MOS管,推挽电路
作者:互联网
4-1
传感器转换的电信号(电压)一般很微小,需要进行信号放大,需要运算放大器
波形幅值放大,上移 下移 移相
比较器
MOS管 三极管一般用于开关电路中电流比较小的时候
传感器将模拟量转化为电信号(电压),由于电信号比较小,所以需要通过运算放大器进行电信号放大,经过一个比较器将电信号转化成方波开关信号,给开关管,控制直流有刷马达
MOS管
N型mos比P型mos管使用的多
因为N型mos管比P型mos管的开关速度快(工艺的影响 ),所以Pmos开关损耗多,发热严重
Nmos比Pmos耐压高
Nmos通过电流能力比较大
mos管内部有一个寄生二极管,当正向导通是,有D向S流过一个电流,当DS不通时,通过寄生二极管回收电流
对于Nmos和N 三极管
Nmos是输入电压Vgs 产生Ids N三极管是基极输入电流,产生Ice(一般认为,三极管基极电流Ibe为1mA,确保三极管饱和状态,对于Mos管来说,存在一个开启的阈值电压,很多阈值电压4点多V,当大于阈值,导通,否则不导通)
比如三极管的最小电流0.5ma (阈值电流),当大于0.5 饱和,小于0.5ma 放大 再小于截止状态
学会看datasheet
60V N-Channel Mosfet DS电压最大60V,正常场合用在30v的场合,要有一定的余量
当GS电压10V是,流过DS的电流可以为85A
当GS电压10v时,DS导通,此时的阻值是小于4.7m欧,当电压不合适时,可能电阻比较大,导致发热
1个g 4个D g是弱信号,电流功耗小,一个管脚就可以了,DS电流大,引脚要粗一点,所以多个并联
Vds最大电压是60V Vgs正向反向电压最大为20V
当温度25时,Id最大电流85a
当温度100 59a
如果Vgs不合适,内阻比较大,会导致MOS管发热,可能会使得通过的电流比较小
Pulsed Drain Current 瞬间电流,最大200a
最大的极温,每一个功率的温升
Vgs 阈值电压2.5v最大
ID
Ciss 输入电容
Coss 输出电容
Crss 反向电容
这几个电容很重要,衡量MOS管性能的指标
Rds越小越好,而Rds中,Rjfet是比较大的
Mos管的极间电容,
正如datasheet中所述
由于工艺问题,使的极间的分布电容是不可避免的
1.Ciss
DS是短接的,所以Cgs和Cgd是并联关系所以Ciss=Cgs+Cgd
电容充电波形
给G极加电压之后,先给分布电容充电,电容充电到阈值电压之后才会导通,所以分布电容越大,充电越慢,分布电容越小,充电越快,导通越快。
当MOS管放电是,如果Ciss大,放电也越慢,G极电压会慢慢降低,会使得Rds变大,会导致MOS管发热现象
Ciss对mos的开通和关短起着很重要的作用
2.Coss
GS 短路,同理Coss=Cdg+Cds
DS极间的电阻在G极放电是不断变化,等效电路如上
关断时,到阈值电压以下,MOS管按道理会关断(Ids为0),但是Cds分布电容存储了电压,并通过Rds进行放电。由于随着G电压降低,Rds增大,所以VDS电压呈震荡形式上升
3.Crss 反向传输电容(米勒电容)
控制电路
Vgs=15V 时,15v经过R1 经过Cgs,再经过电机到地形成一个回路。
Vg给Cgs充电,当Vcgs大于阈值电压,MOS管导通,S极的电压也为15v(和D极一样的电压),这时候R1分压,Vgs小于0,小于阈值电压,MOS管关闭,但是这时候又充电,又导通,不断轮训。
对于N型MOS管和n型三极管类似,不能放在电压端,要放在下端,mos管s极要接地,三极管发射极接地如下图
这个时候电路就可以正常工作了
这里着重说一下放电时候的情况
不同情况的放电等效电路
充电等效电路
电容进行放电,其放电等效电路
上图是不考虑平台电压的,考虑平台电压是的等效图
大于4V且MOS管没有完全导通
大于4V且MOS管完全导通,米勒电容没有了
对mos管开关电路加一个选择电路,能根据输入为高或低,控制mos管的开与关
上图用一个N三极管进行控制,R2下拉电阻,提高三极管的关断速度,R3限流(其实对于R3的作用不是很明白,后续看三极管相关知识)。
上图的电路实现了对MOS管的控制,但是当三极管基极为高,三极管导通,MOS管G极为低,MOS管关断,此时有两个回路,一个是MOS管的放电回路,Cgs电容通过R1放电,经过Q1到地,另一个回路是15V经过R4 和Q1到地电流(15/R4),但实际我们只是想让MOS管那个回路放电,而不想让15V的电源回路放电,这里可以使用阻值更大的R4降低额外的放电,但是这样会使得开通MOS管是,开通电流太小,从而使得MOS开启很慢,这个电路不合适。这个电路还有一个缺点就是充电慢,优点就是放电快
P管作为一个开关管要接在电源上端
当R3加一个高电平,Q1导通,R2上为低,所以Q2导通,此时15V通过R1给MOS管充电,这个电路能够保证充电电流比较大,比如Q2 放大倍数为100,Q1导通时,Q2基极电路大概为1mA(15/(6K8+2)),则充电电路大概100mA,这里的100不能超过Q2的最大电流.
当R3低电平,Q截止,则Q2截止,此时MOS管通过R1 R3放电,因为R3比较大,所以可以看出放电比较慢,这时候如果吧R3放小,放电变快,但是在充电是,有更多一部分电流会从R3跑掉,充电功耗变大,这是一个矛盾
综合上面两个电流的优缺点,将这两个电路进行组合就能实现既能控制,充电、放电快的电路
但是上面这个电路只是考虑到高低电压的情况,但是电压是模拟量,不是一下从高到底,或从低到高,而是连续变化的,如下电路图,假设当电压在1.5V时,Q1半导通(基极电流是ua级的),但是经过Q1放大作用,在Q1的集电极就是ma级别的,则Q2就完全导通,同理,Q4也半导通,这个时候,Q4集电极的电压可能会高一点(完全导通为0.3V),假设为1V,Q3 就会也被导通,这样,电流就处在一个Q2 和Q3同时导通的情况,热损耗很大,电路就有问题
经过对上面电路分析后继续优化电路
输入0v时,Q3关断,MOS管放电,Cgs电容的电压为15V,所以Q2 的发射极为15V,当有一个从e极流向b极的电流,Q2 导通
对上图电路输入高15V,电压会从0V持续上升到15V,在这个过程中,Q3 是逐渐导通,MOS管的Cgs电压也是从0V慢慢升高,考虑到Q3 PN节的压降,所以Vg不会大于15V,所以,Q2 的Ve总是小于Vb,所以Q2 一直都会处于反向截止状态。
同理,当输入为0V。Q3 也一直是处于截止状态
这个电路就叫推挽电路
上图20K的R1,是为了防止没有放电,栅极电阻R1,是用来限流的,如果电压直接给电容充电,可能会引发浪涌电流,所以要串一个电阻。
三极管和MOS管都可以作为开关原件,但是三极管的导通功耗比较大,MOS管是一个发展趋势。
MOS管和三极管的区别
都可以作为开关使用,三极管是流控流型,MOS管是压控压型,
如上图所示,当三极管有Ibe时,但是由于集电极断路,所以Ic没有电流,所以三极管是没有导通的,此时集电极是一个悬空的电压。
MOS管当Vgs大于0,管子导通,D极为0V
MOS管的电压有时候没有释放,所以DS导通的,可能会有问题,所以可以在G极加一个下拉电阻,防止MOS管没有放电回路,同时当出现高压静电,或者雷击,对于误导通也有好处。
三极管开关作用,是工作到饱和区,但是必须要先经过放大区
标签:推挽,MOS,导通,三极管,放电,电路,电压,电流 来源: https://blog.csdn.net/wmdshhzsmile/article/details/88652355