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【硬體】電機-MOS管驅動電路詳解

2021-12-07 14:29:36 其他

MOS管,又叫絕緣柵型場效應管,屬于電壓控制電流型元件,是開關電路中的基本元件,其特點是柵極(G)的內阻極高,場效應管分為P型和N型,P型場效應管由于跨導小、閾值電壓高等原因,已經逐漸被NMOS所取代,

同時,我們知道,MOS管還分為耗盡型和增強型,在實際工程中,我們使用的只有增強型P/NMOS,因為我們肯定不希望一開始就有一個漏極電流,


寄生二極管

由于mos管本身的結構,使得源極和漏極之間會存在一個寄生二極管,其方向的判斷方法是,NMOS從源極指向漏極,PMOS反之,寄生二極管能夠防止VDD過大時擊穿MOS管(寄生二極管會率先擊穿從而把大電壓短路到地),也可以防止DS反接,(如上圖)


GS寄生電容和電阻

電容:mos真正模型中,各個極之間都存在寄生電容,但是我們最關心的莫過于GS之間的寄生電容Cgs,它會影響開關速度,我們可以輕易地想到,瞬時電流越大,我們就能越快地充滿Cgs,也就能越快地打開mos管,

電阻:由于Cgs的存在,少量的靜電就可以在GS之間產生巨大的電壓,這個電壓是非常具有破壞性的,這時候通過Rgs就可以把上面的電荷放掉,保護管子,同時它也提供偏置電壓,


柵極電阻

1.因為驅動的走線會有很強的寄生電感(電磁感應),加之之前說過,GS之間有一個寄生電容,整體呈現容性,所以他們會形成一個LC諧振電路,在外部激勵信號的影響下發生嚴重的震蕩,我們串聯一個電阻可以降低其Q值,使之迅速衰減,

2.電容和電感只會存盤能量而不會消耗能量,如果不串接一個電阻,那么驅動器的功率大部分會消耗在其內部,而無法傳達到開關管上,

3.柵極電阻能夠影響開關管的開關速度,如果柵極電阻太大,那么開關速度會顯著降低,這顯然不是我們想要的,但是如果柵極電阻太小,那么高開關速度帶來的是很大的電流電壓變化率,也就意味著強烈的干擾,


柵極二極管

調整這個可以調節MOS管的打開和關斷的速度,

二極管在脈沖下降沿時起到對柵極放電的作用,使場效應管能快速截止,減少功耗,


接地電容

主要是系統中提供瞬間電荷,抑制電流紋波和電壓尖峰(寄生電感導致的)

因為低值電容器可以快速提供一些電荷,而高值電容器可以提供大量電荷,隨時間充電,有助于減少系統中的電壓振鈴和電壓尖峰


從上漏到下源的電容

選擇約0.01uF-1uF的值,并將其盡可能靠近FET,以確保正確作業

由于采樣電阻的布局,可能GND會引入寄生電感,導致不良接地,去耦電容就無法穩定的提供電荷,而這個電容就可以解決這個問題,直接連接到BAT+,和低壓側節點,采用交流接地的概念,


未完待續...

感謝指導!

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