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MOS管,推挽电路

2019-08-15 16:05:13  阅读:1093  来源: 互联网

标签:推挽 MOS 导通 三极管 放电 电路 电压 电流


4-1
传感器转换的电信号(电压)一般很微小,需要进行信号放大,需要运算放大器
波形幅值放大,上移 下移 移相
比较器

MOS管 三极管一般用于开关电路中电流比较小的时候
在这里插入图片描述
传感器将模拟量转化为电信号(电压),由于电信号比较小,所以需要通过运算放大器进行电信号放大,经过一个比较器将电信号转化成方波开关信号,给开关管,控制直流有刷马达

MOS管
N型mos比P型mos管使用的多
因为N型mos管比P型mos管的开关速度快(工艺的影响 ),所以Pmos开关损耗多,发热严重
Nmos比Pmos耐压高
Nmos通过电流能力比较大
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mos管内部有一个寄生二极管,当正向导通是,有D向S流过一个电流,当DS不通时,通过寄生二极管回收电流
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对于Nmos和N 三极管
Nmos是输入电压Vgs 产生Ids N三极管是基极输入电流,产生Ice(一般认为,三极管基极电流Ibe为1mA,确保三极管饱和状态,对于Mos管来说,存在一个开启的阈值电压,很多阈值电压4点多V,当大于阈值,导通,否则不导通)
比如三极管的最小电流0.5ma (阈值电流),当大于0.5 饱和,小于0.5ma 放大 再小于截止状态
学会看datasheet
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60V N-Channel Mosfet DS电压最大60V,正常场合用在30v的场合,要有一定的余量
当GS电压10V是,流过DS的电流可以为85A
当GS电压10v时,DS导通,此时的阻值是小于4.7m欧,当电压不合适时,可能电阻比较大,导致发热
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1个g 4个D g是弱信号,电流功耗小,一个管脚就可以了,DS电流大,引脚要粗一点,所以多个并联
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Vds最大电压是60V Vgs正向反向电压最大为20V
当温度25时,Id最大电流85a
当温度100 59a
如果Vgs不合适,内阻比较大,会导致MOS管发热,可能会使得通过的电流比较小
Pulsed Drain Current 瞬间电流,最大200a
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最大的极温,每一个功率的温升
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Vgs 阈值电压2.5v最大
ID
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Ciss 输入电容
Coss 输出电容
Crss 反向电容
这几个电容很重要,衡量MOS管性能的指标
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Rds越小越好,而Rds中,Rjfet是比较大的
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Mos管的极间电容,
正如datasheet中所述
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由于工艺问题,使的极间的分布电容是不可避免的
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1.Ciss
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DS是短接的,所以Cgs和Cgd是并联关系所以Ciss=Cgs+Cgd
电容充电波形
电容充电波形
给G极加电压之后,先给分布电容充电,电容充电到阈值电压之后才会导通,所以分布电容越大,充电越慢,分布电容越小,充电越快,导通越快。
当MOS管放电是,如果Ciss大,放电也越慢,G极电压会慢慢降低,会使得Rds变大,会导致MOS管发热现象
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Ciss对mos的开通和关短起着很重要的作用
2.Coss
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GS 短路,同理Coss=Cdg+Cds
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DS极间的电阻在G极放电是不断变化,等效电路如上
关断时,到阈值电压以下,MOS管按道理会关断(Ids为0),但是Cds分布电容存储了电压,并通过在这里插入图片描述Rds进行放电。由于随着G电压降低,Rds增大,所以VDS电压呈震荡形式上升
3.Crss 反向传输电容(米勒电容)
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控制电路
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Vgs=15V 时,15v经过R1 经过Cgs,再经过电机到地形成一个回路。
Vg给Cgs充电,当Vcgs大于阈值电压,MOS管导通,S极的电压也为15v(和D极一样的电压),这时候R1分压,Vgs小于0,小于阈值电压,MOS管关闭,但是这时候又充电,又导通,不断轮训。

对于N型MOS管和n型三极管类似,不能放在电压端,要放在下端,mos管s极要接地,三极管发射极接地如下图
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这个时候电路就可以正常工作了
这里着重说一下放电时候的情况
不同情况的放电等效电路
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充电等效电路
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电容进行放电,其放电等效电路

上图是不考虑平台电压的,考虑平台电压是的等效图
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大于4V且MOS管没有完全导通
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大于4V且MOS管完全导通,米勒电容没有了

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对mos管开关电路加一个选择电路,能根据输入为高或低,控制mos管的开与关
上图用一个N三极管进行控制,R2下拉电阻,提高三极管的关断速度,R3限流(其实对于R3的作用不是很明白,后续看三极管相关知识)。
上图的电路实现了对MOS管的控制,但是当三极管基极为高,三极管导通,MOS管G极为低,MOS管关断,此时有两个回路,一个是MOS管的放电回路,Cgs电容通过R1放电,经过Q1到地,另一个回路是15V经过R4 和Q1到地电流(15/R4),但实际我们只是想让MOS管那个回路放电,而不想让15V的电源回路放电,这里可以使用阻值更大的R4降低额外的放电,但是这样会使得开通MOS管是,开通电流太小,从而使得MOS开启很慢,这个电路不合适。这个电路还有一个缺点就是充电慢,优点就是放电快

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P管作为一个开关管要接在电源上端

当R3加一个高电平,Q1导通,R2上为低,所以Q2导通,此时15V通过R1给MOS管充电,这个电路能够保证充电电流比较大,比如Q2 放大倍数为100,Q1导通时,Q2基极电路大概为1mA(15/(6K8+2)),则充电电路大概100mA,这里的100不能超过Q2的最大电流.
当R3低电平,Q截止,则Q2截止,此时MOS管通过R1 R3放电,因为R3比较大,所以可以看出放电比较慢,这时候如果吧R3放小,放电变快,但是在充电是,有更多一部分电流会从R3跑掉,充电功耗变大,这是一个矛盾

综合上面两个电流的优缺点,将这两个电路进行组合就能实现既能控制,充电、放电快的电路
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但是上面这个电路只是考虑到高低电压的情况,但是电压是模拟量,不是一下从高到底,或从低到高,而是连续变化的,如下电路图,假设当电压在1.5V时,Q1半导通(基极电流是ua级的),但是经过Q1放大作用,在Q1的集电极就是ma级别的,则Q2就完全导通,同理,Q4也半导通,这个时候,Q4集电极的电压可能会高一点(完全导通为0.3V),假设为1V,Q3 就会也被导通,这样,电流就处在一个Q2 和Q3同时导通的情况,热损耗很大,电路就有问题
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经过对上面电路分析后继续优化电路
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输入0v时,Q3关断,MOS管放电,Cgs电容的电压为15V,所以Q2 的发射极为15V,当有一个从e极流向b极的电流,Q2 导通
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对上图电路输入高15V,电压会从0V持续上升到15V,在这个过程中,Q3 是逐渐导通,MOS管的Cgs电压也是从0V慢慢升高,考虑到Q3 PN节的压降,所以Vg不会大于15V,所以,Q2 的Ve总是小于Vb,所以Q2 一直都会处于反向截止状态。
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同理,当输入为0V。Q3 也一直是处于截止状态
这个电路就叫推挽电路
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上图20K的R1,是为了防止没有放电,栅极电阻R1,是用来限流的,如果电压直接给电容充电,可能会引发浪涌电流,所以要串一个电阻。

三极管和MOS管都可以作为开关原件,但是三极管的导通功耗比较大,MOS管是一个发展趋势。
MOS管和三极管的区别
都可以作为开关使用,三极管是流控流型,MOS管是压控压型,

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如上图所示,当三极管有Ibe时,但是由于集电极断路,所以Ic没有电流,所以三极管是没有导通的,此时集电极是一个悬空的电压。
MOS管当Vgs大于0,管子导通,D极为0V
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MOS管的电压有时候没有释放,所以DS导通的,可能会有问题,所以可以在G极加一个下拉电阻,防止MOS管没有放电回路,同时当出现高压静电,或者雷击,对于误导通也有好处。

三极管开关作用,是工作到饱和区,但是必须要先经过放大区

标签:推挽,MOS,导通,三极管,放电,电路,电压,电流
来源: https://blog.csdn.net/wmdshhzsmile/article/details/88652355

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