MOSFET与MOSFET驱动电路原理及应用
mosfet驱动电路工作原理
mosfet驱动电路工作原理MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)是电子学中的一种重要的半导体元件,通常被用作开关、放大器、电压控制器等。
在应用中,MOSFET需要配合驱动电路进行控制,使得电路能够正常工作,充分发挥其功能。
本文将围绕MOSFET驱动电路的工作原理进行详细阐述。
一、MOSFET基本原理MOSFET是一种四端口晶体管,其构造包括栅极、漏极、源极和互补MOSFET洞(NMOS)或场效应管(PMOS)。
MOSFET的栅极和漏极之间有一薄的氧化层,可以控制漏极与源极间的导电通道的状态,从而实现电流的控制。
当控制电压加到栅极上时,电场使得氧化层变薄,导致漏极和源极之间的导通电路打开。
反之,当控制电压从栅极移除,氧化层变厚,电路关闭。
二、MOSFET驱动电路原理MOSFET驱动电路经常被用来控制MOSFET开关转换,以改变电路的工作状态。
MOSFET驱动电路的核心在于控制栅压,使得MOSFET的导通状况可以根据需要实时变化。
常见的MOSFET驱动电路主要包括基本共源极、基本共漏极、共射极三种类型。
1.基本共源极MOSFET驱动电路基本共源极MOSFET驱动电路是一种简单的电路方案。
其原理是利用反向二极管来限制MOSFET栅极的过高电压,防止栅极氧化层损坏。
当输入信号上升时,PN结变为正向偏置,电流通过电阻R1向上流,MOSFET的栅极电压升高,使得MOSFET导通;当输入信号下降时,PN结变为反向偏置,但此时MOSFET的电容被放电,使得MOSFET仍然保持导通状态。
2.基本共漏极MOSFET驱动电路基本共漏极MOSFET驱动电路采用共漏极放大电路作为MOSFET的驱动部分,可以大幅提高驱动能力。
当输入信号上升时,MOSFET的栅极电压升高,使得源极电压下降,共漏极电路对源极提供的电压扩大了MOSFET的驱动功率,从而更好地驱动MOSFET;当输入信号下降时,MOSFET的电容放电,使得MOSFET继续导通。
MOS原理及驱动
一、MOS管驱动电路综述在使用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。
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。
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。
功率场效应晶体管(MOSFET)特性与驱动电路研究
功率场效应晶体管(MOSFET)特性与驱动电路研究一.实验目的:1.熟悉MOSFET主要参数的测量方法2.掌握MOSEET对驱动电路的要求3.掌握一个实用驱动电路的工作原理与调试方法二.实验内容1.MOSFET主要参数:开启阀值电压V GS(th),跨导g FS,导通电阻R ds输出特性I D=f(Vsd)等的测试2.驱动电路的输入,输出延时时间测试.3.电阻与电阻、电感性质载时,MOSFET开关特性测试4.有与没有反偏压时的开关过程比较5.栅-源漏电流测试三.实验设备和仪器1.MCL-07电力电子实验箱中的MOSFET与PWM波形发生器部分2.双踪示波器3.毫安表4.电流表5.电压表四、实验线路见图2—2五.实验方法1.MOSFET主要参数测试(1)开启阀值电压V GS(th)测试开启阀值电压简称开启电压,是指器件流过一定量的漏极电流时(通常取漏极电流I D=1mA)的最小栅源电压。
在主回路的“1”端与MOS 管的“25”端之间串入毫安表,测量漏极电流I D,将主回路的“3”与“4”端分别与MOS 管的“24”与“23”相连,再在“24”与“23”端间接入电压表, 测量MOS 管的栅源电压Vgs ,并将主回路电位器RP 左旋到底,使Vgs=0。
将电位器RP 逐渐向右旋转,边旋转边监视毫安表的读数,当漏极电流I D =1mA 时的栅源电压值即为开启阀值电压V GS (th )。
读取6—7组I D 、Vgs ,其中I D =1mA 必测,填入表2—6。
(2)跨导g FS 测试双极型晶体管(GTR )通常用h FE (β)表示其增益,功率MOSFET 器件以跨导g FS 表示其增益。
跨导的定义为漏极电流的小变化与相应的栅源电压小变化量之比,即g FS =△I D /△V GS 。
典型的跨导额定值是在1/2额定漏极电流和V DS =15V 下测得,受条件限制,实验中只能测到1/5额定漏极电流值。
根据表2—6的测量数值,计算g FS 。
使用MOS管设计开关电源
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。
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。
双mos管正激隔离驱动电路
双mos管正激隔离驱动电路双MOS管正激隔离驱动电路是一种常用的隔离型电源拓扑,它采用两个MOSFET作为开关器件,通常用于高效率、高功率密度的应用中。
这种电路的工作原理是通过第一个MOSFET(称为高侧MOSFET)来控制输入电压与输出电压之间的隔离,而第二个MOSFET(称为低侧MOSFET)则用来控制负载的供电。
以下是一个基本的双MOS管正激隔离驱动电路的原理描述:1. 输入侧(高侧):输入电压通过一个整流器(如二极管)后,为高侧MOSFET提供驱动电压。
高侧MOSFET的栅极由一个驱动电路控制,该驱动电路可以产生足够快的开关信号,以控制MOSFET的导通和截止。
2. 隔离变压器:隔离变压器的高压侧连接到高侧MOSFET的源极,低压侧则连接到低侧MOSFET的栅极。
变压器的作用是实现输入与输出之间的电气隔离,同时提升或降低输出电压,以适应不同的负载需求。
3. 输出侧(低侧):低侧MOSFET的源极连接到负载,而栅极则由隔离变压器的次级绕组提供驱动信号。
当高侧MOSFET导通时,隔离变压器的初级绕组与次级绕组之间的磁链增加,从而在次级绕组中产生电动势,驱动低侧MOSFET导通,为负载供电。
当高侧MOSFET截止时,低侧MOSFET也会随之截止,切断负载的供电。
4. 驱动电路:驱动电路通常包括脉冲宽度调制(PWM)控制器,它根据负载需求生成高侧和低侧MOSFET的开关信号。
驱动电路需要提供足够的电流来快速充放电MOSFET的栅极电容,以确保开关动作的快速完成。
5. 钳位电路:为保护MOSFET不受到输入电压或负载电压的过高影响,通常会设计钳位电路,以限制MOSFET的源漏电压。
这种电路的优点包括高效率、低电磁干扰(EMI)、良好的隔离性能等。
然而,设计时需要注意的问题包括MOSFET的选择、驱动电路的设计、变压器的设计、开关频率的选择、EMI的抑制等。
为了确保电路的稳定性和可靠性,还需要考虑电路的温升控制、过流保护、过压保护等保护措施。
电力mosfet工作原理
电力mosfet工作原理
电力 MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)是一种常用的
功率开关器件,其工作原理如下:
1. 结构,电力 MOSFET由源极(S)、漏极(D)和栅极(G)
组成。
源极和漏极之间有一个N型沟道,栅极上有一层绝缘层(氧
化层)和金属栅极。
2. 导通状态,当栅极与源极之间的电压为零或负电压时,栅极
与沟道之间的绝缘层会阻止电流流动,电力 MOSFET处于截止状态,不导电。
3. 开启状态,当栅极与源极之间施加正电压时,栅极与沟道之
间的绝缘层被击穿,形成一个导电通道,电流可以从漏极流向源极,电力 MOSFET进入导通状态。
4. 控制电压,通过改变栅极与源极之间的电压,可以控制电力MOSFET的导通与截止状态。
当栅极与源极之间施加适当的正电压时,电力 MOSFET导通,可以承载较大的电流;当栅极与源极之间施加
零电压或负电压时,电力 MOSFET截止,不导电。
5. 开关特性,电力 MOSFET具有良好的开关特性,其导通电阻很小,截止时的电阻很大,能够实现高效率的功率开关。
6. 控制方式,电力 MOSFET可以通过控制栅极电压的大小和施加的电压极性来控制其导通和截止状态。
常见的控制方式包括电压控制和电流控制。
总结起来,电力 MOSFET通过栅极电压的控制来调节其导通和截止状态,实现功率开关功能。
它具有低导通电阻、高开关速度和可靠性等特点,在电力电子、电源管理、电机驱动等领域得到广泛应用。
MOS管工作原理及其驱动电路
功率场效应晶体管MOSFET1.概述MOSFET的原意是:MOS(Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体),FET(Field Effect Transistor场效应晶体管),即以金属层(M)的栅极隔着氧化层(O)利用电场的效应来控制半导体(S)的场效应晶体管。
功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS型(Metal Oxide Semiconductor FET),简称功率MOSFET(Power MOSFET)。
结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管(Static Induction Transistor——SIT)。
其特点是用栅极电压来控制漏极电流,驱动电路简单,需要的驱动功率小,开关速度快,工作频率高,热稳定性优于GTR,但其电流容量小,耐压低,一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。
2.功率MOSFET的结构和工作原理功率MOSFET的种类:按导电沟道可分为P沟道和N沟道。
按栅极电压幅值可分为;耗尽型;当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道,增强型;对于N(P)沟道器件,栅极电压大于(小于)零时才存在导电沟道,功率MOSFET 主要是N沟道增强型。
2.1功率MOSFET的结构功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示;其导通时只有一种极性的载流子(多子)参与导电,是单极型晶体管。
导电机理与小功率mos管相同,但结构上有较大区别,小功率MOS管是横向导电器件,功率MOSFET大都采用垂直导电结构,又称为VMOSFET(Vertical MOSFET),大大提高了MOSFET 器件的耐压和耐电流能力。
按垂直导电结构的差异,又分为利用V型槽实现垂直导电的VVMOSFET和具有垂直导电双扩散MOS结构的VDMOSFET(Vertical Double-diffused MOSFET),本文主要以VDMOS器件为例进行讨论。
MOSFET基本原理
Principle of MOSFET功率场效应管(Power MOSFET)也叫电力场效应晶体管,是一种单极型的电压控制器件,不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、平安工作区宽等特点。
由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz,特别适于高频化电力电子装置,如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。
但因为其电流、热容量小,耐压低,一般只适用于小功率电力电子装置。
一、电力场效应管的结构和工作原理电力场效应晶体管种类和结构有许多种,按导电沟道可分为P沟道和N沟道,同时又有耗尽型和增强型之分。
在电力电子装置中,主要应用N沟道增强型。
电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同,但结构有很大区别。
小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件,导电沟道平行于芯片外表,横向导电。
电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构,提高了器件的耐电压和耐电流的能力。
按垂直导电结构的不同,又可分为2种:V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。
电力场效应晶体管采用多单元集成结构,一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。
N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图,如图1(a)所示。
电气符号,如图1(b)所示。
电力场效应晶体管有3个端子:漏极D、源极S和栅极G。
当漏极接电源正,源极接电源负时,栅极和源极之间电压为0,沟道不导电,管子处于截止。
如果在栅极和源极之间加一正向电压U GS,并且使U GS大于或等于管子的开启电压U T,那么管子开通,在漏、源极间流过电流I D。
U GS超过U T越大,导电能力越强,漏极电流越大。
二、电力场效应管的静态特性和主要参数Power MOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性,与静态特性对应的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。
{{分页}} 1、静态特性〔1〕输出特性输出特性即是漏极的伏安特性。
mosfet工作原理
MOS晶体管也称为场效应晶体管(FET),它是集成电路中的绝缘FET。
MOS的全名是金属氧化物半导体。
具体地,该名称描述了集成电路中的MOS晶体管的结构,即,将二氧化硅和金属添加到某个半导体器件中以形成栅极。
可以切换MOS晶体管的源极和漏极,这两个都是在p型背栅中形成的n型区域。
1. MOS晶体管的工作原理MOS晶体管也称为场效应晶体管(FET),它是集成电路中的绝缘FET。
MOS的全名是金属氧化物半导体。
具体地,该名称描述了集成电路中的MOS晶体管的结构,即,将二氧化硅和金属添加到某个半导体器件中以形成栅极。
可以切换MOS晶体管的源极和漏极,这两个都是在p型背栅中形成的n型区域。
在大多数情况下,两个区域是相同的。
即使两端进行了切换,设备的性能也不会受到影响。
MOS晶体管2. MOS晶体管的工作原理-MOS晶体管的结构特性MOS晶体管的内部结构如下图所示;导通时,只有一个极性载流子(多载流子)参与导通,这是一个单极晶体管。
传导机制与低功率MOSFET的传导机制相同,但结构差异很大。
低功率MOSFET是横向导电器件。
大多数功率MOSFET采用垂直导电结构,也称为VMOSFET,可大大提高MOSFET的耐压和电流电阻。
它的主要特点是在金属栅与通道之间有一层二氧化硅绝缘层,因此具有很高的输入电阻。
当管打开时,在两个高浓度n扩散区域中形成n型导电通道。
n沟道增强型MOS晶体管必须在栅极上施加正向偏置电压,只有当栅极源极电压大于阈值电压时,才能通过导通沟道来生成n沟道MOS晶体管。
N沟道耗尽型MOSFET是指具有导通沟道而无栅极电压(栅极源极电压为零)的n沟道MOS晶体管。
3. MOS晶体管的工作原理-MOS晶体管的特性3.1mos晶体管的输入输出特性对于具有公共源极连接的电路,源极和基板通过二氧化硅绝缘层隔离,因此栅极电流为0。
当VGSMOS晶体管的特性关于3.2mos晶体管的特性作为开关元件,MOS晶体管还处于截止或导通两种状态。
解析MOSFET结构原理和特点以及其驱动电路
解析MOSFET结构原理和特点以及其驱动电路
1.概述
MOSFET的原意是:MOS(Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体),FET(Field Effect Transistor场效应晶体管),即以金属层(M)的栅极隔着氧化层(O)利用电场的效应来控制半导体(S)的场效应晶体管。
功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的
MOS型(Metal Oxide Semiconductor FET),简称功率MOSFET(Power MOSFET)。
结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管(Static Induction Transistor——SIT)。
其特点是用栅极电压来控制漏极电流,驱动电路简单,需要的驱动功率小,开关速度快,工作频率高,热稳定性优于GTR,但其电流容量小,耐压低,一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。
2.功率MOSFET的结构和工作原理
功率MOSFET的种类:按导电沟道可分为P沟道和N沟道。
按栅极电压
幅值可分为;耗尽型;当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道,增强型;对于N(P)沟道器件,栅极电压大于(小于)零时才存在导电沟道,功率MOSFET主要是N沟道增强型。
2.1功率MOSFET的结构
功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示;其导通时只有一种极性的载流子(多子)参与导电,是单极型晶体管。
导电机理与小功率mos管相同,但结构上有较大区别,小功率MOS管是横向导电器件,功率MOSFET 大都采用垂直导电结构,又称为VMOSFET(Vertical MOSFET),大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。
MOSFET的驱动保护电路的设计与应用
V0 . O 12 No3 .
电 子 设 计 工 程
E e to i sg n i e r g l cr n c De in E gn e i n
21 0 2年 2月
Fb 2 1 e .0 2
MOS E 的驱动 保护 电路 的设计 与应 用 FT
Ke r s o rMOS E y wo d :p we F T; o e n t h n p w ra d ma c i g;d v i u t r tc in c r ut i r e c r i;p oe t ic i c o
功 率 场 效 应 晶体 管 (o e S E ) 一 种 多 数 载 流 子 P nd ap lc to fp sg a p ia i n o owe OSFET i e a r t c i n i c i rM dr v nd p o e to cr u t
G O Y- n S a-e, I hn — n , H N L U iu , UXi w i L agy g C E i j o Z o
F T的 匹配 : 计 了基 于 I2 3 E 设 R 10驱 动模 块 的 M S E O F T驱 动 保 护 电路 。 电路 具 有 结 构 简 单 , 用性 强 , 该 实 响应 速度 快 等
特 点 。在 驱 动 无 刷 直流 电机 的应 用 中证 明 , 电路 驱 动 能 力及 保 护 功 能效 果 良好 。 该 关 键 词 :功 率 场 效 应 晶 体 管 ; 耗 和 匹 配 ; 动 电路 ; 护 电路 功 驱 保 中图 分 类 号 : N T6 文 献标 识 码 : A 文 章 编 号 :l7 — 2 6 2 l )3 0 6 - 3 64 6 3 (O2 0 - 19 0
mos管工作原理详细讲解
mos管工作原理详细讲解
金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是一种重要的半导体器件,广泛应用于电子设备中。
MOSFET的工作原理基于对导电通道的控制。
结构和材料
MOSFET由一个半导体基底(衬底)组成,通常是硅或氮化镓。
在基底上形成两个高度掺杂的区域(源极和漏极),其之间是一个电隔离层,称为栅极氧化物。
工作原理
MOSFET的工作原理可以分为三个基本模式:
1. 截止模式
当栅极与源极之间没有电压(VGS = 0)时,MOSFET处于截止模式。
栅极氧化物阻止电流在源极和漏极之间流动,因为没有载流子可通过导电通道。
2. 线性模式(三极管模式)
当栅极电压逐渐增加(VGS > 0)时,MOSFET进入线性模式。
在栅极氧化物和基底的界面处形成一个反型层(导电通道),允许电流在源极和漏极之间流动。
导电通道的宽度随栅极电压的增加而增长。
3. 饱和模式
当栅极电压进一步增加(VGS > Vth,阈值电压)时,MOSFET 进入饱和模式。
导电通道的宽度达到最大值,此时电流在源极和漏极之间不再受栅极电压的影响。
电流主要由漏极-源极电压(VDS)控制。
MOSFET特性
MOSFET的特性由其漏极电流-栅极电压(IDS-VGS)和漏极电流-漏极电压(IDS-VDS)的关系决定。
应用
MOSFET广泛应用于各种电子设备中,包括:数字逻辑电路
放大器
开关
电源管理
优点
MOSFET具有许多优点,包括:
高输入阻抗
低功耗
快速开关能力
易于集成
可靠性高。
高速MOSFET门极驱动电路的设计应用指南
高速MOSFET门极驱动电路的设计应用指南一、背景介绍二、设计步骤及要点1.确定MOSFET型号和工作条件:根据实际应用需求,选择合适的MOSFET型号,并确定其工作电压和电流。
这些参数将直接影响到驱动电路的设计。
2.确定驱动电源电压和电流:根据MOSFET的特性参数,选择合适的驱动电源电压和电流。
一般来说,高速应用中通常需要较高的电源电压和电流,以确保MOSFET能够迅速开关。
3.选择驱动芯片或设计驱动电路:根据以上参数,选择合适的驱动芯片或自行设计驱动电路。
常用的驱动芯片有IR2110、TC4420等,可以根据实际应用需求选择合适的芯片。
4.进行驱动电路的布局和连接:根据驱动芯片或电路设计,进行布局和连接。
注意保持短而稳定的门极连接线路,尽量减小电流环路和电磁干扰。
5.添加保护电路:考虑MOSFET的过电流、过压等保护问题,设计相应的保护电路,以确保MOSFET的安全工作。
6.进行仿真和测试:通过仿真软件进行仿真分析,验证电路设计是否满足要求。
同时,进行实际测试,检查电路的性能和稳定性。
三、高速MOSFET门极驱动电路的典型设计示例下图为一种常用的高速MOSFET门极驱动电路设计示例,以IR2110为例:[电路图]该驱动电路可实现高速的MOSFET开关控制,具有较高的转换效率和可靠性。
其中VCC为驱动电源电压,VDD为MOSFET的工作电源电压,VIN为控制信号输入端,VD为MOSFET的漏极电压,R1和R2为限流电阻,D1为反向恢复二极管。
四、设计注意事项1.选择合适的驱动芯片或自行设计驱动电路时,要充分考虑芯片的最大驱动电流和工作频率等参数,以确保其满足实际应用需求。
2.在设计驱动电路时,要注意尽量减小电流回路和电磁干扰,保持稳定的门极连接线路。
3.添加合适的保护电路,以保护MOSFET免受过电流、过压等故障的影响。
4.在设计完成后,进行仿真分析和实际测试,检查电路的性能和稳定性,并及时进行调整和改进。
MOS管工作原理和驱动电路的详细讲解
详细讲解MOSFET管驱动电路在使用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。
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。
MOS管电路工作原理及详解没有之一
MOS管电路工作原理及详解没有之一MOS管电路工作原理及详解没有之一MOS管(MOSFET)是一种主要用于电子设备中的电子器件,它是根据金属-氧化物-半导体结构工作的。
MOS管的工作原理如下:MOS管由四个区域组成:栅极(G)、漏极(D)、源极(S)和绝缘层(SiO2)。
绝缘层将栅极与漏源区隔离,只有电子在栅极上施加电压时才能从栅极穿过绝缘层进入漏源区。
当栅极施加正电压时,栅极与源极之间形成正电压差,这样形成的电场使得绝缘层下的沟道区域变得导电。
这个导电区域连接了漏极和源极,电流可以通过沟道流过。
当栅极上施加的电压为零或负电压时,栅极与源极之间形成负电压差,导致沟道区域的电场变弱或消失,沟道中没有电子流动,导致漏极和源极之间没有电流通过。
MOS管的工作原理基于半导体中的载流子(电子)的移动。
当栅极施加正电压时,电子受到栅极-源极电压的驱动,进入沟道区域并流向漏极,形成导电。
当栅极电压为零或负电压时,电子无法穿过绝缘层进入漏源区,导致没有电流通过。
MOS管有几个特点使得它在电子设备中广泛应用:1.高输入电阻:由于绝缘层的存在,栅极驱动能在非常小的电流下开启和关闭MOS管,使得MOS管具有高输入电阻,能够实现灵敏的信号调节和放大功能。
2.低功耗:在工作时,MOS管的功率损耗非常低,能够有效地降低电路的能耗。
3.高电流放大:MOS管的电流放大能力很强,能够在小电流输入下输出较大的电流。
4.高开关速度:MOS管的开关速度很快,能够在纳秒级别的时间内响应输入信号的变化。
5.可靠性好:MOS管的工作稳定性和寿命较长,能够在各种环境和工作条件下稳定工作。
总之,MOS管的工作原理是基于栅极控制沟道导电性的原理,通过栅极施加电压的变化来控制MOS管的导通与截止,实现对电流的调节和放大。
它具有高输入电阻、低功耗、高电流放大、高开关速度和可靠性好的特点,在电子设备中有广泛的应用。
n mosfet导通条件
n mosfet导通条件摘要:一、MOSFET的基本原理二、MOSFET的导通条件1.正向导通条件2.反向导通条件三、MOSFET的应用领域四、如何选择合适的MOSFET五、MOSFET的驱动电路设计六、MOSFET的故障与防护措施正文:一、MOSFET的基本原理MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)是一种广泛应用于电子电路的半导体器件。
它根据半导体材料的导电性质,分为N沟道和P沟道两种类型。
MOSFET的工作原理是利用栅极电压控制漏极电流,从而实现信号的放大和开关功能。
二、MOSFET的导通条件1.正向导通条件MOSFET在正向导通时,栅极电压大于源极电压,且栅源电压大于漏极与源极之间的夹角对应的正向电压。
此时,半导体材料中的电子空穴对被激活,形成电流,实现导通。
2.反向导通条件MOSFET在反向导通时,栅极电压小于源极电压,此时栅源电压小于漏极与源极之间的夹角对应的正向电压。
此时,栅极与漏极之间的绝缘层上的电荷积累,形成一个电场,使得半导体材料中的电子空穴对发生复合,不产生电流,实现截止。
三、MOSFET的应用领域MOSFET在现代电子设备中有着广泛的应用,如电源管理、放大器、电机驱动、无线通信等。
它具有高输入阻抗、低失真、低功耗等优点,成为各种电子设备的关键器件。
四、如何选择合适的MOSFET选择合适的MOSFET需要考虑以下因素:1.漏极电流:根据电路需求选择合适的电流容量。
2.栅极电压:要确保栅极电压与电路工作电压相匹配。
3.开关速度:根据电路的频率要求选择合适的开关速度。
4.导通电阻:选择较低的导通电阻可以降低功耗和减小热量产生。
5.安全工作区:确保MOSFET在工作过程中不会超过其安全工作区。
五、MOSFET的驱动电路设计MOSFET的驱动电路设计主要包括以下几个部分:1.驱动器:驱动器是连接MOSFET栅极的电路,用于提供足够的驱动电压和电流。
2.隔离元件:为了保护MOSFET免受过高电压和电流的冲击,需要在驱动器和MOSFET之间加入隔离元件。
mosfet外围驱动电路器件的解释
mosfet外围驱动电路器件的解释MOSFET外围驱动电路器件解释:
MOSFET外围驱动电路器件是一种用于驱动金属氧化物半导体场效
应晶体管(MOSFET)的电路器件。
MOSFET是一种常见的半导体器件,广泛应用于电子设备中的功率放大、开关和调节电路中。
MOSFET外围驱动电路器件的主要功能是将输入信号转换为适当的
电压和电流,以控制MOSFET的导通和截止。
它通常由多个部分组成,包括信号源、电流源、输入电阻和电容。
信号源是驱动电路器件的输入端,通常由信号发生器或其他电子设
备提供电信号输入。
电流源是用于产生适当的电流,以确保MOSFET
在工作范围内稳定可靠地工作。
输入电阻根据信号源的输出特性和MOSFET的输入阻抗匹配,以确保输入信号能够有效驱动MOSFET。
电容则用于提供对输入信号的滤波和储存。
MOSFET外围驱动电路器件的工作原理是将输入信号通过合适的电
路组成将其转换为适当的电压和电流,以满足MOSFET的工作要求。
通过输入信号的变化,驱动电路器件可以控制MOSFET的导通和截止,从而实现电路的开关和调节功能。
MOSFET外围驱动电路器件是一种用于驱动MOSFET的电路器件,它能够将输入信号转换为适当的电压和电流,以控制MOSFET的工作
状态。
它在电子设备中起着重要作用,广泛应用于功率放大、开关和
调节电路中。
mos磁隔离驱动电路
mos磁隔离驱动电路
MOS磁隔离驱动电路是一种常见的电路设计,用于将输入信号与输出信号进行隔离,以保护输入信号源和输出负载。
它常用于控制高功率负载或在高电压环境中进行信号传输。
MOS磁隔离驱动电路通常由两个部分组成:输入部分和输出部分。
输入部分通常由一个MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)组成,用于接收输入信号并将其转换为电流信号。
这个MOSFET通常被称为输入MOSFET。
输出部分通常由另一个MOSFET组成,用于将输入信号转换为输出信号。
这个MOSFET通常被称为输出MOSFET。
输出MOSFET的源极连接到负载,而漏极连接到电源。
输入MOSFET和输出MOSFET之间通过磁隔离器隔离。
磁隔离器通常由一个磁性材料制成,如铁氧体或硫酸铁。
它可以通过磁场将输入信号传递给输出MOSFET,而不直接连接它们。
MOS磁隔离驱动电路的工作原理是,当输入信号改变时,输入MOSFET的导通状态也会改变。
这导致输出MOSFET的导通状态也会改变,从而改变输出信号。
由于输入MOSFET和输出MOSFET之间存在磁隔离,输入信号和输出信号之间的电流不会直接流动,从而保护输入信号源和输出负载。
总结起来,MOS磁隔离驱动电路是一种将输入信号与输出信号进行隔离的电路设计,通过使用磁隔离器将输入信号传递给输出信号。
它常用于控制高功率负载或在高电压环境中进行信号传输。
怎样正确连接并使用MOSFET
怎样正确连接并使用MOSFET MOSFET (金属-氧化物-半导体场效应晶体管) 是一种常用的功率半导体器件,广泛应用于电子和电力系统中。
本文旨在向读者介绍如何正确地连接和使用MOSFET。
一、MOSFET的连接方式及原理MOSFET一般有三个引脚:源极 (Source)、栅极 (Gate) 和漏极(Drain)。
连接MOSFET之前,我们需要了解不同类型的MOSFET和其连接方式。
1. N沟道MOSFET (N-Channel MOSFET)N沟道MOSFET使用N型衬底,其中电流主要是由电子流动而产生。
在常见的N沟道MOSFET连接方式中,源极连接至负极,栅极连接至控制信号源,漏极连接至负载电路。
2. P沟道MOSFET (P-Channel MOSFET)P沟道MOSFET使用P型衬底,其中电流主要是由空穴流动而产生。
在常见的P沟道MOSFET连接方式中,源极连接至正极,栅极连接至控制信号源,漏极连接至负载电路。
在连接MOSFET时,应仔细阅读器件手册以确保正确连接不同引脚。
错误的连接方式可能导致器件烧毁或工作异常。
二、使用MOSFET的注意事项为了正确使用MOSFET并确保其可靠性和效率,以下是一些需要注意的事项:1. 电压和电流限制在使用MOSFET时,应确保输入信号的电压和电流在规定范围内。
超过器件额定值可能造成损坏或不可预测的结果。
2. 静态和动态参数了解和考虑静态及动态参数对MOSFET性能的影响是至关重要的。
静态参数包括开关阈值电压、漏极电流等,而动态参数包括开关速度和功率损失等。
3. 瞬态保护MOSFET容易受到静电放电等瞬态事件的损害。
为了保护MOSFET并延长其寿命,应使用适当的瞬态保护措施,如瞬态电压抑制器或电磁干扰滤波器等。
4. 散热和温度控制在高功率应用中,MOSFET可能会产生大量热量。
因此,必须提供足够的散热措施,例如风扇或散热器,以确保器件工作温度在安全范围内。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
MOSFET与MOSFET驱动电路原理及应用
下面是我对MOS FET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。
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。
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。
右图是这两种MOS管的符号。
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。
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。
下图是MOS管的构造图,通常的原理图中都画成右图所示的样子。
(栅极保护用二极管有时不画)
MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在,如图所示。
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,在MOS管的驱动电路设计时再详细介绍。
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,使用与源极接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。
下图是瑞萨2SK3418的Vgs电压和Vds电压的关系图。
可以看出小电流时,Vgs达到4V,DS间压降已经很小,可以认为导通。
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,因而在DS间流过电流的同时,两端还会有电压(如2SK3418特性图所示),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。
下图是MOS管导通时的波形。
可以看出,导通瞬间电压和电流的乘积很大,造成的损失也就很大。
降低开关时间,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。
MOS管的驱动电路及其损失,可以参考Microchip公司的AN799 Matching MOSFET Drivers to MOSFETs。
讲述得很详细,所以不打算多写了。
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。
这三种应用在各个领域都有详细的介绍,这里暂时不多写了。
以后有时间再总结。