• 回复
  • 收藏
  • 点赞
  • 分享
  • 发新帖

MOSFET管在数字电路上的应用及优势

            MOSFET在数字电路上应用一大优势是对直流(DC)信号而言,MOSFET的栅极端阻抗为无限大(等效于开路),也就是理论上不会有电流从MOSFET的栅极端流向电路里的接地点,而是完全由电压控制栅极的形式。这让MOSFET和他们最主要的竞争对手BJT相较之下更为省电,而且也更易于驱动。

            在CMOS逻辑电路里,除了负责驱动芯片外负载(off-chip load)的驱动器(driver)外,每一级的逻辑门都只要面对同样是MOSFET的栅极,如此一来较不需考虑逻辑门本身的驱动力。相较之下,BJT的逻辑电路(例如最常见的TTL)就没有这些优势。MOSFET的栅极输入电阻无限大对于电路设计工程师而言亦有其他优点,例如较不需考虑逻辑门输出端的负载效应。

下面是MOS管的结构图

上图是芯派的选型表希望对大家选MOS管有所帮助,欢迎大家讨论讨论MOSFET管的特性及在数字电路上的应用。

全部回复(63)
正序查看
倒序查看
shumu
LV.1
2
2015-06-06 12:29
跟双极性晶体管相比,一般认为使MOS管导通不需要电流,只要GS电压高于一定的值,就可以了。这个很容易做到,但是,我们有的时候还需要速度。
0
回复
ccb2865
LV.1
3
2015-06-06 12:32
@shumu
跟双极性晶体管相比,一般认为使MOS管导通不需要电流,只要GS电压高于一定的值,就可以了。这个很容易做到,但是,我们有的时候还需要速度。

我这边有个图双极型和场效应管的比较,可能更直观点。

0
回复
whitegap
LV.1
4
2015-06-06 12:37
谈到芯片,大家都会提到驱动能力,什么叫驱动能力,很多PWM芯片,或者专门的驱动芯片都会说驱动能力,比如384X的驱动能力为1A,其含义是什么呢?
0
回复
hulala362
LV.1
5
2015-06-06 12:39
mos管主要应用在哪些产品上面呢?
0
回复
sbear2222
LV.2
6
2015-06-06 12:42
@hulala362
mos管主要应用在哪些产品上面呢?
很多地方都有用到,例如在电动车控制器、控制器、开关电源、风扇、整流器等等,而且MOS管型号也很多。
0
回复
sbear2222
LV.2
7
2015-06-06 12:43
@whitegap
谈到芯片,大家都会提到驱动能力,什么叫驱动能力,很多PWM芯片,或者专门的驱动芯片都会说驱动能力,比如384X的驱动能力为1A,其含义是什么呢?
假如驱动是个理想脉冲源,那么其驱动能力就是无穷大,想提供多大电流就给多大。但实际中,驱动是有内阻的,假设其内阻为10欧姆,在10V电压下,最多能提供的峰值电流就是1A,通常也认为其驱动能力为1A
0
回复
sbear2222
LV.2
8
2015-06-06 12:44
@ccb2865
我这边有个图双极型和场效应管的比较,可能更直观点。[图片]
这个图表确实很直观,一下就能看出双极性晶体管跟mos管的主要差异了。
0
回复
whitegap
LV.1
9
2015-06-06 12:46
@sbear2222
假如驱动是个理想脉冲源,那么其驱动能力就是无穷大,想提供多大电流就给多大。但实际中,驱动是有内阻的,假设其内阻为10欧姆,在10V电压下,最多能提供的峰值电流就是1A,通常也认为其驱动能力为1A
那什么叫驱动电阻呢,驱动电阻的作用是什么,不加有没有什么关系?
0
回复
sbear2222
LV.2
10
2015-06-06 12:48
@whitegap
那什么叫驱动电阻呢,驱动电阻的作用是什么,不加有没有什么关系?

MOS管的G极之间,会串一个电阻,就如下图的R3,驱动电阻的作用,如果你的驱动走线很长,驱动电阻可以对走线电感和MOS管结电容引起的震荡起阻尼作用

0
回复
shumu
LV.1
11
2015-06-06 12:51
@ccb2865
我这边有个图双极型和场效应管的比较,可能更直观点。[图片]
在一些低压的应用场合,例如当使用5V电源,这时候如果使用传统的图腾柱结构,由于三极管的be有0.7V左右的压降,导致实际最终加在gate上的电压只有4.3V。这时候,我们选用标称gate电压4.5V的MOS管就存在一定的风险。
0
回复
whitegap
LV.1
12
2015-06-06 12:52
@sbear2222
MOS管的G极之间,会串一个电阻,就如下图的R3,驱动电阻的作用,如果你的驱动走线很长,驱动电阻可以对走线电感和MOS管结电容引起的震荡起阻尼作用[图片]
那么驱动的快慢对MOS管的开关有什么影响呢?
0
回复
sbear2222
LV.2
13
2015-06-06 12:54
@whitegap
那么驱动的快慢对MOS管的开关有什么影响呢?
驱动电阻增加可以降低MOS管开关的时候得电压电流的变化率。比较慢的开关速度,对EMI有好处。
0
回复
sbear2222
LV.2
14
2015-06-06 12:56

给大家提供一个用于PMOS的驱动电路

Vl和Vh分别是低端和高端的电源,两个电压可以是相同的,但是Vl不应该超过Vh。

0
回复
sbear2222
LV.2
15
2015-06-06 13:01

在给大家提供一个用于NMOS的驱动电路

0
回复
k8k8
LV.1
16
2015-06-06 13:05
@sbear2222
给大家提供一个用于PMOS的驱动电路Vl和Vh分别是低端和高端的电源,两个电压可以是相同的,但是Vl不应该超过Vh。[图片]
Q3和Q4是用来做什么的?看不是很明白。
0
回复
k8k8
LV.1
17
2015-06-06 13:08
@sbear2222
给大家提供一个用于PMOS的驱动电路Vl和Vh分别是低端和高端的电源,两个电压可以是相同的,但是Vl不应该超过Vh。[图片]
这个电路的PWM信号能实现反相吗?
0
回复
sbear2222
LV.2
18
2015-06-06 13:08
@k8k8
Q3和Q4是用来做什么的?看不是很明白。
Q3和Q4用来提供驱动电流,由于导通的时候,Q3和Q4相对Vh和GND最低都只有一个Vce的压降,这个压降通常只有0.3V左右,大大低于0.7V的Vce。
0
回复
sbear2222
LV.2
19
2015-06-06 13:09
@k8k8
这个电路的PWM信号能实现反相吗?
NMOS并不需要这个特性,可以通过前置一个反相器来解决
0
回复
dabar5225
LV.1
20
2015-06-06 13:14
挺不错的应用电路图,就是有的不太明白其原理。
0
回复
kexiren
LV.1
21
2015-06-06 13:21

请问下图中的MOS管会经常坏掉?

0
回复
shumu
LV.1
22
2015-06-06 13:23
@kexiren
请问下图中的MOS管会经常坏掉?[图片]
会不会是由于驱动电流不足,驱动大功率MOS管时(由于其栅极电容的存在), 无法快速对其栅极电容充电,引起栅极电压上升缓慢,切换功耗大大增大,引起烧MOS管?
0
回复
dabar5225
LV.1
23
2015-06-06 13:25
@shumu
会不会是由于驱动电流不足,驱动大功率MOS管时(由于其栅极电容的存在),无法快速对其栅极电容充电,引起栅极电压上升缓慢,切换功耗大大增大,引起烧MOS管?
D41在电路图中有什么用?
0
回复
hulala362
LV.1
24
2015-06-06 13:26
@dabar5225
D41在电路图中有什么用?
一般MOS管的栅极极限电压为15-16V, 此稳压管起保护MOS管作用。
0
回复
2015-06-07 21:06
@shumu
在一些低压的应用场合,例如当使用5V电源,这时候如果使用传统的图腾柱结构,由于三极管的be有0.7V左右的压降,导致实际最终加在gate上的电压只有4.3V。这时候,我们选用标称gate电压4.5V的MOS管就存在一定的风险。
在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管。而在信号源电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应用三极管。
0
回复
2015-06-07 21:07
@sbear2222
MOS管的G极之间,会串一个电阻,就如下图的R3,驱动电阻的作用,如果你的驱动走线很长,驱动电阻可以对走线电感和MOS管结电容引起的震荡起阻尼作用[图片]
场效应管是电压控制电流器件,由vGS控制iD,其放大系数gm一般较小,场效应管的放大能力较差;三极管是电流控制电流器件,由iB(或iE)控制iC。
0
回复
2015-06-07 21:08
@dabar5225
挺不错的应用电路图,就是有的不太明白其原理。
场效应管栅极几乎不取电流.三极管工作时基极总要吸取一定的电流。
0
回复
2015-06-07 21:20
@kexiren
请问下图中的MOS管会经常坏掉?[图片]

场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负

0
回复
dahaizi1212
LV.6
29
2015-06-08 13:10
@ccb2865
我这边有个图双极型和场效应管的比较,可能更直观点。[图片]
场效应管是利用栅极电场的作用来工作的;是一种载流子—多数载流子工作的器件;
双极型管是利用pn结注入载流子来工作的。
0
回复
dahaizi1212
LV.6
30
2015-06-08 13:12
@k8k8
这个电路的PWM信号能实现反相吗?
你是需要反相PWM吗?可以用三极管,基极跟集电极是反相的。
0
回复
dahaizi1212
LV.6
31
2015-06-08 13:14
@万法归宗
场效应管栅极几乎不取电流.三极管工作时基极总要吸取一定的电流。
那是因为场效应管是电压型控制器件,三极管电流型控制器件。
0
回复