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  • 在实际项目中,我们基本都用增强型mos管,分为N沟道和P...顺便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的。在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候,大部分人都会考虑MOS的...

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    在实际项目中,我们基本都用增强型mos管,分为N沟道和P沟道两种。我们常用的是NMOS,因为其导通电阻小,且容易制造。在MOS管原理图上可以看到,漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管,在驱动感性负载(如马达),这个二极管很重要。顺便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的。

    在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候,大部分人都会考虑MOS的导通电阻,最大电压等,最大电流等,也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的,但并不是优秀的,作为正式的产品设计也是不允许的。

    下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结,其中参考了一些资料,非全部原创。包括MOS管的介绍,特性,驱动以及应用电路。

    1、MOS管种类和结构

    MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET),可以被制造成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类型,但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是这两种。

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    至于为什么不使用耗尽型的MOS管,不建议刨根问底。

    对于这两种增强型MOS管,比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小,且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中,一般都用NMOS。下面的介绍中,也多以NMOS为主。

    MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在,这不是我们需要的,而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些,但没有办法避免,后边再详细介绍。

    在MOS管原理图上可以看到,漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管,在驱动感性负载(如马达),这个二极管很重要。顺便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的。

    2、MOS管导通特性

    导通的意思是作为开关,相当于开关闭合。

    NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。

    PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。

    3、MOS做开关管的知识

    一般来讲,三极管是电流驱动的,MOSFET是电压驱动的,因为我是用CPLD来驱动这个开关,所以选择了用MOSFET做,这样也可以节省系统功耗吧,在做开关管时有一个必须注意的事项就是输入和输入两端间的管压降问题,比如一个5V的电源,经过管子后可能变为了4.5V,这时候要考虑负载能不能接受了,我曾经遇到过这样的问题就是负载的最小工作电压就是5V了,经过管子后发现系统工作不起来,后来才想起来管子上占了一部分压降了,类似的问题还有在使用二极管的时候(尤其是做电压反接保护时)也要注意管子的压降问题

    开关电路原则

    a. BJT三极管

    只要发射极e 对电源短路 就是电子开关用法

    N管 发射极E 对电源负极短路. (搭铁)

    低边开关 ;b-e 正向电流 饱和导通

    P管 发射极E 对电源正极短路.

    高边开关 ;b-e 反向电流 饱和导通

    b. FET场效应管MOSFET

    只要源极S 对电源短路 就是电子开关用法

    N管 源极S 对电源负极短路. (搭铁) 低边开关 ;

    栅-源 正向电压 导通

    P管 源极S 对电源正极短路. 高边开关;

    栅-源 反向电压 导通

    总结:

    低边开关用 NPN 管

    高边开关用 PNP 管

    场效应管理论上栅-源有大于 漏-源导通条件的电压就 就OK

    假如原来用 NPN 三极管作 ECU 氧传感器 加热电源控制低边开关

    则直接用

    N-Channel场效应管代换 ;或看情况修改 下拉或上拉电阻

    基极--栅极

    集电极--漏极

    发射极--源极

    用PMOSFET构成的电源自动切换开关

    需要电池供电的便携式设备中,有的电池充电是在系统充电,即充电时电池不用拔下来。另外为了节省功耗,需要在插入墙上适配器电源时,系统自动切换为适配器供电,断开电池与负载的连接;如果拔掉适配器电源,系统自动切换为电池供电。本电路用一个PMOSFET构成这种自动切换开关。

    图中的V_BATT表示电池电压,VIN_AC表示适配器电压。当插入适配器电源时,VIN_AC电压高于电池电压(否则适配器电源就不能对电池充电),Vgs>0,MOSFET截止,系统由适配器供电。拔去适配器电源,则栅极电压为零,而与MOSFET封装在一体的施特基二极管使源极电压近似为电池电压,导致Vgs小于Vgsth,MOSFET导通,从而系统由电池供电。

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    开关电路图

    3、MOS开关管损失

    不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,这样电流就会在这个电阻上消耗能量,这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右,几毫欧的也有。

    MOS在导通和截止的时候,一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程,流过的电流有一个上升的过程,在这段时间内,MOS管的损失是电压和电流的乘积,叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多,而且开关频率越快,损失也越大。

    导通瞬间电压和电流的乘积很大,造成的损失也就很大。缩短开关时间,可以减小每次导通时的损失;降低开关频率,可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。

    4、MOS管驱动

    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。这个很容易做到,但是,我们还需要速度。

    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。

    第二注意的是,普遍用于高端驱动的NMOS,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。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。

    5、MOS管应用电路

    MOS管最显著的特性是开关特性好,所以被广泛应用在需要电子开关的电路中,常见的如开关电源和马达驱动,也有照明调光。

    6、MOS管开关总结

    以上知识,在选MOSFET开关时,首先选MOS管的VDS电压,和其VGS开启电压,再就是ID电流值是否满足系统需要,然后再考虑封装了,功耗了,价格了之类次要一些的因素了,以上是用P沟道MOS管做的例子,N沟道的其实也是基本上一样用的..

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  • 《答:MOS管开关电路是利用一种电路,是利用MOS管...AO3401就是很常用的MOS管了,特殊负载如H桥里面的双MOS驱动。有专用的驱动芯片如AO3400如果只是单个MOS管的普通驱动方式像这种增强型NMOS管直接加一个电阻限流即...

    答:MOS管开关电路是利用一种电路,是利用MOS管栅极(g)控制MOS管源极(s)和漏极(d)通断的原理构造的电路。MOS管分为N沟道与P沟道,所以开关电路也主要分为两种。本文为大家带来三种pwm驱动mos管开关电路解析。

    AO3401就是很常用的MOS管了,特殊负载如H桥里面的双MOS驱动。有专用的驱动芯片如AO3400

    如果只是单个MOS管的普通驱动方式像这种增强型NMOS管直接加一个电阻限流即可。由于MOS管内部有寄生电容有时候为了加速电容放电,会在限流电阻反向并联一个二极管。

    用于NMOS的驱动电路和用于PMOS的驱动电路

    针对NMOS驱动电路做一个简单分析:

    Vl和Vh分别是低端和高端的电源,两个电压可以是相同的,但是Vl不应该超过Vh。

    Q1和Q2组成了一个反置的图腾柱,用来实现隔离,同时确保两只驱动管Q3和Q4不会同时导通。

    R2和R3提供了PWM电压基准,通过改变这个基准,可以让电路工作在PWM信号波形比较陡直的位置。

    Q3和Q4用来提供驱动电流,由于导通的时候,Q3和Q4相对Vh和GND最低都只有一个Vce的压降,这个压降通常只有0.3V左右,大大低于0.7V的Vce。

    R5和R6是反馈电阻,用于对gate电压进行采样,采样后的电压通过Q5对Q1和Q2的基极产生一个强烈的负反馈,从而把gate电压限制在一个有限的数值。这个数值可以通过R5和R6来调节。

    最后,R1提供了对Q3和Q4的基极电流限制,R4提供了对MOS管的gate电流限制,也就是Q3和Q4的Ice的限制。必要的时候可以在R4上面并联加速电容。

    这个电路提供了如下的特性:

    1,用低端电压和PWM驱动高端MOS管。

    2,用小幅度的PWM信号驱动高gate电压需求的MOS管。

    3,gate电压的峰值限制

    4,输入和输出的电流限制

    5,通过使用合适的电阻,可以达到很低的功耗。

    6,PWM信号反相。NMOS并不需要这个特性,可以通过前置一个反相器来解决。

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  • MOS管电平转换电路 电平转换在电路设计中非常常见,因为做电路设计很多时候就像在搭积木,这个电路模块,加上那个电路模块,拼拼凑凑连起来就是一个电子产品了。而各电路模块间经常会出现电压域不一致的情况,所以...

    注:本文内容转载自微信公众号“芯片之家”,原文地址:https://blog.csdn.net/best_xiaolong/article/details/104853048?depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task&utm_source=distribute.pc_relevant.none-task

    MOS管电平转换电路

    电平转换在电路设计中非常常见,因为做电路设计很多时候就像在搭积木,这个电路模块,加上那个电路模块,拼拼凑凑连起来就是一个电子产品了。而各电路模块间经常会出现电压域不一致的情况,所以模块间的通讯就要使用电平转换电路了。

    上图是用MOS管实现的I2C总线电平转换电路,实现3.3V电压域与5V电压域间的双向通讯。挂在总线上的有3.3V的器件,也有5V的器件,通过这个电路,大家就可以愉快地玩耍聊天了。

    实物对照图如下。实物的上拉电阻用了4.7K欧姆,可以提供更大的电流驱动能力。在满足电路性能的前提下,我喜欢用阻值更大的电阻,因为功耗更低更省电。

    原理分析

    简化来看,留下I2C的一根线来分析就可以了,如下图。

     

    分四种情况:

    1、当SDA1输出高电平时:MOS管Q1的Vgs = 0,MOS管关闭,SDA2被电阻R3上拉到5V。

    2、当SDA1输出低电平时:MOS管Q1的Vgs = 3.3V,大于导通电压,MOS管导通,SDA2通过MOS管被拉到低电平。

    3、当SDA2输出高电平时:MOS管Q1的Vgs不变,MOS维持关闭状态,SDA1被电阻R2上拉到3.3V。

    4、当SDA2输出低电平时:MOS管不导通,但是它有体二极管!MOS管里的体二极管把SDA1拉低到低电平,此时Vgs约等于3.3V,MOS管导通,进一步拉低了SDA1的电压。

    注:低电平指等于或接近0V。高电平指等于或接近电源电压。所以3.3V电压域的器件,其高电平为等于或接近3.3V;5V电压域的器件,其高电平为等于或接近5V。

    具体要求看芯片的数据手册是怎么说明这个限定范围的,常见的比如说0.3倍的“芯片供电电压”以下为低电平,0.7倍的“芯片供电电压”以上为高电平。也就是说“芯片供电电压”为5V的时候,5 x 0.3 = 1.5V 以下为低电平,5 x 0.7 = 3.5V 以上为高电平。

    某一个芯片数据手册里关于高低电平的阈值范围说明

     

    注意事项

    以上是3.3V与5V之间的情况,如果换用其他电压域之间的转换,如3.3V、2.5V、1.8V等电压值的两两之间,需要注意MOS管的Vgs开启导通电压。

    给MOS管过高的Vgs会导致MOS管烧坏!给过低的Vgs会导致MOS管打不开!不同型号的MOS管这个参数值还不一样!!!

    举例:其中一个厂家生产的2N7002的数据手册,Vgs不能超过正负20V

    再来看一下,设计电路时Vgs可能设计过小的情况,下图是2N7002的数据手册: 

    举例:其中一个厂家生产的2N7002的数据手册,Vgs的开启电压为1V

     实际使用时为保证完全开启、完全导通,设计上要多预留余量,比如实际电路中Vgs起码给到1.8V。因为1.8V的设计参数接近数据手册标注的1V临界值,尤其注意用实验验证,确保万无一失。

    总结

    3.3V跟5V互转的电路已经是一个经典电路,实在是硬件设计师居家旅行、护院看家,必备良药!MOS管型号就记住用2N7002,这个型号便宜,性能久经考验,不像有些MOS管外型看起来跟2N7002一样,但实际是大功率的,有部分性能规格浪费了,有部分性能规格又不一定能满足需要,主要是还贼贵,具体其他MOS是怎样的这里就不细究啦。

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  • YH4059A高性能节锂电池充电IC是一款支持节串联锂离子电池的升压充电管理芯片, 具有完善的充电保护功能。针对不同的应用场合,芯片可以通过方便地调节外 部电阻的阻值来改变充电电流的大小。针对不同种类的...

     

     YH4059A高性能双节锂电池充电IC是一款支持双节串联锂离子电池的升压充电管理芯片,
    具有完善的充电保护功能。针对不同的应用场合,芯片可以通过方便地调节外
    部电阻的阻值来改变充电电流的大小。针对不同种类的适配器,芯片内置自适应电流调节环
    路,智能调节充电电流大小,从而防止充电电流过大而拉挂适配器的现象。该芯片将功率管
    内置从而实现较少的外围器件并节约系统成本。
    YH4059A的升压开关充电转换器的工作频率为 550KHz,最大 2A-100MA 输入充电,转换效
    率为 91%。FS4059A 输入电压为 5V,内置自适应环路,可智能调节充电电流,防止拉挂适
    配器输出可匹配所有适配器。
    YH4059A提供 ESOP8 封装(底部焊盘)。

    升压充电效率最高 91%
    充电电流外部可调
    自动调节输入电流,匹配所有适配器
    支持 LED 充电状态指示
    内置功率 MOS
    550KHz 开关频率
    输出过压,输出短路保护
    输入欠压,输入过压保护
    过温保护
    YH4059A
    锂电池充电系列
    深圳市泛海微电子有限公司 1
    ShenZhen FanHai Microelectronics Co Ltd
    概要
    应用领域 特性
    典型电路应用图
    YH4059A内部集成
    功率MOS管。
    小家电
    智能音箱
    移动电源/PD

    ●●●●●充电器

    TL:151-1803-6667

    展开全文
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    2020-03-13 14:07:01
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  • EG2104_datasheet.pdf

    2019-07-23 10:39:56
    一种双mos管驱动芯片的数据手册,是中文版有助于更好的了解这款芯片
  • 显著简化了工艺和提高了芯片的高集成度,确保片内集成的低电阻率VDN-MOS/LDPMOS (N型垂直扩散金属氧化物半导体场效应晶体/P型横向扩散金属氧化物半导体场效应晶体)高压驱动模块与低压逻辑控制模块在100V高压...
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  • 自己搭的12V 电机驱动电路设计

    千次阅读 2018-08-14 19:06:52
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    千次阅读 2018-10-25 20:06:12
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空空如也

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