开关功率MOS管.ppt

开关功率MOS管
MOSFET分为P沟道增强型、 P沟道耗尽型和N沟道增强型、N沟道耗尽型4种类型。增强型MOS具有应用方便的“常闭”特性(即驱动信号为零时,输出电流等于零)。在开关电源中使用的MOS管几乎全是N 沟道增强型器件。
MOS管主要具备较大的安全工作区、良好的散热稳定性和非常快的开关速度。
5/24/2018
MOS管主要工作特性(优点)
其工作频率可以达20KHz以上,有的甚至可以达到100KHz~200KHz~2MHz,从而可以选用小型化的磁性元件和电感;
是一种电压控制元件,驱动电路设计比较简单;
MOS管中大都集成有阻尼二极管,而三极管区没有这个阻尼二极管;
体积小、重量轻;
高速、大功率、高耐压(可以达到1400V以上NMOS);
高增益,存储时间不受限制,不会热击穿。
5/24/2018
MOS管主要工作特性(缺点)
导通电阻(Rds(on))较大,具有正温度系数,用在大电流开关状态时,导通损耗较大;
开启门限驱动电压较高(一般2~4V);
P沟道MOS管耐压还不是很高,很难找到与N沟道配对的“图腾柱”输出。
5/24/2018
MOS管的符号
NMOS/PMOS的符号为:
5/24/2018
MOS管原理
MOS管是电压控制器件,为了在D极获得一个较大电流,在MOS管的G极和S极间必须加一个受控的电压,因MOS的栅极与源极在电气上是靠硅氧化层相互隔离的,管子加电后只有很少的一点漏电流从所加电源端流入到栅极。因此,可以说MOS管具有极高的增益和阻抗。
为了驱动MOS管导通,需要在栅极和源极间加入电压脉冲,用于产生有效的充电电流,给MOS管的输入电容Ciss充电。
5/24/2018
MOS管驱动电阻
为提高MOS管的开关速度,驱动电阻Rg不可特大,可用公式得到其值:
Rg = tr(或tf)/
驱动电流脉冲值:
Ig = Ciss×(dV/dt)
其中Rg:驱动阻抗,Ω;
Ciss:MOS管的输入电容,F;
tr和tf:分别为MOS管的上升时间和下降时间,s;
dV/dt:驱动源的电压变化率,V/s;
G-S电压无,MOS管关闭,D-S程高阻状态,抑制电流通过。

5/24/2018
设计MOS管遵守的原则
MOS各脚连线尽量短,特别是G极的长度,如实在无法减少其长度,可以用一小磁环或一小电阻与MOS管串接起来。
5/24/2018
MOS管设计说明
图1中R1:
R1是驱动电阻,要尽量靠近MOS管的G极,可以消除寄生振荡,因MOS管输入阻抗很高,驱动阻抗必须很低,防止电路发生正反馈自激振荡。
图1中R2:
为加速MOS关断。
在设计MOS管的电路时,因MOS管的栅极G的电压大都为20~30V,所以要加保护(如稳压二极管)。
5/24/2018
TL431内部结构图
其内部电路图为:
5/24/2018
稳压管TL431
TL431是一是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref()到36V范围内的任何值。,在很多应用中可以用它代替齐纳二极管,例如,数字电压表,运放电路、可调压电源,开关电源等等。
5/24/2018