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单片(piàn)机驱(qū)动mos管电路图

在了解(jiě)5V单(dān)片机驱动mos管(guǎn)电路之前,先(xiān)了解一下单片机驱动mos管电路图(tú)及原理,单(dān)片机驱动(dòng)mos管电路主要根据MOS管要驱动什么东西,要只是一个(gè)继电器(qì)之类的小负载的(de)话(huà)直接(jiē)用51的引(yǐn)脚驱(qū)动就可以,要注(zhù)意电感类(lèi)负载要加保护二极(jí)管和吸收缓冲,最好用(yòng)N沟(gōu)道的MOS。

如果驱动的东西(功(gōng)率(lǜ))很大,(大电流、大电压的场合),最好(hǎo)要(yào)做电气隔离、过(guò)流超压保护、温度保护等……此时(shí)既要隔离传送控(kòng)制信号(例(lì)如(rú)PWM信号),也(yě)要给(gěi)驱动级(MOS管的推动电路)传(chuán)送电能。常用的信号传(chuán)送有PC923 PC929 6N137 TL521等至于电(diàn)能的传(chuán)送可(kě)以用DC-DC模块。如果是做产(chǎn)品(pǐn)的话建议自己搞一个(gè)建(jiàn)议的DC-DC,这样可(kě)以降(jiàng)低成本。然后MOS管有(yǒu)一种(zhǒng)简单的驱动方式:2SC1815+2SA1015,NPN与PNP一个用(yòng)于MOS开启驱动(dòng),一个用于MOS快速关断。
图一:适合开关频率不高的场合,一(yī)般低于2KHz。

其中(zhōng)R1=10K,R2、R3大小由V+决定,V+越高,R2、R3越大,以保(bǎo)证电阻(zǔ)及三极管(guǎn)功耗(hào)在(zài)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(dà)于(yú)40V。

补(bǔ)充:图二:适合高频大(dà)功率(lǜ)场(chǎng)合,到达100KHz没问题,同时(shí)可以并联多个MOSFET-P管

R2、R3需(xū)要满足和图一一样的条件,其(qí)实就是图一加了级推挽,这(zhè)样就可(kě)以保证MOSFET管高速开关,上面6P小电容(róng)是(shì)发射结结电容补偿(cháng)电(diàn)容,可(kě)以改(gǎi)善三极管高(gāo)速开关特(tè)性。

另(lìng)外:MOSFET的栅极电容较(jiào)大,在使用的时(shí)候应该(gāi)把它当成一(yī)个容抗负载来看。

MOS管驱动电路

在(zài)使用MOS管设计开关(guān)电源或者(zhě)马达驱动(dòng)电路的时候,大部(bù)分人都会(huì)考虑MOS的导通电阻,最大电压等,最大(dà)电流等,也有很(hěn)多人仅(jǐn)仅考虑这(zhè)些因(yīn)素。这样的电路也许是可以工(gōng)作的,但并不(bú)是(shì)优秀的,作为正式的产品设计也是不允许的。

MOS管(guǎn)导通特性(xìng)

导通的意思是作为开关,相(xiàng)当于开(kāi)关闭(bì)合。

NMOS的特性:Vgs大于一定的值就会导通(tōng),适合用于源(yuán)极接地时的情况(低端驱动(dòng)),只要栅极(jí)电压达到4V或10V就(jiù)可以了(le)。PMOS的特性(xìng):Vgs小于一定(dìng)的(de)值就会导通,适合用(yòng)于源极接VCC时的情况(高端驱动)。但(dàn)是,虽然PMOS可以很方便(biàn)地用(yòng)作高端驱动,但由于导通电(diàn)阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高(gāo)端(duān)驱动中,通常还是使(shǐ)用NMOS。

MOS开(kāi)关管损失

MOS管驱(qū)动电路不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,这样(yàng)电流就会在这个电阻(zǔ)上消耗能量,这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通(tōng)电阻(zǔ)小的MOS管(guǎn)会减小导通损耗(hào)。现在的小(xiǎo)功率MOS管导通电(diàn)阻一(yī)般在几十毫(háo)欧左右,几(jǐ)毫欧的也有。

MOS在导通和截止(zhǐ)的时(shí)候,一定不是在(zài)瞬间完成的(de)。MOS两端的电压有一(yī)个下(xià)降(jiàng)的过程,流过的电流有一个上升的过程,在(zài)这段时间内,MOS管的损失(shī)是电压和电流的乘积,叫做开关(guān)损失。通常开关(guān)损(sǔn)失比导通损失大得多,而(ér)且开关频率越快(kuài),损失也越大。

导通瞬间电压和电(diàn)流的乘积很(hěn)大,造成(chéng)的(de)损(sǔn)失(shī)也就很(hěn)大(dà)。缩短(duǎn)开关时间,可以减(jiǎn)小每次导通时的损失;降低开(kāi)关(guān)频率,可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都(dōu)可以减小开(kāi)关(guān)损失。

MOS管驱动

跟双极(jí)性晶体(tǐ)管(guǎn)相比,一般认为(wéi)使(shǐ)MOS管导(dǎo)通不需(xū)要电流(liú),只要GS电压高于一(yī)定的(de)值,就可以了(le)。这个很容(róng)易做到,但(dàn)是,我们还需要速(sù)度(dù)。在MOS管的结构中(zhōng)可以(yǐ)看到,在GS,GD之间存在寄生电容,而MOS管的驱动,实际上就(jiù)是对电(diàn)容的充放电(diàn)。对电容的充(chōng)电需要一个(gè)电流,因为对电容充电瞬间(jiān)可以把电容看成短路,所以瞬间(jiān)电(diàn)流会(huì)比较(jiào)大。选择/设计MOS管驱动时第一要注意的(de)是可(kě)提供瞬间短路电流(liú)的大小。

MOS管驱(qū)动电路第(dì)二注意的是,普(pǔ)遍用于高端(duān)驱动的NMOS,导(dǎo)通时需要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的(de)MOS管导通(tōng)时源极电压与漏极电压(VCC)相同,所(suǒ)以(yǐ)这时栅(shān)极(jí)电压要比VCC大4V或10V。如果在同一个系(xì)统里,要得到比VCC大的电压,就要专门的升压电(diàn)路了。很多马达(dá)驱动器都集成了(le)电荷泵,要注(zhù)意的是应该(gāi) 选择合适的(de)外接电容,以得到足够的短路电流去驱动MOS管。

上边说的4V或10V是常用的(de)MOS管(guǎn)的导(dǎo)通(tōng)电压,设计(jì)时当然需要有一定的余量(liàng)。而且电压越高,导通速度越快,导通电阻也越小。现在也有导通电压更小的MOS管用在不同的领域(yù)里,但(dàn)在(zài)12V汽车电子(zǐ)系(xì)统里,一般4V导通就够用了。MOS管的驱动(dòng)电(diàn)路及其损失,可以参考Microchip公司的AN799 Matching MOSFET Drivers toMOSFETS。讲述得很详细,所以不(bú)打算多写了(le)。

MOS管应用电路

MOS管(guǎn)最显著(zhe)的特性是开关特性好,所以被(bèi)广泛应用在需要电(diàn)子开关的电路中,常见的如开关电(diàn)源和马达驱(qū)动,也(yě)有(yǒu)照(zhào)明调光。

二、现在的MOS驱动,有(yǒu)几个特别的应用:

1、低压(yā)应(yīng)用当使用5V电源,由于三极管的be有(yǒu)0.7V左(zuǒ)右的压降,导致实际最(zuì)终加在gate上的电压只(zhī)有4.3V。这时候,我们选(xuǎn)用标称(chēng)gate电压4.5V的MOS管就存在一(yī)定的风险。同样的问题也发(fā)生在使(shǐ)用3V或者(zhě)其他低压电源的(de)场合。

2、宽电压应用输入电压并不(bú)是一个(gè)固定值,它会随着时间或者其他因素而变动。这个变动导致PWM电路提供给MOS管(guǎn)的驱(qū)动电压是(shì)不稳定的。为了让(ràng)MOS管在高gate电压(yā)下安全,很多MOS管内置了稳(wěn)压管强行限制gate电压的幅值。在(zài)这种情况下,当提供的驱动电压超过稳压管的电(diàn)压,就会引(yǐn)起较(jiào)大的静态功耗。同时,如果简单的用(yòng)电阻分压的原理降低gate电压,就(jiù)会(huì)出(chū)现输(shū)入电压比较高的时候,MOS管工作良好,而输入电压降低的(de)时候gate电(diàn)压不足,引起导(dǎo)通不够(gòu)彻底,从而增加功耗。

3、双电压应(yīng)用在一(yī)些控制电路中(zhōng),逻辑(jí)部分(fèn)使用典型的5V或者3.3V数字电压,而功率部分使用12V甚至更(gèng)高的电压。两(liǎng)个电压采用(yòng)共(gòng)地方(fāng)式连接(jiē)。MOS管驱动(dòng)电路。这就提出一个要(yào)求,需要使用一个电路(lù),让低压侧能(néng)够(gòu)有效的控制高压侧(cè)的MOS管,同时高压侧(cè)的MOS管也同(tóng)样会面对1和2中提到(dào)的问题。

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