一直以來模擬電路就學(xué)的不好,好不容易把三極管了解完了,就一直沒敢碰MOSFET了,沒想到兩年后還是會(huì)遇到,不過有一句話倒是很不錯(cuò),就是技術(shù)這個(gè)東西不能太深入,否則你會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)都很簡(jiǎn)單.
(一)MOSFET管的基本知識(shí)
MOSFET是利用半導(dǎo)體表面的電場(chǎng)效應(yīng)進(jìn)行工作的,也稱為表面場(chǎng)效應(yīng)器件.它分為N溝道和P溝道兩類,其中每一類又可分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種,所謂耗盡型就是當(dāng) 時(shí),存在導(dǎo)電溝道, ,所謂增強(qiáng)型就是 時(shí),沒有導(dǎo)電溝道,即 .
以上是N溝道和P溝道MOS管的符號(hào)圖,
其相關(guān)基本參數(shù):
(1)開啟電壓Vth,指柵源之間所加的電壓, (2)飽和漏電流IDSS,指的是在VGS=0的情況下,當(dāng)VDS>|Vth|時(shí)的漏極電流稱為飽和漏電流IDSS (3)最大漏源電壓VDS (4)最大柵源電壓VGS (5)直流輸入電阻RGS 通常MOS管的漏極與源極與以互換,但有些產(chǎn)品出廠時(shí)已將源極與襯底連在一起,這時(shí)源極與漏極不能對(duì)調(diào),使用時(shí)應(yīng)該注意.下面以FDN336P的一些主要參數(shù)為例進(jìn)行介紹:
上表指出其源極與漏極之間的電壓差為20V,而且只能是S接正極,D接負(fù)極,
柵極與源極之間的最大電壓差為8V,可以反接.
源極最大電流為1.3A,由S->D流向,脈沖電流為10A
這是表示在 時(shí),VDS=-16V時(shí)的飽和漏電流,
上圖表示其開啟電壓為1.5V,并指出了其DS間導(dǎo)通電阻值.
(二)MOSFET做開關(guān)管的知識(shí)
一般來講,三極管是電流驅(qū)動(dòng)的,MOSFET是電壓驅(qū)動(dòng)的,因?yàn)槲沂怯肅PLD來驅(qū)動(dòng)這個(gè)開關(guān),所以選擇了用MOSFET做,這樣也可以節(jié)省系統(tǒng)功耗吧,在做開關(guān)管時(shí)有一個(gè)必須注意的事項(xiàng)就是輸入和輸入兩端間的管壓降問題,比如一個(gè)5V的電源,經(jīng)過管子后可能變?yōu)榱?.5V,這時(shí)候要考慮負(fù)載能不能接受了,我曾經(jīng)遇到過這樣的問題就是負(fù)載的最小工作電壓就是5V了,經(jīng)過管子后發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)工作不起來,后來才想起來管子上占了一部分壓降了,類似的問題還有在使用二極管的時(shí)候(尤其是做電壓反接保護(hù)時(shí))也要注意管子的壓降問題 開關(guān)電路原則
a. BJT三極管Transistors 只要發(fā)射極e 對(duì)電源短路 就是電子開關(guān)用法
N管 發(fā)射極E 對(duì)電源負(fù)極短路. (搭鐵) 低邊開關(guān) ;b-e 正向電流 飽和導(dǎo)通
P管 發(fā)射極E 對(duì)電源正極短路. 高邊開關(guān) ;b-e 反向電流 飽和導(dǎo)通
b. FET場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET 只要源極S 對(duì)電源短路 就是電子開關(guān)用法
N管 源極S 對(duì)電源負(fù)極短路. (搭鐵) 低邊開關(guān) ;柵-源 正向電壓 導(dǎo)通
P管 源極S 對(duì)電源正極短路. 高邊開關(guān) ;柵-源 反向電壓 導(dǎo)通
總結(jié):
低邊開關(guān)用 NPN 管
高邊開關(guān)用 PNP 管
三極管 b-e 必須有大于 C-E 飽和導(dǎo)通的電流
場(chǎng)效應(yīng)管理論上柵-源有大于 漏-源導(dǎo)通條件的電壓就 就OK
假如原來用 NPN 三極管作 ECU 氧傳感器 加熱電源控制低邊開關(guān)
則直接用 N-Channel 場(chǎng)效應(yīng)管代換 ;或看情況修改 下拉或上拉電阻
基極--柵極
集電極--漏極
發(fā)射極--源極 上面是在一個(gè)論壇上摘抄的,語言通俗,很實(shí)用,
 這是從方佩敏老師寫的文章里摘抄的一個(gè)開關(guān)電路圖,
用PMOSFET構(gòu)成的電源自動(dòng)切換開關(guān) 在需要電池供電的便攜式設(shè)備中，有的電池充電是在系統(tǒng)充電，即充電時(shí)電池不用拔下來。另外為了節(jié)省功耗，需要在插入墻上適配器電源時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換為適配器供電，斷開電池與負(fù)載的連接；如果拔掉適配器電源，系統(tǒng)自動(dòng)切換為電池供電。本電路用一個(gè)PMOSFET構(gòu)成這種自動(dòng)切換開關(guān)。
圖中的V_BATT表示電池電壓，VIN_AC表示適配器電壓。當(dāng)插入適配器電源時(shí)，VIN_AC電壓高于電池電壓（否則適配器電源就不能對(duì)電池充電），Vgs>0,MOSFET截止，系統(tǒng)由適配器供電。拔去適配器電源，則柵極電壓為零，而與MOSFET封裝在一體的施特基二極管使源極電壓近似為電池電壓，導(dǎo)致Vgs小于Vgsth，MOSFET導(dǎo)通，從而系統(tǒng)由電池供電。
上面也是從網(wǎng)上摘抄的開關(guān)電路圖.
總結(jié)以上知識(shí),在選MOSFET開關(guān)時(shí),首先選MOS管的VDS電壓,和其VGS開啟電壓,再就是ID電流值是否滿足系統(tǒng)需要,然后再考慮封裝了,功耗了,價(jià)格了之類次要一些的因素了,以上是用P溝道MOS管做的例子,N溝道的其實(shí)也是基本上一樣用的.
跟雙極性晶體管相比，一般認(rèn)為使MOS管導(dǎo)通不需要電流，只要GS電壓高于一定的值，就可以了。這個(gè)很容易做到，但是，我們還需要速度。
MOS管的三個(gè)管腳之間有寄生電容存在，這不是我們需要的，而是由于制造工藝限制產(chǎn)生的。寄生電容的存在使得在設(shè)計(jì)或選擇驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)候要麻煩一些，但沒有辦法避免。 在MOS管的結(jié)構(gòu)中可以看到，在GS，GD之間存在寄生電容，而MOS管的驅(qū)動(dòng)，實(shí)際上就是對(duì)電容的充放電。對(duì)電容的充電需要一個(gè)電流，因?yàn)閷?duì)電容充電瞬間可以把電容看成短路，所以瞬間電流會(huì)比較大。選擇/設(shè)計(jì)MOS管驅(qū)動(dòng)時(shí)第一要注意的是可提供瞬間短路電流的大小。
管是NMOS還是PMOS，導(dǎo)通后都有導(dǎo)通電阻存在，這樣電流就會(huì)在這個(gè)電阻上消耗能量，這部分消耗的能量叫做導(dǎo)通損耗。選擇導(dǎo)通電阻小的MOS管會(huì)減小導(dǎo)通損耗�，F(xiàn)在的小功率MOS管導(dǎo)通電阻一般在幾十毫歐左右，幾毫歐的也有。
MOS在導(dǎo)通和截止的時(shí)候，一定不是在瞬間完成的。MOS兩端的電壓有一個(gè)下降的過程，流過的電流有一個(gè)上升的過程，在這段時(shí)間內(nèi)，MOS管的損失是電壓和電流的乘積，叫做開關(guān)損失。通常開關(guān)損失比導(dǎo)通損失大得多，而且開關(guān)頻率越快，損失也越大。
導(dǎo)通瞬間電壓和電流的乘積很大，造成的損失也就很大�？s短開關(guān)時(shí)間，可以減小每次導(dǎo)通時(shí)的損失；降低開關(guān)頻率，可以減小單位時(shí)間內(nèi)的開關(guān)次數(shù)。這兩種辦法都可以減小開關(guān)損失。
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