大部分人都会考虑MOS的导通(tōng)电(diàn)阻,最大电(diàn)压等,最大电流(liú)等,也有很多(duō)人仅仅考(kǎo)虑这些因素(sù)。这(zhè)样的电路(lù)也许(xǔ)是可以工作的,但并不是优秀的(de),作为正式的(de)产品设计(jì)也(yě)是不允许的。

MOS管(guǎn)导通特(tè)性(xìng)

导通的意(yì)思是作为开关,相当于开关闭(bì)合。

NMOS的特性:Vgs大于一定的值就会导通,适(shì)合用于源极接(jiē)地(dì)时(shí)的情况(低端驱动),只要栅极电压达到(dào)4V或(huò)10V就可(kě)以(yǐ)了。PMOS的特(tè)性:Vgs小于一定的值就(jiù)会导通(tōng),适合用于(yú)源极接VCC时的情况(高(gāo)端驱动)。但是,虽然PMOS可以很方便(biàn)地用作高端驱动(dòng),但由于导(dǎo)通电阻大,价格贵,替换种(zhǒng)类少等原因(yīn),在高端驱动(dòng)中,通常还是使用NMOS。

MOS开关管损(sǔn)失

MOS管驱动电路不管是NMOS还(hái)是PMOS,导通后都有导通电阻存在(zài),这样电(diàn)流(liú)就会在这个(gè)电(diàn)阻上消耗能量,这部(bù)分消耗(hào)的(de)能量叫做导通损耗(hào)。选择导通电阻小的MOS管会(huì)减小导通损耗。现(xiàn)在的小(xiǎo)功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右,几毫欧(ōu)的也(yě)有。

MOS在导通和截止的时(shí)候(hòu),一定不是在(zài)瞬间完成的(de)。MOS两端(duān)的电压有一个下降的过程(chéng),流过的电流有一个(gè)上升的过程(chéng),在这段(duàn)时(shí)间内,MOS管的损失是电(diàn)压和电流(liú)的乘(chéng)积,叫做开关(guān)损失。通(tōng)常开关损失比导通损失(shī)大得多,而且开关频(pín)率(lǜ)越快(kuài),损失也越大。

导通瞬(shùn)间电压和(hé)电(diàn)流的乘积很(hěn)大(dà),造成的损失也就很大(dà)。缩(suō)短开(kāi)关时间,可以减(jiǎn)小(xiǎo)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(kāi)关次数(shù)。这两种办法都(dōu)可以减小(xiǎo)开(kāi)关损失。

MOS管驱(qū)动

跟双(shuāng)极性晶体管相比,一般认(rèn)为使MOS管导通(tōng)不需(xū)要电(diàn)流,只要GS电压高(gāo)于一(yī)定的值,就可(kě)以了(le)。这个很容易(yì)做到,但是,我们还需要速度。在MOS管(guǎn)的结构中(zhōng)可以看到,在GS,GD之间存在寄(jì)生电容,而(ér)MOS管的驱动,实际上就是对电容的充放电。对电(diàn)容的充(chōng)电(diàn)需要(yào)一个(gè)电流,因为对电容充(chōng)电瞬间可以把(bǎ)电容看成短路(lù),所以瞬(shùn)间电流会比较(jiào)大。选择/设计MOS管驱动时第一要(yào)注意的是可提(tí)供瞬间短路电流的大小。

MOS管驱动电路第二注意(yì)的是,普(pǔ)遍用于高端驱动的NMOS,导(dǎo)通时(shí)需要是栅极电压大于源(yuán)极电压。而高端驱动的MOS管(guǎn)导通时源极电压与(yǔ)漏极电压(yā)(VCC)相同,所以这时栅极(jí)电压要比VCC大4V或10V。如(rú)果(guǒ)在(zài)同(tóng)一个系统里,要得到比VCC大的电(diàn)压,就要专门的升压(yā)电路了。很多马达驱动器都集成(chéng)了电(diàn)荷泵,要(yào)注意的是应(yīng)该 选择合(hé)适(shì)的(de)外接电容,以得到足够的短路电流(liú)去驱动(dòng)MOS管。

上边说(shuō)的4V或10V是常用的MOS管的导通电压(yā),设(shè)计(jì)时(shí)当然需要有一(yī)定的余量(liàng)。而且电压越高,导通速度越快,导(dǎo)通电阻也越小。现在也有导通电压更小的MOS管(guǎn)用在不同的领域里,但在(zài)12V汽车电子系统里,一(yī)般4V导通就(jiù)够用(yòng)了。MOS管的驱动电路及其损失,可以参(cān)考Microchip公司的AN799 Matching MOSFET Drivers toMOSFETS。讲(jiǎng)述得(dé)很(hěn)详细(xì),所以不打算(suàn)多写了(le)。

MOS管应(yīng)用电(diàn)路

MOS管最显著的(de)特性是开关特性好,所(suǒ)以被广(guǎng)泛应用在(zài)需要电子开关的电(diàn)路中(zhōng),常见的如(rú)开关电源和马达驱动(dòng),也有照(zhào)明(míng)调(diào)光。

二(èr)、现在的MOS驱动,有几个特别(bié)的应(yīng)用:

1、低压(yā)应(yīng)用当使用5V电源,由于三极管的be有0.7V左右的压(yā)降,导致实际最终加在(zài)gate上的电压只有(yǒu)4.3V。这时候,我们选用标称gate电压4.5V的MOS管就存在一定的风险。同样的问题也发生在(zài)使用3V或(huò)者其他低压电源的场合。

2、宽(kuān)电压应(yīng)用输入电(diàn)压并不是一(yī)个固定值,它会随着时间或者(zhě)其他因素而变动。这个变动导致PWM电路(lù)提供(gòng)给MOS管的驱动电压是不稳(wěn)定(dìng)的。为(wéi)了让MOS管在高gate电压下安全,很多MOS管内置(zhì)了(le)稳压(yā)管强行限制gate电(diàn)压的幅值。在这种情况下,当(dāng)提(tí)供的驱(qū)动(dòng)电压超过稳(wěn)压管的电压(yā),就会引起较大的静态功耗(hào)。同时,如果(guǒ)简单的用电阻分压的原理降低(dī)gate电(diàn)压,就会(huì)出(chū)现输(shū)入电(diàn)压比较高的时候,MOS管(guǎn)工作(zuò)良好,而输(shū)入电压降低的时候(hòu)gate电压(yā)不足,引(yǐn)起导通不够彻底(dǐ),从而增(zēng)加功耗。

3、双电(diàn)压应用在一些控制电路中,逻辑(jí)部分使用典(diǎn)型的5V或者3.3V数字电压,而功率部分使用(yòng)12V甚至更高的电压。两个(gè)电压采用共地方式连接。MOS管(guǎn)驱动电路。这就提出一(yī)个要求,需要使用一个(gè)电路,让低压侧能够有效的控制高压侧的MOS管,同时高压侧的MOS管也同样会面对1和2中(zhōng)提到的问题。

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