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5V单片机驱动mos管电路(BUCK)图分析-mos管驅動電路应用-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2018-10-11 

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5v單片機驅動mos管電路
單片機驅動mos管電路圖

在了解5V單片機驅動mos管電路之前,先了解一下單片機驅動mos管電路圖及原理,单片机驱动mos管电路主要根据MOS管要驱动什么东西, 要只是一个继电器之类的小负载的话直接用51的引脚驱动就可以,要注意电感类负载要加保护二极管和吸收缓冲,最好用N沟道的MOS。

如果驱动的东西(功率)很大,(大电流、大电压的场合),最好要做电气隔离、过流超压保护、温度保护等~~  此时既要隔离传送控制信号(例如PWM信号),也要给驱动级(MOS管的推动电路)传送电能。常用的信号传送有PC923  PC929  6N137  TL521等 至于电能的传送可以用DC-DC模块。如果是做产品的话建议自己搞一个建议的DC-DC,这样可以降低成本。然后MOS管有一种简单的驱动方式:2SC1815+2SA1015,NPN与PNP一个用于MOS开启驱动,一个用于MOS快速关断。

5V单片机驱动mos管电路

5v單片機驅動mos管電路(BUCK)

圖一:適合開關頻率不高的場合,一般低于2KHz。

5V单片机驱动mos管电路

其中R1=10K,R2 R3大小由V+决定,V+越高,R2 R3越大,以保证电阻及三极管功耗在允许范围,同时保证R2和R3的分压VPP=V+ 减10V,同时V+不能大于40V。补充:图二:适合高频大功率场合,到达100KHz没问题,同时可以并联多个MOSFET-P管

5V单片机驱动mos管电路

R2 R3需要满足和图一一样的条件,其实就是图一加了级推挽,这样就可以保证MOSFET管高速开关,上面6P小电容是发射结结电容补偿电容,可以改善三极管高速开关特性。另外:MOSFET的栅极电容较大,在使用的时候应该把它当成一个容抗负载来看。

MOS管驅動電路

在使用MOS管設計開關電源或者馬達驅動電路的時候,大部分人都會考慮MOS的導通電阻,最大電壓等,最大電流等,也有很多人僅僅考慮這些因素。這樣的電路也許是可以工作的,但並不是優秀的,作爲正式的産品設計也是不允許的。

MOS管導通特性

導通的意思是作爲開關,相當于開關閉合。

NMOS的特性,Vgs大于一定的值就會導通,適合用于源極接地時的情況(低端驅動),只要柵極電壓達到4V或10V就可以了。

PMOS的特性,Vgs小于一定的值就會導通,適合用于源極接VCC時的情況(高端驅動)。但是,雖然PMOS可以很方便地用作高端驅動,但由于導通電阻大,價格貴,替換種類少等原因,在高端驅動中,通常還是使用NMOS。

MOS開關管損失

MOS管驅動電路不管是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在導通和截止的時候,一定不是在瞬間完成的。MOS兩端的電壓有一個下降的過程,流過的電流有一個上升的過程,在這段時間內,MOS管的損失是電壓和電流的乘積,叫做開關損失。通常開關損失比導通損失大得多,而且開關頻率越快,損失也越大。

導通瞬間電壓和電流的乘積很大,造成的損失也就很大。縮短開關時間,可以減小每次導通時的損失;降低開關頻率,可以減小單位時間內的開關次數。這兩種辦法都可以減小開關損失。

MOS管驅動

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管驅動时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。

MOS管驅動電路第二注意的是,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管的驅動電路及其损失,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。

MOS管應用電路

MOS管最顯著的特性是開關特性好,所以被廣泛應用在需要電子開關的電路中,常見的如開關電源和馬達驅動,也有照明調光。

二、現在的MOS驅動,有幾個特別的應用

1、低壓應用

當使用5V電源,這時候如果使用傳統的圖騰柱結構,由于三極管的be有0.7V左右的壓降,導致實際最終加在gate上的電壓只有4.3V。這時候,我們選用標稱gate電壓4.5V的MOS管就存在一定的風險。同樣的問題也發生在使用3V或者其他低壓電源的場合。

2、寬電壓應用

輸入電壓並不是一個固定值,它會隨著時間或者其他因素而變動。這個變動導致PWM電路提供給MOS管的驅動電壓是不穩定的。

爲了讓MOS管在高gate電壓下安全,很多MOS管內置了穩壓管強行限制gate電壓的幅值。在這種情況下,當提供的驅動電壓超過穩壓管的電壓,就會引起較大的靜態功耗。

同時,如果簡單的用電阻分壓的原理降低gate電壓,就會出現輸入電壓比較高的時候,MOS管工作良好,而輸入電壓降低的時候gate電壓不足,引起導通不夠徹底,從而增加功耗。

3、雙電壓應用

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。MOS管驅動電路

這就提出一個要求,需要使用一個電路,讓低壓側能夠有效的控制高壓側的MOS管,同時高壓側的MOS管也同樣會面對1和2中提到的問題。

在這三種情況下,圖騰柱結構無法滿足輸出要求,而很多現成的MOS驅動IC,似乎也沒有包含gate電壓限制的結構。


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