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MOS管分析

已有 261 次阅读  2010-08-05 08:53   标签MOS管 
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MOSFETMOSFET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。
  
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4V10V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。

以下为数款常用ST场效应管:
ST2310FX
STB16NS25T4
STB30N10T4
STB35NF10T4
STB55N06LT4
STB55NE06L
STB55NE06T4
STB55NEO6
STB55NF06LT4
STB60NF06LT4G
STB85NF55T4
STGD3NB60SDT4
STGD3NB60SDT4
STN1N20SPY-TR
STN2NF10
STTH16L06CG
STTH16L06CG

ST2310FX  Datasheets
 
Standard Package 300
Category Discrete Semiconductor Products 
Family Transistors (BJT) - Single 
Series -
Transistor Type NPN
 
Current - Collector (Ic) (Max) 12A
 
Voltage - Collector Emitter Breakdown (Max) 600V
 
Vce Saturation (Max) @ Ib, Ic 3V @ 1.75A, 7A
 
Current - Collector Cutoff (Max) 1mA
 
DC Current Gain (hFE) (Min) @ Ic, Vce 6.5 @ 7A, 5V
 
Power - Max 65W
 
Frequency - Transition -
 
Mounting Type Through Hole
 
Package / Case ISOWATT218FX
 
Packaging Tube

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