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MOS管當(dāng)開關(guān)管是如何實(shí)用

信息來源:本站 日期:2017-06-11 

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普通狀況下普遍用于高端驅(qū)動的MOS,導(dǎo)通時需求是柵極電壓大于源極電壓。而高端驅(qū)動的MOS管導(dǎo)通時源極電壓與漏極電壓(VCC)相同,所以這時柵極電壓要比VCC大4V或10V.假如在同一個系統(tǒng)里,要得到比VCC大的電壓,就要特地的升壓電路了。很多馬達(dá)驅(qū)動器都集成了電荷泵,要留意的是應(yīng)該選擇適宜的外接電容,以得到足夠的短路電流去驅(qū)動MOS管。

MOS管是電壓驅(qū)動,按理說只需柵極電壓到到開啟電壓就能導(dǎo)通DS,柵極串多大電阻均能導(dǎo)通。但假如請求開關(guān)頻率較高時,柵對地或VCC能夠看做是一個電容,關(guān)于一個電容來說,串的電阻越大,柵極到達(dá)導(dǎo)通電壓時間越長,MOS處于半導(dǎo)通狀態(tài)時間也越長,在半導(dǎo)通狀態(tài)內(nèi)阻較大,發(fā)熱也會增大,極易損壞MOS,所以高頻時柵極柵極串的電阻不但要小,普通要加前置驅(qū)動電路的。下面我們先來理解一下MOS管開關(guān)的根底學(xué)問。

MOS管的開關(guān)特性

一、靜態(tài)特性
MOS管作為開關(guān)元件,同樣是工作在截止或?qū)▋煞N狀態(tài)。由于MOS管是電壓控制元件,所以主要由柵源電壓uGS決議其工作狀態(tài)?! 」ぷ魈匦匀缦拢?

uGS<開啟電壓UT:MOS管工作在截止區(qū),漏源電流iDS根本為0,輸出電壓uDS≈UDD,MOS管處于“斷開”狀態(tài),其等效電路如下圖所示。

uGS>開啟電壓UT:MOS管工作在導(dǎo)通區(qū),漏源電流iDS=UDD/(RD+rDS)。其中,rDS為MOS管導(dǎo)通時的漏源電阻。輸出電壓UDS=UDD·rDS/(RD+rDS),假如rDS《RD,則uDS≈0V,MOS管處于“接通”狀態(tài),其等效電路如上圖(c)所示。

二、動態(tài)特性
MOS管在導(dǎo)通與截止兩種狀態(tài)發(fā)作轉(zhuǎn)換時同樣存在過渡過程,但其動態(tài)特性主要取決于與電路有關(guān)的雜散電容充、放電所需的時間,而管子自身導(dǎo)通和截止時電荷積聚和消散的時間是很小的。下圖 (a)和(b)分別給出了一個NMOS管組成的電路及其動態(tài)特性表示圖。


NMOS管動態(tài)特性表示圖

當(dāng)輸入電壓ui由高變低,MOS管由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為截止?fàn)顟B(tài)時,電源UDD經(jīng)過RD向雜散電容CL充電,充電時間常數(shù)τ1=RDCL.所以,輸出電壓uo要經(jīng)過一定延時才由低電平變?yōu)楦唠娖剑划?dāng)輸入電壓ui由低變高,MOS管由截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通狀態(tài)時,雜散電容CL上的電荷經(jīng)過rDS停止放電,其放電時間常數(shù)τ2≈rDSCL.可見,輸出電壓Uo也要經(jīng)過一定延時才干轉(zhuǎn)變成低電平。但由于rDS比RD小得多,所以,由截止到導(dǎo)通的轉(zhuǎn)換時間比由導(dǎo)通到截止的轉(zhuǎn)換時間要短。

由于MOS管導(dǎo)通時的漏源電阻rDS比晶體三極管的飽和電阻rCES要大得多,漏極外接電阻RD也比晶體管集電極電阻RC大,所以,MOS管的充、放電時間較長,使MOS管的開關(guān)速度比晶體三極管的開關(guān)速度低。不過,在CMOS電路中,由于充電電路和放電電路都是低阻電路,因而,其充、放電過程都比擬快,從而使CMOS電路有較高的開關(guān)速度。

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