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  • 本文介绍的是采用双极性晶体管的基准电源电路图
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  • 双极性晶体管相比,一般认为使MOS管导通不需要电流,只要GS电压高于一定的值,就可以了。因此很多人忽视了mos管的驱动,今天就由电子元器件行业的领军人物立深鑫电子跟大家谈谈关于mos管驱动的那些事。 在MOS管的...

      跟双极性晶体管相比,一般认为使MOS管导通不需要电流,只要GS电压高于一定的值,就可以了。因此很多人忽视了mos管的驱动,今天就由电子元器件行业的领军人物立深鑫电子跟大家谈谈关于mos管驱动的那些事。

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      在MOS管的结构中可以看到,在GS,GD之间存在寄生电容,而MOS管的驱动,实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流,因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路,所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。

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      第二注意的是,普遍用于高端驱动的NMOS管,导通时需要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压(VCC)相同,所以这时栅极电压要比VCC大4V或10V。如果在同一个系统里,要得到比VCC大的电压,就要专门的升压电路了。

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      很多马达驱动器都集成了电荷泵,要注意的是应该选择合适的外接电容,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MOS管的导通电压,设计时当然需要有一定的余量。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管用在不同的领域里,但在12V汽车电子系统里,一般4V导通就够用了。

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  • 驱动篇 -- BJT晶体管应用

    千次阅读 2020-02-08 13:47:36
    驱动篇 – BJT晶体管应用 感谢阅读本文,在接下来很长的一段时间里,我将陆续分享项目实战经验。...晶体三极管中有两种带有不同极性电荷的载流子参与导电,故称之为双极性晶体管(BJT),又称半导体三...

    驱动篇 – BJT晶体管应用
    感谢阅读本文,在接下来很长的一段时间里,我将陆续分享项目实战经验。从电源、单片机、晶体管、驱动电路、显示电路、有线通讯、无线通信、传感器、原理图设计、PCB设计、软件设计、上位机等,给新手综合学习的平台,给老司机交流的平台。所有文章来源于项目实战,属于原创。

    一、原理介绍
    晶体三极管中有两种带有不同极性电荷的载流子参与导电,故称之为双极性晶体管(BJT),又称半导体三极管。
    以NPN为例进行说明:
    在这里插入图片描述
    1、截止区。其特征是发射结电压小于开启电压且集电结反向偏置,对于共射电路,Ube≤Uon且Uce>Bbe,此时,Ib=0,Ic≈0;
    2、饱和区。其特征是发射结电压大于开启电压且集电结正向偏置,对于共射电路,Ube>Uon且Uce<Bbe,此时,随着Ib的增大,Ic增大不多或基本不变;
    3、放大区。其特征是发射结电压大于开启电压且集电结反向偏置,对于共射电路,Ube>Uon且Uce≥Ube,此时,Ic=βIb。

    二、应用说明
    实际应用时,晶体管常作开关使用,放大电路使用集成电路。
    此时,晶体管工作在截止区与饱和区。
    截止区,Ic≈0,此时,P=IcUce很小;
    饱和区,Uce深度饱和电压很小,P=Ic
    Uce相对也很小。

    三、项目实战
    BJT晶体管是流控型器件,小电流控制大电流,与MOS管不同的是,晶体管的驱动电流Ib很小,对驱动源的要求很低,通常,单片机的IO口可以直接驱动。
    BJT晶体管工作在饱和区时,尽管Uce很小,如果Ic很大,发热还是蛮大,所以,常用作小功率器件驱动与大功率MOS管的前级驱动。
    1、驱动蜂鸣器
    在这里插入图片描述
    说明:BUZ为高电平,蜂鸣器工作。

    2、与PMOS组成电源开关
    在这里插入图片描述
    3、图腾柱驱动电路
    在这里插入图片描述
    工作说明:
    1、PWM为高电平,Q4导通,Q3截止,U8的寄生电容Cgs通过Q2与R6放电,U8关闭;
    2、PWM为低电平,Q4截止,Q2截止,12V电压通过Q3给U8的寄生电容Cgs充电,U8导通;
    3、R3为限流电阻,避免Cgs的充放电电流过大;
    4、R6的作用:Cgs放电时,通过Q2与放电,只能放到0.7V左右,加上R6,就可以放到0V,确保关闭MOS;
    5、此电路可以用于有刷直流电机的PWM调速;

    三、小结
    BJT晶体管是驱动电路常用的开关型器件,应用时需要让晶体管工作在截止与深度饱和区。
    BJT晶体管涉及的知识点很多,本文只是简要的介绍了下,仅仅起到抛砖引玉的作用,日后设计过程中,需要不断的总结经验,沟通交流,以达到真正的理解,灵活运用。

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    在这里插入图片描述

    作者:刘杰,软硬件技术10年,全职提供技术开发与技术服务、生产支持等。

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    转载于:http://www.zlg.cn/ipc/article/detail/id/521.html
     
    晶体管+上拉电阻

    通过双极性晶体管,集电极由上拉电阻接到电源,输入的高电平的电压值就是电源电压值。以MiniARM核心板与GPRS模块为例,如图 1所示:

    图1 晶体管电平转换电路

    当GPRS模块TXD为高电平时,由于Q1的Ve=Vb,三极管截止,上拉电阻R1将MiniARM的RXD拉高到高电平;

    当GPRS模块TXD为低电平时,由于Q1的Ve < Vb,三极管导通,MiniARM的RXD被晶体管Q1拉低到0.1V+Uce的低电平;

    当MiniARM的TXD为高电平时,由于Q2的Ve>Vb,三极管截止,上拉电阻R5将GPRS模块的RXD拉到高电平;

    当MiniARM的TXD为低电平时,由于Q2的Ve < Vb,三极管导通,GPRS模块的RXD被晶体管Q2拉低到0.1V+Uce的低电平。

    在选择集电极上拉电阻的阻值时,需要考虑输入的通信速率和上拉电阻上的电流消耗。减小上拉电阻阻值,可以提高通信速度,获取更短的开关时间,但却增大了低电平时电阻上的电流消耗。增大电阻阻值,开关时间延长,通信速度降低。

    MOS管+上拉电阻

    采用MOSFET器件实现电平转换,该设计方法跟方法3相似。

    图2 MOSFET电平转换电路

    当GPRS模块TXD为高电平时,由于Ugs=0,NMOS截止,上拉电阻将MiniARM的RXD拉高到高电平;

    当GPRS模块TXD为低电平时,由于Ugs>0,Uds>0,NMOS导通,MiniARM的RXD会得到电压值为0.1V+Uds的低电平。

    此外,使用该电路需要注意:

    • 1.VDD_EXT≤VCC_MCU
    • 2.MiniARM的低电平门限应大于NMOS管压降+0.1V。
    • 3.Vgs≤VDD_EXT
    • 4.Vds≤VCC_MCU
    • 5.74xHCT系列芯片(3.3V转5V)

    兼容5V TTL电平的CMOS器件,都可以用作3.3V转5V的电平转换芯片。这是由于3.3V CMOS的电平刚好和5V TTL电平兼容(如图 3所示)。采用这种方法可选择廉价的74xHCT系列的芯片来实现与TTL兼容。

    图3 5V与3.3V阈值电压
    专用电平转换芯片

    采用专用的电平转换芯片(如74LVC16245、SN74LVC1T45、SN74LVC2T45)。通过电平转换芯片,能够使在芯片所能承受的不同电压节点之间进行灵活的双向电平转换。该方法具有较高的灵活性,但成本较高。

    MiniARM工控核心板具有强大的功能和可靠的稳定性,通过选用该系列核心板进行产品开发,可以使得用户的产品开发流程更短、开发的产品更具可靠。其简要描述如下表所示。

    产品描述:
    • MiniARM M283(7) (邮票孔);
    • 主频454MHz,双CAN、双网口、6串口;
    • 工作温度-40℃ ~ +85℃;
    • 电磁兼容达工业4级;
    • 双系统架构设计;
    • 支持WinCE、Linux操作系统;
    产品描述:
    • MiniARM M3352核心板(插母);
    • 主频800MHz,双CAN、双网口、6串口;
    • 工作温度-40℃ ~ +85℃;
    • 电磁兼容达工业4级;
    • 双系统架构设计;
    • 支持WinCE、Linux操作系统;
    产品描述:
    • MiniARM M3352核心板 (邮票孔);
    • 主频800MHz,双CAN、双网口、6串口;
    • 工作温度-40℃ ~ +85℃;
    • 电磁兼容达工业4级;
    • 双系统架构设计;
    • 支持WinCE、Linux操作系统。

    转载于:https://www.cnblogs.com/tureno/articles/7223315.html

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  • 6个IGBT管(绝缘栅双极性晶体管)V1~V6构成三相逆变桥,把直流电逆变成频率和电压任意可调的三相交流电。 1 变频器内部主电路 二、均压电阻和限流电阻 1中,滤波电容器C1和C2两端各并联了一个电阻,是...

    一、内部主电路结构

    采用“交-直-交”结构的低压变频器,其内部主电路由整流和逆变两大部分组成,如图1所示。

    从R、S、T端输入的三相交流电,经三相整流桥(由二极管D1~D6构成)整流成直流电,电压为UD。电容器C1和C2是滤波电容器。6个IGBT管(绝缘栅双极性晶体管)V1~V6构成三相逆变桥,把直流电逆变成频率和电压任意可调的三相交流电。

    「硬见小百科」变频器内部主电路详解

     

    图1 变频器内部主电路

    二、均压电阻和限流电阻

    图1中,滤波电容器C1和C2两端各并联了一个电阻,是为了使两只电容器上的电压基本相等,防止电容器在工作中损坏(目前,由于技术的进步,低压(380V)变频器的电解电容大多数可以不需要串联使用了)。

    在整流桥和滤波电容器之间接有一个电阻R和一对接触器触点KM,其缘由是:变频器刚接通电源时,滤波电容器上的电压为0V,而电源电压为380V时的整流电压峰值是537V,这样在接通电源的瞬间将有很大的充电冲击电流,有可能损坏整流二极管;另外,端电压为0的滤波电容器会使整流电压瞬间降低至0V,形成对电源网络的干扰。

    为了解决上述问题,在整流桥和滤波电容器之间接入一个限流电阻R,可将滤波电容器的充电电流限制在一个允许范围内。但是,如果限流电阻R始终接在电路内,其电压降将影响变频器的输出电压,也会降低变频器的电能转换效率,因此,滤波电容器充电完毕后,由接触器KM将限流电阻R短接,使之退出运行。

    三、主电路的对外连接端子

    各种变频器主电路的对外连接端子大致相同,如图2所示。其中,R、S、T是变频器的电源端子,接至交流三相电源;U、V、W为变频器的输出端子,接至电动机;P+是整流桥输出的+端,出厂时P+端与P端之间用一块截面积足够大的铜片短接,当需要接入直流电抗器DL时,拆去铜片,将DL接在P+和P之间;P、N是滤波后直流电路的+、-端子,可以连接制动单元和制动电阻;PE是接地端子。

    「硬见小百科」变频器内部主电路详解

     

    图2 主电路对外连接端子

    四、变频系统的共用直流母线

    电动机在制动(发电)状态时,变频器从电动机吸收的能量都会保存在变频器直流环节的电解电容中,并导致变频器中的直流母线电压升高。如果变频器配备制动单元和制动电阻(这两种元件属于选配件),变频器就可以通过短时间接通电阻,使再生电能以热方式消耗掉,称做能耗制动。

    当然,采取再生能量回馈方案也可解决变频调速系统的再生能量问题,并可达到节约能源的目的。而标准通用PWM变频器没有设计使再生能量反馈到三相电源的功能。如果将多台变频器的直流环节通过共用直流母线互连,则一台或多台电动机产生的再生能量就可以被其他电动机以电动的方式消耗吸收。或者,在直流母线上设置一组一定容量的制动单元和制动电阻,用以吸收不能被电动状态电动机吸收的再生能量。若共用直流母线与能量回馈单元组合,就可以将直流母线上的多余能量直接反馈到电网中来,从而提高系统的节能效果。

    综上所述,在具有多台电动机的变频调速系统中,选用共用直流母线方案,配置一组制动单元、制动电阻和能量回馈单元,是一种提高系统性能并节约投资的较好方案。

    图3所示为应用比较广泛的共用直流母线方案,该方案包括以下几个部分。

    「硬见小百科」变频器内部主电路详解

     

    图3 变频器的公用直流母线

    1.三相交流电源进线

    各变频器的电源输入端并联于同一交流母线上,并保证各变频器的输入端电源相位一致。图3中,断路器QF是每台变频器的进线保护装置。LR是进线电抗器,当多台变频器在同一环境中运行时,相邻变频器会互相干扰,为了消除或减轻这种干扰,同时为了提高变频器输入侧的功率因数,接入LR是必须的。

    2.直流母线

    KM是变频器的直流环节与公用直流母线连接的控制开关。FU是半导体快速熔断器,其额定电压可选700V,额定电流必须考虑驱动电动机在电动或制动时的最大电流,一般情况下,可以选择额定负载电流的125%。

    3.公共制动单元和(或)能量回馈装置

    回馈到公共直流母线上的再生能量,在不能完全被吸收的情况下,可通过共用的制动电阻消耗未被吸收的再生能量。若采用能量回馈装置,则这部分再生能量将被回馈到电网中,从而提高节能的效率。

    4.控制单元

    各变频器根据控制单元的指令,通过KM将其直流环节并联到共用直流母线上,或是在变频器故障后快速地与共用直流母线断开。

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    云创硬见是国内最具特色的电子工程师社区,融合了行业资讯、社群互动、培训学习、活动交流、设计与制造分包等服务,以开放式硬件创新技术交流和培训服务为核心,连接了超过30万工程师和产业链上下游企业,聚焦电子行业的科技创新,聚合最值得关注的产业链资源, 致力于为百万工程师和创新创业型企业打造一站式公共设计与制造服务平台。

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双极性晶体管电路图