一、MOS管的定义
1.MOS管的分类
MOS管的分类分为NMOS和PMOS
查看箭头指向栅极的方向来判断是NMOS还是PMOS
2.MOSFET的特点
a.由于MOSFET是电压驱动器件,因此无直流电流流入栅极
b.要开通MOSFET,必须对栅极施加略高于栅极阈值电压Vth的电压(决定值)
c.处于稳态开启或关断状态,MOSFET栅极驱动基本无功耗
d.通过驱动器输出看到的MOSFET栅极电容根据其内部状态有所不同
MOSFET通常被用作从几KHZ到几百KHZ的开关器件,栅极驱动所需的功耗较低是MOSFET 作为开关器件的优势。此外也提供专为低电压驱动设计的MOSFET。
3.NMOS和PMOS导通
导通条件:注意NMOS和PMOS的导通条件是完全不一样的,请不要记混了,我之前一直都是记混的,直到写这篇博客文章的时候,才彻底的搞懂了
还有一点就是呢,PMOS的Vgs(th)的值一般都为负值
例如:
二、MOS管的选型(关键参数)
我这里提前讲两个结论,详见我的另外一个博客文章,FOC电路设计
MOS管的体二极管电流---Is
MOS管导通后电流方向可以双向流动,可以从s-d也可以d-s
MOS管二极管的持续电流可以根据MOS管的功耗限制来计算
例如:Si9804的功耗限制(MOS管的体二极管如果通过的时间很短,那么可以通过更大一点的电流,如果时间比较长,那么流过的电流不能太大,具体可以由功耗限制来决定的)
根据常规的硅二极管,通过2.1A电流(此时的电流为体二极管的电流),导通压降为1V左右,那么功耗为2.1W,跟上图给的2.5W的功率差不多
那么回到正题,下面我们来看看MOS管选型主要要看哪些参数
2.1Vgs,Rds(on)
Vgs(th)为一个阈值电压,相当于水龙头,同时也是MOS管导通的重要条件,需要注意的是NMOS和PMOS的导通条件是不一样的,对应的Vgs(th)的阈值电压也是不一样的
Rds(on)-导通电阻同时也是MOS管中的关键参数,Vgs的大小会直接影响Rds的值
同时我们在查看芯片手册的时候,也会得出不同VGS下面对应的RDS(on)的值,同时还会有对应的曲线
一般来说
一般来说在MOS管的规格书中都有给出相关的图解,例如下图是一个型号为A03400A的规格参数
2.2Vds
VDS是D极和S极之间最大的耐压值
2.3Id
Id指的是MOS管导通后流过的最大电流,工作电流不能超过这个值,否则就会造成MOS管发热严重损坏MOS管)
2.4Cgs(寄生电容)
2.5电路的实际应用
三、MOS管相关知识
(转载自硬件工程师练成之路公众号的文章内容做的总结)
3.1栅极驱动电路
MOSFET基本驱动电路
同时设计驱动电路时,必须要考虑驱动MOSFET电容及其使用条件
3.2栅极驱动IC自举电路的设计与应用指南
我曾经一直有一种疑惑使用某些升压或者降压电路的时候,总会遇到自举电容,总是没搞懂什么是自举电容,自举电容的作用是啥?对应的功能又是啥呢?这个自举电容的容值又是怎样选择的呢?
例如下图放的就是一个BUCK电路
先说以下自举电容的作用,运用功率型MOSFET和IGBT设计高性能自举式栅极驱动电路的系统方法,适用于高频率,大功率及高效率的开关应用场合,在大多数开关应用中,开关功耗主要取决于开关速度,因此,对于绝大部分本文阐述的大功率开关应用,开关特性是非常重要的。
自举式电源是一种使用最广泛的,给高压栅极驱动集成电路 (IC) 的高端栅极驱动电路供电的方法。这种自举式电源技术具有简单,且低成本的优点。
但这个电路也有明显的缺点,一是占空比受到自举电容刷新电荷所需时间的限制,二是当开关器件的源极接负电压时,会发生严重的问题
下面来介绍一下,自举式驱动电路的工作原理,(本来文章的前面部分还讲了自举栅极驱动技术的,但是奈何笔者实在是不理解,所以就此作罢)
3.1.1自举式驱动电路的工作原理(自举式电路在高电压栅极驱动电路中很有用)
同时还有一点需要注意的是:自举式电路具有简单和低成本的优点,但同时也有局限 ,占空比和导通时间都受限于自举电容CBOOT,刷新电荷所需的时间限制
3.3PMOS开关电路
同时在使用PMOS用作开关电路的时候,也会遇到常见的几个问题:
在开始分析问题之前,先了解电路工作的原理
四、疑问
4.1PCB Layout时,MOS管栅极串联电阻放在哪里呢?
MOS管栅极串联电阻其实放哪都可以,可以靠近MOS管也可以靠近IC,但是最重要的是走线长度要短(主要为了降低寄生电感)