MOS原理及驱动
功率mos管工作原理与几种常见驱动电路图
功率mos管工作原理与几种常见驱动电路图
功率MOSFET的工作原理
截止:漏源极间加正电源,栅源极间电压为零。
P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏,漏源极之间无电流流过。
导电:在栅源极间加正电压UGS,栅极是绝缘的,所以不会有栅极电流流过。
但栅极的正电压会将其下面P区中的空穴推开,而将P区中的少子电子吸引到栅极下面的P区表面当UGS大于UT(开启电压或阈值电压)时,栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度,使P型半导体反型成N型而成为反型层,该反型层形成N沟道而使PN结J1消失,漏极和源极导电。
几种MOSFET驱动电路介绍及分析
一. 不隔离的互补驱动电路
图7(a)为常用的小功率驱动电路,简单可靠成本低。
适用于不要求隔离的小功率开关设备。
图7(b)所示驱动电路开关速度很快,驱动能力强,为防止两个MOSFET管直通,通常串接一个0.5~1小电阻用于限流,该电路适用于不要求隔离的中功率开关设备。
这两种电路特点是结构简单。
功率MOSFET属于电压型控制器件,只要栅极和源极之间施加的电压超过其阀值电压就会导通。
由于MOSFET存在结电容,关断时其漏源两端电压的突然上升将会通过结电容在栅源两端产生干扰电压。
常用的互补驱动电路的关断回路阻抗小,关断速度较快,但它不能提供负压,故抗干扰性较差。
为了提高电路的抗干扰性,可在此种驱动电路的基础上增加一级有V1、V2、R组成的电路,产生一个负压,电路原理图如图8所示。
当V1导通时,V2关断,两个MOSFET中的上管的栅、源极放电,下管的栅、源极充电,即上管关断,下管导通,则被驱动的功率管关断;反之V1关断时,V2导通,上管导通,。
无刷电机mos管工作原理
无刷电机mos管工作原理
无刷电机是一种使用电子换向技术而不是机械换向的电机。
它
们通常使用MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)来控制电流
流向电机的不同相位。
以下是MOSFET在无刷电机中的工作原理:
1. 基本原理,MOSFET是一种场效应晶体管,由栅极、漏极和
源极组成。
通过在栅极上施加电压,可以控制漏极和源极之间的电流。
在无刷电机中,多个MOSFET被用于控制电流的流向和大小,从
而驱动电机的转动。
2. 换向控制,无刷电机需要在不同的转子位置和速度下改变相
位电流的方向。
MOSFET被用来实现这种换向控制。
当电机需要换向时,控制器会相应地改变MOSFET的通断状态,从而改变电流的流向,使电机保持旋转。
3. PWM调速,此外,MOSFET还可以通过脉冲宽度调制(PWM)
来控制电机的转速。
通过改变PWM信号的占空比,可以改变MOSFET
导通和截止的时间,从而控制电机的平均电流,进而控制电机的转速。
4. 保护功能,MOSFET还可以提供一些保护功能,例如过流保护和过压保护。
当电机工作时,MOSFET可以监测电流和电压,并在超出设定范围时切断电路,以保护电机和驱动电路不受损坏。
总的来说,MOSFET在无刷电机中起着至关重要的作用,它们通过控制电流的流向和大小,实现了无刷电机的高效、精确的控制,同时也提供了对电机的保护功能。
这些特性使得无刷电机在许多领域得到广泛应用,如电动工具、电动汽车、航空航天等领域。
MOS管工作原理及其驱动电路
MOS管工作原理及其驱动电路MOS管(金属-氧化物-半导体场效应管)是一种广泛应用于电子电路中的半导体器件。
它的工作原理基于PN结和增强型场效应晶体管(JFET)的特性,但却具有更高的输入阻抗、更低的功耗和更好的高频特性。
MOS管由三个主要组成部分构成:栅极(G),漏极(D)和源极(S)。
在工作原理方面,MOS管的栅极主要用于控制漏极和源极之间的电流流动,而这个控制过程在固有电荷的作用下进行。
MOS管具有两种不同的工作方式:增强型和耗尽型。
增强型MOS管是最常用的类型,在没有栅极电压的情况下,其通道是关闭的。
通过施加正向栅极电压,源极到漏极之间的电流流动开始增加。
电流的增加程度取决于施加的栅极电压。
耗尽型MOS管则是通过施加负向栅极电压来控制电流的,其工作原理与增强型相似,只是电压的极性相反。
为了对MOS管进行驱动,需要合适的驱动电路。
驱动电路主要包括电源、信号发生器、输入阻抗匹配电路和输出驱动电路。
在驱动电路中,其中最重要的是输入信号的幅度和频率与MOS管的特性进行匹配。
在MOS管的驱动电路中,输入信号通常通过信号发生器提供。
信号发生器的输出通常是一个方波或脉冲信号,其幅度和频率需要与MOS管的特性相匹配。
信号发生器的输出通过输入阻抗匹配电路来匹配MOS管的输入阻抗,以确保输入信号的准确传递。
输入阻抗匹配电路通常包括电阻、电容和电感等元件,用于提供合适的输入阻抗。
电阻和电容用于匹配信号发生器和MOS管之间的阻抗,而电感则用于提供必要的补偿和滤波。
输出驱动电路用于提供足够的功率和电流来驱动MOS管的栅极。
输出驱动电路通常包括驱动晶体管和功率放大器等元件。
驱动晶体管用于放大输入信号,并通过功率放大器将信号放大成足够的功率和电流来驱动MOS 管的栅极。
总之,MOS管是一种重要的半导体器件,其工作原理基于PN结和增强型场效应晶体管。
为了驱动MOS管,需要合适的驱动电路来匹配输入信号和MOS管的特性。
输入信号通过信号发生器和输入阻抗匹配电路进行匹配,而输出驱动电路则提供足够的功率和电流来驱动MOS管的栅极。
MOS管电路工作原理及详解
MOS管电路工作原理及详解MOS管,全称金属氧化物半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor),是一种重要的半导体器件,广泛应用于各种电路中,如放大、开关和逻辑电路等。
其工作原理和详解如下。
MOS管是一种固态电子器件,由金属栅、氧化物绝缘层和半导体管道构成。
工作时,栅极的电势可以控制管道中的电流流动。
当栅极电压Vgs为零,即不施加任何电压时,MOS管处于截止状态,不导电。
当施加正电压到栅极,即Vgs > 0时,形成一个正电场,吸引电子进入通道,导致N型沟道中电子增加,电荷密度增加,电流开始流动,MOS管进入导通状态。
而当施加负电压到栅极,即Vgs < 0时,形成一个负电场,把放在绝缘氧化物界面的电子吸引到栅极区域,减少沟道中电子数目,导致电流减小,MOS管进入截止状态。
因此,通过改变栅极电压,可以控制MOS管的导电特性。
MOS管有两种类型:P型MOS(PMOS)和N型MOS(NMOS)。
在PMOS 中,栅极为N型半导体,通道为P型半导体;而在NMOS中,栅极为P型半导体,通道为N型半导体。
两种类型的MOS管具有不同的导通方式。
对于PMOS,当栅极电压为负值(Vgs < 0),P型沟道会形成一个电子空穴击穿区域,通道中的电子将被拉入空穴区域,电流减小。
而当栅极电压为正值(Vgs > 0),击穿区域的电子将会被驱逐回通道,创造一个恢复的电子空穴区域,电流增加。
所以,PMOS管的导通与栅极电压是相反的。
对于NMOS,当栅极电压为负值(Vgs < 0),P型沟道中的电子将被排斥到源极区域,通道被堵塞,电流减小。
而当栅极电压为正值(Vgs > 0),电子将被吸引到沟道并形成导电路径,电流增加。
因此,NMOS的导通与栅极电压是一致的。
MOS管的导通特性由其工作区域决定,通常可分为三个区域:截止区、饱和区和线性区。
MOS管电路工作原理及详解
MOS管电路工作原理及详解在电子电路的世界里,MOS 管(MetalOxideSemiconductor FieldEffect Transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)是一种极其重要的元件。
它的性能卓越,应用广泛,从简单的电子设备到复杂的集成电路,都能看到MOS 管的身影。
为了更好地理解和运用MOS 管,我们需要深入探究其电路工作原理。
MOS 管主要有两种类型:增强型和耗尽型。
增强型 MOS 管又分为N 沟道增强型和 P 沟道增强型;耗尽型 MOS 管同样分为 N 沟道耗尽型和 P 沟道耗尽型。
在实际应用中,增强型 MOS 管更为常见。
先来说说 N 沟道增强型 MOS 管的结构。
它由一块 P 型半导体作为衬底,在上面扩散两个高浓度的 N 型区,分别作为源极(S)和漏极(D)。
在源极和漏极之间的衬底表面覆盖一层很薄的二氧化硅绝缘层,然后在绝缘层上沉积一层金属铝,形成栅极(G)。
当栅极电压为零时,源极和漏极之间没有导电沟道,MOS 管处于截止状态。
当在栅极和源极之间加上正向电压(VGS),并且 VGS 超过一定的阈值电压(VT)时,在靠近栅极下方的 P 型半导体表面会形成一个N 型导电沟道。
此时,若在漏极和源极之间加上电压(VDS),就会有电流(IDS)从漏极流向源极,MOS 管处于导通状态。
而且,IDS的大小与 VGS 和 VDS 都有关系。
在 VGS 一定的情况下,当 VDS 较小时,IDS 随 VDS 线性增加,MOS 管工作在电阻区。
随着 VDS 的增大,靠近漏极一端的导电沟道会变窄,这种现象被称为沟道夹断。
当 VDS 增加到使得沟道在漏极一端刚好夹断时,称为预夹断状态。
继续增大 VDS,夹断区会延长,而IDS 基本保持不变,MOS 管工作在恒流区。
P 沟道增强型 MOS 管的工作原理与 N 沟道增强型 MOS 管类似,只是所加电压的极性相反。
再谈谈 MOS 管在电路中的应用。
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。
mos管的工作原理与应用
MOS管的工作原理与应用1. 什么是MOS管金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),简称MOS管,是一种常用的半导体器件。
MOS管主要由金属、氧化物和半导体构成,其工作原理是通过调节栅极电压来控制源极和漏极之间的电流通断关系。
2. MOS管的组成结构MOS管的基本结构包括源极(Source),漏极(Drain)以及栅极(Gate)。
源极和漏极是由N型或P型半导体材料构成的区域,而栅极则是由金属和氧化物构成的。
3. MOS管的工作原理MOS管的工作原理与栅极电压相关。
当栅极电压低于阈值电压时,MOS管处于截止状态,不导通电流;当栅极电压高于阈值电压时,MOS管进入放大状态,导通电流。
这是因为栅极电压改变了漏极-源极间的电场,从而控制了耗尽层的形成与消失,使得电流通断发生变化。
4. MOS管的应用领域MOS管由于具有体积小、功耗低、开关速度快等优势,广泛应用于电子器件中。
以下是一些常见的应用领域:4.1 逻辑门电路MOS管常被用于构建逻辑门电路,如与门、或门、非门等。
逻辑门电路是计算机中基本的逻辑单元,用于实现数字逻辑运算。
4.2 放大器MOS管的放大特性使其被广泛应用于放大器电路中。
MOS管可以通过调节栅极电压来控制电流的放大倍数,可以实现信号的放大功能。
4.3 开关电路MOS管作为开关器件,常被用于各种开关电路中。
通过调节栅极电压,可以快速开关电流,实现电路的切换。
4.4 模拟电路由于MOS管具有高输入阻抗、低输出阻抗的特点,常用于模拟电路中,如运放电路、滤波电路等。
4.5 电源管理MOS管在电源管理中发挥着重要作用。
通过控制MOS管的导通与截止状态,可以实现对电源的开关与调整,能有效控制设备的功耗。
4.6 高频电路MOS管的快速响应速度和低损耗特性,使其成为高频电路中重要的组成部分。
如射频功放、无线通信等领域都需要采用MOS管。
4.7 电源开关MOS管的开关特性使其被广泛应用于电源开关中。
电机驱动-MOS管H桥原理
场效应管电机驱动-MOS管H桥原理-------happinessxiao 所谓的H 桥电路就是控制电机正反转的。
下图就是一种简单的H 桥电路,它由2 个P型场效应管Q1、Q2 与2 个N 型场效应管Q3、Q3 组成,所以它叫P-NMOS 管H 桥。
桥臂上的4 个场效应管相当于四个开关,P 型管在栅极为低电平时导通,高电平时关闭;N 型管在栅极为高电平时导通,低电平时关闭。
场效应管是电压控制型元件,栅极通过的电流几乎为“零”。
正因为这个特点,在连接好下图电路后,控制臂1 置高电平(U=VCC)、控制臂2 置低电平(U=0)时,Q1、Q4 关闭,Q2、Q3 导通,电机左端低电平,右端高电平,所以电流沿箭头方向流动。
设为电机正转。
控制臂1 置低电平、控制臂2 置高电平时,Q2、Q3 关闭,Q1、Q4 导通,电机左端高电平,右端低电平,所以电流沿箭头方向流动。
设为电机反转。
当控制臂1、2 均为低电平时,Q1、Q2 导通,Q3、Q4 关闭,电机两端均为高电平,电机不转;当控制臂1、2 均为高电平时,Q1、Q2 关闭,Q3、Q4 导通,电机两端均为低电平,电机也不转,所以,此电路有一个优点就是无论控制臂状态如何(绝不允许悬空状态),H 桥都不会出现“共态导通”(短路),很适合我们使用。
(另外还有4 个N 型场效应管的H 桥,内阻更小,有“共态导通”现象,栅极驱动电路较复杂,或用专用驱动芯片,如MC33883,原理基本相似,不再赘述。
)下面是由与非门CD4011 组成的栅极驱动电路,因为单片机输出电压为0~5V,而我们小车使用的H 桥的控制臂需要0V 或7.2V 电压才能使场效应管完全导通,PWM 输入0V 或5V时,栅极驱动电路输出电压为0V 或7.2V,前提是CD4011 电源电压为7.2V。
切记!!故CD4011 仅做“电压放大”之用。
之所以用两级与非门是为了与MC33886 兼容。
两者结合就是下面的电路:调试时两个PWM 输入端其中一个接地,另一个悬空(上拉置1),电机转为正常。
mos工作原理及详解
mos工作原理及详解哎呀,今天咱们来聊聊MOS工作原理。
这东西可真是个宝贝,虽然听起来有点高深,但其实也没有那么复杂。
你要知道,MOS就是金属氧化物半导体,它在电子设备中可谓是个“顶梁柱”。
想想你手里的手机、电脑,里面全靠它们来“撑场子”。
咱们先从MOS的结构说起,嘿,那结构可是有点意思哦。
MOS其实由三部分组成,源极、漏极和栅极。
听起来像个搞笑的三人组对吧?源极就像大厨房的水龙头,漏极就像排水管,栅极呢,则是个聪明的小门卫,专门控制水流的进出。
想象一下,如果没有这小门卫,水流想来就来,想走就走,那就乱了套。
栅极可不是普通的门卫,它可厉害了,借助电压来控制源极和漏极之间的电流。
你要是给栅极施加个电压,这小门卫就打开了,电流嗖的一下就流过来了。
再说说电流吧,它就像一群小精灵,源源不断地从源极跑到漏极。
如果电压不够,门卫就会把电流拦住,门口就静悄悄的,没有一丝动静。
哈哈,这是不是有点像你请客吃饭,如果不够钱,门卫可就把你挡在门外了。
说到这,咱们得提一提MOS的工作模式。
通常情况下,有增强型和耗尽型。
增强型就像个热情的小伙子,只要给点电压就开始工作,越给越欢。
耗尽型嘛,稍微有点矜持,得先有电流才能开工。
是不是感觉这俩像极了两种性格的人,一个开朗大方,一个内敛沉稳。
再来聊聊应用,MOS的身影无处不在。
比如说,家里的冰箱、洗衣机,甚至汽车,里面都少不了它们。
那些可爱的电动玩具,背后也少不了MOS的功劳。
你想呀,要是没有它,大家的生活可真是得打回石器时代,啥都没法用。
想象一下,早上起床还得用手摇磨豆浆,那日子简直不能忍!说到这里,咱们得提提它的优点。
MOS工作时功耗低,速度快,真是个“经济适用男”。
这让很多设计师爱不释手,谁不想在有限的空间里搞点大事情呢?它还耐高温,抗干扰,这简直就是电子设备的小超人。
就算是再复杂的电路,MOS都能轻松搞定,真是个全能选手。
不过,事情也不是全是美好。
嘿,缺点也有,比如容易受损,特别是静电。
mos管控制原理(一)
mos管控制原理(一)Mos管控制原理什么是Mos管Mos管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)是一种常用的半导体器件,用于放大和开关电路。
它由金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)构成,常用于数字和模拟电路中。
Mos管的工作原理Mos管的核心部分是一个绝缘栅层(Insulated Gate),它隔离了导体栅极和半导体的P-N结。
在MOSFET中,栅极控制着导电路径,通过改变栅极电压来改变导通和截止状态。
Mos管的工作原理可以分为以下几个步骤:1.导通状态:当栅极电压高于阈值电压时,栅极电场强大到足以吸引N型沟道中的自由电子,形成导电通道。
这时,Mos管处于导通状态,电流可以从源极流向漏极。
2.截止状态:当栅极电压低于阈值电压时,栅极控制电场不足以形成导电通道,自由电子无法流动。
Mos管处于截止状态,电流无法从源极流向漏极。
3.阈值电压控制:阈值电压是栅极电压的一个关键点,控制Mos管的导通和截止状态。
高于阈值电压,Mos管导通;低于阈值电压,Mos管截止。
Mos管的应用数字电路应用Mos管在数字电路中被广泛使用。
由于其开关速度快、功耗低,可以实现高频率的信号处理和数据传输。
同时,Mos管也可作为逻辑门的构建单元,如与门、或门和非门等,实现复杂的逻辑功能。
模拟电路应用Mos管在模拟电路中也有重要的应用。
由于Mos管具有可变电压-电流特性,可作为信号放大器、运算放大器和开关电路等。
此外,Mos管的输入电容小、噪声低,适合用于放大弱信号和高频信号的处理。
电源管理Mos管在电源管理中发挥着重要的作用。
通过调整栅极电压,可以控制Mos管的导通和截止状态,达到节能和保护电路的目的。
例如,通过PWM调制控制Mos管导通的时间比例,实现电源的高效变换和节能。
集成电路Mos管的小尺寸和计算机控制能力,使它成为集成电路中的主要组成部分。
通过在同一芯片上集成多个Mos管,可以实现复杂的电路功能,并大大减小电路的体积和功耗。
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。
详解mos管原理及几种常见失效分析
详解mos管原理及⼏种常见失效分析 mos管是⾦属(metal)—氧化物(oxide)—半导体(semiconductor)场效应晶体管,或者称是⾦属—绝缘体(insulator)—半导体。
mos管的source和drain是可以对调的,他们都是在P型backgate中形成的N型区。
在多数情况下,这个两个区是⼀样的,即使两端对调也不会影响器件的性能。
这样的器件被认为是对称的。
mos管—⼯作原理 mos管的⼯作原理(以N沟道增强型mos场效应管)它是利⽤VGS来控制“感应电荷”的多少,以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况,然后达到控制漏极电流的⽬的。
在制造管⼦时,通过⼯艺使绝缘层中出现⼤量正离⼦,故在交界⾯的另⼀侧能感应出较多的负电荷,这些负电荷把⾼渗杂质的N区接通,形成了导电沟道,即使在VGS=0时也有较⼤的漏极电流ID。
当栅极电压改变时,沟道内被感应的电荷量也改变,导电沟道的宽窄也随之⽽变,因⽽漏极电流ID随着栅极电压的变化⽽变化。
详解mos管原理及⼏种常见失效分析 mos管—N型/P型 mosFET可以分成增强型和耗尽型,每⼀种⼜可以分成N沟道和P沟道。
不过现实中,耗尽型的类型很少,⽽P沟道也⽐较少,最多的就是N沟道增强型mosFET,也就是增强型N-mosFET。
⼤部分mos管的外观极其类似,常见的封装种类有TO252,TO220,TO92,TO3,TO247等等,但具体的型号有成千上万种,因此光从外观是⽆法区分的。
对于不熟悉型号,经验⼜⽐较少的⼈来说,⽐较好的⽅法就是查器件的datasheet(pdf格式,⼀般是英⽂),⾥⾯会详细告诉你,它的类型和具体参数,这些参数对于你设计电路极有⽤。
我们区分类型,⼀般就是看型号,⽐如IRF530,IRF540,IRF3205,IRPF250等这些都是很常见的增强型N-mosFET,⽽对应的IRF9530,IRF9540就是增强型P-mosFET,耗尽型的两种,我⾄今还没在实际电路中看到过具体的器件。
MOS管工作原理及其驱动电路
MOS管工作原理及其驱动电路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。
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。
MOS管工作原理详细讲解
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管的工作原理及应用
MOS管的工作原理及应用1. 工作原理MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)是一种常见的场效应晶体管。
它由金属、氧化物和半导体构成,具有很高的输入电阻和低的功耗。
MOS管是微电子器件中的重要组成部分,被广泛应用于各类电子设备中。
MOS管的工作原理基于场效应。
当施加在栅极上的电场发生变化时,MOS管的电导率也会相应变化。
栅极电极上的电场通过通过绝缘层(氧化层)作用于半导体,改变了半导体内部的载流子浓度,从而调节了电流的大小。
2. MOS管的结构MOS管由三个主要部分组成:栅极(Gate),漏极(Drain)和源极(Source)。
栅极隔离氧化层和半导体之间,栅极上施加的电压用于控制通道中的电流。
漏极和源极用于引出MOS管的输出电流。
MOS管的结构布局如下:•栅极:控制着MOS管通道的导电性。
•绝缘层:位于栅极和半导体之间的氧化层,阻止了电荷的流动。
•通道:由半导体材料构成,通过栅极电场控制,调节电流的流动。
•漏极:将输出电流引出。
•源极:提供输入电流。
3. MOS管的类型根据不同的加工工艺和应用需求,MOS管可以分为多种类型,其中最常见的有以下几种:1.NMOS(N型金属-氧化物-半导体):NMOS管中通道是由N型半导体材料构成的。
2.PMOS(P型金属-氧化物-半导体):PMOS管中通道是由P型半导体材料构成的。
3.CMOS(混合金属-氧化物-半导体):CMOS兼具NMOS和PMOS的特性,能够实现复杂的逻辑功能。
4. MOS管的应用MOS管由于其性能优越和低功耗的特点,在电子领域有广泛的应用。
以下列举了一些常见的应用场景:1.数字集成电路(Digital Integrated Circuits):MOS管用于构成数字逻辑门、寄存器、存储器和微处理器等核心部件。
CMOS技术在数字集成电路中得到了广泛的应用。
2.模拟集成电路(Analog Integrated Circuits):MOS管也可以用于构成各种模拟电路,如放大器、振荡器和滤波器等。
主板mos管开关工作原理
主板mos管开关工作原理
主板mos管开关工作原理,是指主板上面的mos管在电路中
起到开关作用的原理。
mos管是一种半导体器件,它由p型和
n型半导体材料组成,具有高阻抗、低漏电流、低电压驱动等
特点,是现代电子设备中常用的开关元件之一。
mos管的工作原理是基于场效应的,它的导通状态是由栅极电
压来控制的。
当栅极电压为正值时,会在n型半导体中形成一个电子气体,使得通道处的电阻降低,从而使得mos管导通;当栅极电压为零或负值时,电子气体消失,通道处的电阻增加,mos管截止。
在主板电路中,mos管通常被用作开关元件来控制电流的流通。
例如,在电源模块中,mos管可以被用来开关电源输出,以达
到节能的目的;在CPU供电模块中,mos管可以被用来控制CPU的供电电压和电流,以达到调节CPU性能和功耗的目的。
mos管的开关速度非常快,可以达到纳秒级别,因此在高频率
电路中也经常被使用。
同时,mos管还具有较高的工作温度范
围和较好的抗辐射性能,在航空航天、军事等领域也得到了广泛的应用。
总之,主板mos管开关工作原理是基于场效应的,通过控制栅极电压来实现导通和截止的切换。
它具有高速、低功耗、高温抗辐射等特点,在现代电子设备中扮演着重要的角色。
mos管隔离驱动芯片,频率100k
mos管隔离驱动芯片,频率100k摘要:一、引言1.介绍mos 管隔离驱动芯片2.说明芯片的频率为100k二、mos 管隔离驱动芯片的工作原理1.隔离驱动芯片的作用2.mos 管的工作原理3.隔离驱动芯片与mos 管的结合三、100k 频率的意义1.频率对驱动芯片性能的影响2.100k 频率在实际应用中的优势四、mos 管隔离驱动芯片的应用领域1.电源管理2.工业控制3.通信设备五、结语1.总结mos 管隔离驱动芯片的特点2.展望其在未来的发展前景正文:一、引言mos 管隔离驱动芯片是一种广泛应用于电子设备中的芯片,它具有驱动能力强、隔离效果好等特点。
本文将围绕mos 管隔离驱动芯片展开,重点介绍其工作原理、100k 频率的意义以及应用领域。
二、mos 管隔离驱动芯片的工作原理1.隔离驱动芯片的作用隔离驱动芯片的主要作用是将输入信号与输出信号进行隔离,以减小输入信号对输出信号的影响,从而提高系统的稳定性和可靠性。
2.mos 管的工作原理MOS 管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金属- 氧化物- 半导体场效应晶体管)是一种半导体器件,通过栅极电压来控制源漏电流的大小。
它具有输入阻抗高、输出阻抗低、开关速度快等特点。
3.隔离驱动芯片与mos 管的结合隔离驱动芯片与mos 管的结合,可以充分发挥两者的优势。
隔离驱动芯片为mos 管提供隔离作用,使得mos 管能够更好地工作;而mos 管则以其强大的驱动能力,保证了隔离驱动芯片的性能。
三、100k 频率的意义1.频率对驱动芯片性能的影响频率是驱动芯片性能的一个重要指标。
频率越高,驱动芯片的传输速度就越快,能够处理的信号频率范围就越宽。
2.100k 频率在实际应用中的优势100k 的频率在实际应用中具有很大的优势。
例如,在电源管理领域,100k 的频率可以实现更高效、更稳定的电源输出;在工业控制领域,100k 的频率可以提高控制精度和响应速度;在通信设备领域,100k 的频率可以实现更高速的数据传输。
mos稳压电路原理及应用
mos稳压电路原理及应用一、引言稳压电路是电子电路中常见的一种电源电路,其作用是保持电源输出的稳定,使电压波动幅度较小。
MOS稳压电路是一种常用的稳压电路,具有结构简单、稳定可靠、成本低廉等优点,在各种电子设备中得到广泛应用。
本文将介绍MOS稳压电路的原理及其应用。
二、MOS稳压电路的原理MOS稳压电路是利用MOS管的特性来实现稳压功能的电路。
MOS管是一种金属氧化物半导体场效应管,它具有三个电极:栅极、漏极和源极。
MOS稳压电路一般由一个MOS管和若干个电阻、电容等元件组成。
MOS稳压电路的工作原理是通过调整MOS管的栅极电压来控制漏极电流,从而实现对输出电压的稳定控制。
当输入电压发生变化时,稳压电路会自动调整栅极电压,使得输出电压保持在设定的稳定值。
三、MOS稳压电路的应用MOS稳压电路具有稳定性好、响应速度快、功耗低等优点,因此在各种电子设备中得到广泛应用。
以下是MOS稳压电路的几个常见应用场景:1. 电源稳压:MOS稳压电路可以用于电源的稳定输出,保证电子设备正常工作。
例如,手机、电脑等设备中的电源稳压电路,常采用MOS稳压电路来实现。
2. 信号放大:MOS稳压电路也可以用于信号放大电路中,保证信号的稳定性和可靠性。
例如,音频放大器、视频放大器等设备中常采用MOS稳压电路来提供稳定的电压信号。
3. 电压参考:MOS稳压电路还可以用于电压参考电路中,提供一个稳定的参考电压。
例如,模拟电路中的比较器、AD转换器等,需要一个稳定的参考电压来进行信号处理。
4. 电子仪器:MOS稳压电路也广泛应用于各种电子仪器中,如示波器、信号发生器等。
通过稳定的输出电压,保证仪器的准确度和可靠性。
四、MOS稳压电路的优缺点MOS稳压电路具有以下优点:1. 结构简单:MOS稳压电路由少量的元件组成,结构简单,易于实现和调整。
2. 稳定可靠:MOS稳压电路通过调整栅极电压来实现稳压功能,输出电压稳定可靠。
3. 成本低廉:MOS稳压电路采用的元件成本较低,制造成本也较低。
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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。
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。
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。
二、现在的MOS驱动,有几个特别的应用1、低压应用当使用5V电源,这时候如果使用传统的图腾柱结构,由于三极管的be有0.7V左右的压降,导致实际最终加在gate上的电压只有4.3V。
这时候,我们选用标称gate电压4.5V的MOS 管就存在一定的风险。
同样的问题也发生在使用3V或者其他低压电源的场合。
2、宽电压应用输入电压并不是一个固定值,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管的驱动电压是不稳定的。
为了让MOS管在高gate电压下安全,很多MOS管内置了稳压管强行限制gate电压的幅值。
在这种情况下,当提供的驱动电压超过稳压管的电压,就会引起较大的静态功耗。
同时,如果简单的用电阻分压的原理降低gate电压,就会出现输入电压比较高的时候,MOS 管工作良好,而输入电压降低的时候gate电压不足,引起导通不够彻底,从而增加功耗。
3、双电压应用在一些控制电路中,逻辑部分使用典型的5V或者3.3V数字电压,而功率部分使用12V甚至更高的电压。
两个电压采用共地方式连接。
这就提出一个要求,需要使用一个电路,让低压侧能够有效的控制高压侧的MOS管,同时高压侧的MOS管也同样会面对1和2中提到的问题。
在这三种情况下,图腾柱结构无法满足输出要求,而很多现成的MOS驱动IC,似乎也没有包含gate电压限制的结构。
三、相对通用的电路电路图如下:图1 用于NMOS的驱动电路图2 用于PMOS的驱动电路这里只针对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。
在设计便携式设备和无线产品时,提高产品性能、延长电池工作时间是设计人员需要面对的两个问题。
DC-DC转换器具有效率高、输出电流大、静态电流小等优点,非常适用于为便携式设备供电。
目前DC-DC转换器设计技术发展主要趋势有:(1)高频化技术:随着开关频率的提高,开关变换器的体积也随之减小,功率密度也得到大幅提升,动态响应得到改善。
小功率DC-DC转换器的开关频率将上升到兆赫级。
(2)低输出电压技术:随着半导体制造技术的不断发展,微处理器和便携式电子设备的工作电压越来越低,这就要求未来的DC-DC变换器能够提供低输出电压以适应微处理器和便携式电子设备的要求。
这些技术的发展对电源芯片电路的设计提出了更高的要求。
首先,随着开关频率的不断提高,对于开关元件的性能提出了很高的要求,同时必须具有相应的开关元件驱动电路以保证开关元件在高达兆赫级的开关频率下正常工作。
其次,对于电池供电的便携式电子设备来说,电路的工作电压低(以锂电池为例,工作电压2.5~3.6V),因此,电源芯片的工作电压较低。
MOS管具有很低的导通电阻,消耗能量较低,在目前流行的高效DC-DC芯片中多采用MOS 管作为功率开关。
但是由于MOS管的寄生电容大,一般情况下NMOS开关管的栅极电容高达几十皮法。
这对于设计高工作频率DC-DC转换器开关管驱动电路的设计提出了更高的要求。
在低电压ULSI设计中有多种CMOS、BiCMOS采用自举升压结构的逻辑电路和作为大容性负载的驱动电路。
这些电路能够在低于1V电压供电条件下正常工作,并且能够在负载电容1~2pF的条件下工作频率能够达到几十兆甚至上百兆赫兹。
本文正是采用了自举升压电路,设计了一种具有大负载电容驱动能力的,适合于低电压、高开关频率升压型DC-DC转换器的驱动电路。
电路基于Samsung AHP615 BiCMOS工艺设计并经过Hspice仿真验证,在供电电压1.5V ,负载电容为60pF时,工作频率能够达到5MHz以上。
自举升压电路自举升压电路的原理图如图1所示。
所谓的自举升压原理就是,在输入端IN输入一个方波信号,利用电容Cboot将A点电压抬升至高于VDD的电平,这样就可以在B端输出一个与输入信号反相,且高电平高于VDD的方波信号。
具体工作原理如下。
当VIN为高电平时,NMOS管N1导通,PMOS管P1截止,C点电位为低电平。
同时N2导通,P2的栅极电位为低电平,则P2导通。
这就使得此时A点电位约为VDD,电容Cboot 两端电压UC≈VDD。
由于N3导通,P4截止,所以B点的电位为低电平。
这段时间称为预充电周期。
当VIN变为低电平时,NMOS管N1截止,PMOS管P1导通,C点电位为高电平,约为VDD。
同时N2、N3截止,P3导通。
这使得P2的栅极电位升高,P2截止。
此时A点电位等于C 点电位加上电容Cboot两端电压,约为2VDD。
而且P4导通,因此B点输出高电平,且高于VDD。
这段时间称为自举升压周期。
实际上,B点电位与负载电容和电容Cboot的大小有关,可以根据设计需要调整。
具体关系将在介绍电路具体设计时详细讨论。
在图2中给出了输入端IN电位与A、B两点电位关系的示意图。
驱动电路结构图3中给出了驱动电路的电路图。
驱动电路采用Totem输出结构设计,上拉驱动管为NMOS 管N4、晶体管Q1和PMOS管P5。
下拉驱动管为NMOS管N5。
图中CL为负载电容,Cpar 为B点的寄生电容。
虚线框内的电路为自举升压电路。
本驱动电路的设计思想是,利用自举升压结构将上拉驱动管N4的栅极(B点)电位抬升,使得UB>VDD+VTH ,则NMOS管N4工作在线性区,使得VDSN4 大大减小,最终可以实现驱动输出高电平达到VDD。
而在输出低电平时,下拉驱动管本身就工作在线性区,可以保证输出低电平位GND。