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MOSFET柵極應(yīng)用電路匯總(驅(qū)動(dòng)、加速、保護(hù)、自舉等等)

MOSFET是一種常見的電壓型控制器件,具有開關(guān)速度快、高頻性能、輸入阻抗高、噪聲小、驅(qū)動(dòng)功率小、動(dòng)態(tài)范圍大、安全工作區(qū)域(SOA)等一系列的優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛的應(yīng)用于開關(guān)電源、電機(jī)控制、電動(dòng)工具等各行各業(yè)。柵極做為MOSFET本身較薄弱的環(huán)節(jié),如果電路設(shè)計(jì)不當(dāng),容易造成器件甚至系統(tǒng)的失效,因此發(fā)這個(gè)帖子將柵極常見的電路整理出來供大家參考討論,也歡迎大家提出自己的觀點(diǎn)。

MOSFET柵極電路常見的作用有以下幾點(diǎn)。

1:去除電路耦合進(jìn)去的噪音,提高系統(tǒng)的可靠性。

2:加速M(fèi)OSFET的導(dǎo)通,降低導(dǎo)通損耗。

3:加速M(fèi)OSFET的關(guān)斷,降低關(guān)斷損耗。

4:降低MOSFET DI/DT,保護(hù)MOSFET同時(shí)抑制EMI干擾。

5:保護(hù)柵極,防止異常高壓條件下柵極擊穿。

6:增加驅(qū)動(dòng)能力,在較小的信號(hào)下,可以驅(qū)動(dòng)MOSFET。

上面是我能想到的柵極電路的作用。歡迎大家將自己想到的也補(bǔ)充進(jìn)來,下來我會(huì)將相應(yīng)的電路也貼上來,供大家討論。

全部回復(fù)(301)
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小礦石
LV.10
2
2015-04-17 12:59
歡迎樓主繼續(xù)
0
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2015-04-17 14:33

首先說一下電源IC直接驅(qū)動(dòng),下圖是我們最常用的直接驅(qū)動(dòng)方式,在這類方式中,我們由于驅(qū)動(dòng)電路未做過多處理,因此我們進(jìn)行PCB  LAYOUT時(shí)要盡量進(jìn)行優(yōu)化。如縮短ICMOSFET的柵極走線長度,增加走線寬度,盡量將Rg放置在離MOSFET柵極較進(jìn)的位置,從而達(dá)到減少寄生電感,消除噪音的目的。

當(dāng)然另一個(gè)問題我們得考慮,那就是PWM  CONTROLLER的驅(qū)動(dòng)能力,當(dāng)MOSFET較大時(shí),IC驅(qū)動(dòng)能力較小時(shí),會(huì)出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)過慢,開關(guān)損耗過大甚至不能驅(qū)動(dòng)的問題,這點(diǎn)我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)需要注意。

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2015-04-17 14:54
@semipower_X1
首先說一下電源IC直接驅(qū)動(dòng),下圖是我們最常用的直接驅(qū)動(dòng)方式,在這類方式中,我們由于驅(qū)動(dòng)電路未做過多處理,因此我們進(jìn)行PCB LAYOUT時(shí)要盡量進(jìn)行優(yōu)化。如縮短IC至MOSFET的柵極走線長度,增加走線寬度,盡量將Rg放置在離MOSFET柵極較進(jìn)的位置,從而達(dá)到減少寄生電感,消除噪音的目的。[圖片]當(dāng)然另一個(gè)問題我們得考慮,那就是PWM CONTROLLER的驅(qū)動(dòng)能力,當(dāng)MOSFET較大時(shí),IC驅(qū)動(dòng)能力較小時(shí),會(huì)出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)過慢,開關(guān)損耗過大甚至不能驅(qū)動(dòng)的問題,這點(diǎn)我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)需要注意。

當(dāng)然,對(duì)于IC內(nèi)部驅(qū)動(dòng)能力不足的問題我們也可以采用下面的方法來解決。

這種增加驅(qū)動(dòng)能力的方式不僅增加了導(dǎo)通時(shí)間,還可以加速關(guān)斷時(shí)間,同時(shí)對(duì)控制毛刺及功率損耗由一定的效果。當(dāng)然這個(gè)我們?cè)贚AYOUT時(shí)要盡量將這兩個(gè)管子放的離MOSFET柵極較近的位置。這樣做的好處還有減少了寄生電感,提高了電路的抗干擾性。

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2015-04-17 15:34
@semipower_X1
當(dāng)然,對(duì)于IC內(nèi)部驅(qū)動(dòng)能力不足的問題我們也可以采用下面的方法來解決。[圖片]這種增加驅(qū)動(dòng)能力的方式不僅增加了導(dǎo)通時(shí)間,還可以加速關(guān)斷時(shí)間,同時(shí)對(duì)控制毛刺及功率損耗由一定的效果。當(dāng)然這個(gè)我們?cè)贚AYOUT時(shí)要盡量將這兩個(gè)管子放的離MOSFET柵極較近的位置。這樣做的好處還有減少了寄生電感,提高了電路的抗干擾性。

如果我們單單要增加MOSFET的關(guān)斷速度,那么我們可以采用下面的方式來進(jìn)行。

關(guān)斷電流比較大時(shí),能使MOSFET輸入電容放電速度更快,從而降低關(guān)斷損耗。大的放電電流可以通過選擇低輸出阻抗的MOSFET或N溝道的負(fù)的截止的電壓器件來實(shí)現(xiàn),最常用的就是加加速二極管。

柵極關(guān)斷時(shí),電流在電阻上產(chǎn)生的壓降大于二極管導(dǎo)通壓降時(shí),這時(shí)二極管會(huì)導(dǎo)通,從而將電阻進(jìn)行旁路,導(dǎo)通后,隨著電流的減小,二極管在電路中的作用越來越小,該電路作用會(huì)顯著的減小MOSFET關(guān)斷的延遲時(shí)間。

當(dāng)然這個(gè)電路有一定的缺點(diǎn),那就是柵極的電流仍然需要留過IC內(nèi)部的輸出驅(qū)動(dòng)阻抗,這有什么辦法解決呢?

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2015-04-17 16:04
@semipower_X1
如果我們單單要增加MOSFET的關(guān)斷速度,那么我們可以采用下面的方式來進(jìn)行。[圖片]關(guān)斷電流比較大時(shí),能使MOSFET輸入電容放電速度更快,從而降低關(guān)斷損耗。大的放電電流可以通過選擇低輸出阻抗的MOSFET或N溝道的負(fù)的截止的電壓器件來實(shí)現(xiàn),最常用的就是加加速二極管。柵極關(guān)斷時(shí),電流在電阻上產(chǎn)生的壓降大于二極管導(dǎo)通壓降時(shí),這時(shí)二極管會(huì)導(dǎo)通,從而將電阻進(jìn)行旁路,導(dǎo)通后,隨著電流的減小,二極管在電路中的作用越來越小,該電路作用會(huì)顯著的減小MOSFET關(guān)斷的延遲時(shí)間。當(dāng)然這個(gè)電路有一定的缺點(diǎn),那就是柵極的電流仍然需要留過IC內(nèi)部的輸出驅(qū)動(dòng)阻抗,這有什么辦法解決呢?
樓主繼續(xù)
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gzy830515
LV.2
7
2015-04-20 09:05
多謝樓主,內(nèi)容應(yīng)該還沒完吧,看到的都是驅(qū)動(dòng)電路,能否將柵極保護(hù)電路也加進(jìn)來。
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2015-04-20 13:27

多謝各位關(guān)注,剛剛開貼,從簡單到復(fù)雜,先粗略整理發(fā)上來,后續(xù)內(nèi)容還會(huì)比較多,先看看各位大俠的觀點(diǎn),等帖子最終完成后會(huì)將帖子內(nèi)容及各位的討論整理成文檔供大家參考。

后續(xù)會(huì)加入保護(hù)電路的,基本每兩個(gè)工作日會(huì)保證一次更新,歡迎大家將自己柵極驅(qū)動(dòng)、加速、保護(hù)、自舉等的相關(guān)電路也上傳上來,共同學(xué)習(xí)進(jìn)步。

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001pp
LV.5
9
2015-04-21 08:28
@semipower_X1
多謝各位關(guān)注,剛剛開貼,從簡單到復(fù)雜,先粗略整理發(fā)上來,后續(xù)內(nèi)容還會(huì)比較多,先看看各位大俠的觀點(diǎn),等帖子最終完成后會(huì)將帖子內(nèi)容及各位的討論整理成文檔供大家參考。后續(xù)會(huì)加入保護(hù)電路的,基本每兩個(gè)工作日會(huì)保證一次更新,歡迎大家將自己柵極驅(qū)動(dòng)、加速、保護(hù)、自舉等的相關(guān)電路也上傳上來,共同學(xué)習(xí)進(jìn)步。
麻煩樓主介紹下自舉電路,最近在做逆變器剛好要用,謝謝
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2015-04-21 09:27

再來談以下PNP加速關(guān)斷電路

PNP加速關(guān)斷電路是目前應(yīng)用最多的電路,在加速三級(jí)管的作用下可以實(shí)現(xiàn)瞬間的柵源短路,從而達(dá)到最短的放電時(shí)間,之所以加二極管一方面是保護(hù)三級(jí)管基極,另一方面是為導(dǎo)通電流提供回路及偏置,該電路的優(yōu)點(diǎn)為可以近似達(dá)到推拉的效果加速效果明顯,缺點(diǎn)為柵極由于經(jīng)過兩個(gè)PN節(jié),不能是柵極真正的達(dá)到0伏。

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2015-04-21 11:23
@001pp
麻煩樓主介紹下自舉電路,最近在做逆變器剛好要用,謝謝
后續(xù)會(huì)添加自舉應(yīng)用,感謝營長關(guān)注
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2015-04-22 09:25

當(dāng)源極輸出為高電壓的情況先,我們需要采用偏置電路達(dá)到電路工作的目的,既我們以源極為參考點(diǎn),搭建偏置電路,驅(qū)動(dòng)電壓在兩個(gè)電壓之間波動(dòng),驅(qū)動(dòng)電壓偏差由低電壓提供,如下圖所示。

當(dāng)然,這個(gè)圖有點(diǎn)問題,不知道有沒有哪位大俠看出來?歡迎指正

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001pp
LV.5
13
2015-04-22 09:32
@semipower_X1
當(dāng)源極輸出為高電壓的情況先,我們需要采用偏置電路達(dá)到電路工作的目的,既我們以源極為參考點(diǎn),搭建偏置電路,驅(qū)動(dòng)電壓在兩個(gè)電壓之間波動(dòng),驅(qū)動(dòng)電壓偏差由低電壓提供,如下圖所示。[圖片]當(dāng)然,這個(gè)圖有點(diǎn)問題,不知道有沒有哪位大俠看出來?歡迎指正
樓主,能否傳個(gè)實(shí)際的逆變器自舉電路參考下,非常感謝
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cjw318
LV.7
14
2015-04-22 14:28
@semipower_X1
當(dāng)源極輸出為高電壓的情況先,我們需要采用偏置電路達(dá)到電路工作的目的,既我們以源極為參考點(diǎn),搭建偏置電路,驅(qū)動(dòng)電壓在兩個(gè)電壓之間波動(dòng),驅(qū)動(dòng)電壓偏差由低電壓提供,如下圖所示。[圖片]當(dāng)然,這個(gè)圖有點(diǎn)問題,不知道有沒有哪位大俠看出來?歡迎指正

問題就是“驅(qū)動(dòng)電源”需要懸浮,要以MOS的源極共“地”。

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2015-04-23 09:19
@001pp
樓主,能否傳個(gè)實(shí)際的逆變器自舉電路參考下,非常感謝

營長你好,上傳一個(gè)實(shí)際的自舉逆變圖,供參考。

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lophyer
LV.2
16
2015-04-23 15:52
請(qǐng)問樓主針對(duì)變壓器驅(qū)動(dòng)MOS相關(guān)電路應(yīng)該注意什么,盡可能說的細(xì)致些哦。。。。。。
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2015-04-24 23:23
@lophyer
請(qǐng)問樓主針對(duì)變壓器驅(qū)動(dòng)MOS相關(guān)電路應(yīng)該注意什么[圖片],盡可能說的細(xì)致些哦。。。。。。
比較分散,這種基礎(chǔ)性的資料建議樓主整理成下載保本,整理全面點(diǎn),對(duì)初學(xué)者很有益處
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2015-04-26 20:30
歡迎樓主繼續(xù),我現(xiàn)在也在一塊的工作,IGBT的驅(qū)動(dòng)電路硬件設(shè)計(jì)。
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2015-04-27 10:05
@cjw318
問題就是“驅(qū)動(dòng)電源”需要懸浮,要以MOS的源極共“地”。
旅長厲害,稍后將正確的圖紙上傳供大家參考。
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2015-04-27 10:06
@皇甫仁和
歡迎樓主繼續(xù),我現(xiàn)在也在一塊的工作,IGBT的驅(qū)動(dòng)電路硬件設(shè)計(jì)。

多謝連長關(guān)注,回頭我會(huì)持續(xù)更新。

能否將您的心得及驅(qū)動(dòng)相關(guān)資料上傳供大家學(xué)習(xí)呢,先代表大伙謝謝你了

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2015-04-27 17:05
@cjw318
問題就是“驅(qū)動(dòng)電源”需要懸浮,要以MOS的源極共“地”。

這個(gè)是正確的圖紙。供各位參考

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tomkingwang
LV.4
22
2015-04-27 17:13

請(qǐng)樓主回復(fù)分享下PMOS的驅(qū)動(dòng)電路,關(guān)斷,及對(duì)應(yīng)的如NMOS設(shè)計(jì)參數(shù)

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2015-04-27 23:12
@semipower_X1
多謝連長關(guān)注,回頭我會(huì)持續(xù)更新。能否將您的心得及驅(qū)動(dòng)相關(guān)資料上傳供大家學(xué)習(xí)呢,先代表大伙謝謝你了
我現(xiàn)在是在公司實(shí)習(xí),主要做IGBT的驅(qū)動(dòng)硬件部分,公司的驅(qū)動(dòng)注重于保護(hù),還有就是變門極驅(qū)動(dòng)(不同的IGBT它的門級(jí)驅(qū)動(dòng)電阻不一樣)剛到公司一個(gè)月。
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001pp
LV.5
24
2015-04-29 08:12
@tomkingwang
請(qǐng)樓主回復(fù)分享下PMOS的驅(qū)動(dòng)電路,關(guān)斷,及對(duì)應(yīng)的如NMOS設(shè)計(jì)參數(shù)
馬克下
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2015-04-30 14:33

為了滿足安全隔離的要求或者提供高端浮動(dòng)?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)經(jīng)常會(huì)采用變壓器驅(qū)動(dòng)。這種驅(qū)動(dòng)將驅(qū)動(dòng)控制和MOSFET進(jìn)行了隔離,可以應(yīng)用到低壓及高壓電路中去,如下圖所示

變壓器驅(qū)動(dòng)說白了就是隔離驅(qū)動(dòng),當(dāng)然現(xiàn)在也有專門的驅(qū)動(dòng)IC可以解決,但變壓器驅(qū)動(dòng)有自己的特點(diǎn)使得很多人一直在堅(jiān)持用。

圖中耦合電容的作用是為磁化的磁芯提供復(fù)位電壓,如果沒有這個(gè)電容,會(huì)出現(xiàn)磁飽和。

與電容串聯(lián)的電阻的作用是為了防止占空比突然變化形成LC的震蕩,因此加這個(gè)電阻進(jìn)行緩解。

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2015-04-30 15:09
@lophyer
請(qǐng)問樓主針對(duì)變壓器驅(qū)動(dòng)MOS相關(guān)電路應(yīng)該注意什么[圖片],盡可能說的細(xì)致些哦。。。。。。
變壓器驅(qū)動(dòng)在后面25樓會(huì)有簡單介紹,先大致將有關(guān)驅(qū)動(dòng)的知識(shí)點(diǎn)都發(fā)出來,最終也會(huì)整理成可下載的PDF文檔供大家參考。多謝關(guān)注
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2015-04-30 20:43
@semipower_X1
為了滿足安全隔離的要求或者提供高端浮動(dòng)?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)經(jīng)常會(huì)采用變壓器驅(qū)動(dòng)。這種驅(qū)動(dòng)將驅(qū)動(dòng)控制和MOSFET進(jìn)行了隔離,可以應(yīng)用到低壓及高壓電路中去,如下圖所示[圖片]變壓器驅(qū)動(dòng)說白了就是隔離驅(qū)動(dòng),當(dāng)然現(xiàn)在也有專門的驅(qū)動(dòng)IC可以解決,但變壓器驅(qū)動(dòng)有自己的特點(diǎn)使得很多人一直在堅(jiān)持用。圖中耦合電容的作用是為磁化的磁芯提供復(fù)位電壓,如果沒有這個(gè)電容,會(huì)出現(xiàn)磁飽和。與電容串聯(lián)的電阻的作用是為了防止占空比突然變化形成LC的震蕩,因此加這個(gè)電阻進(jìn)行緩解。

后面加了一個(gè)PNP的三極管,加快關(guān)斷速度

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2015-04-30 20:46
@tomkingwang
請(qǐng)樓主回復(fù)分享下PMOS的驅(qū)動(dòng)電路,關(guān)斷,及對(duì)應(yīng)的如NMOS設(shè)計(jì)參數(shù)
應(yīng)該經(jīng)常使用的是NMOS吧!PMOS用的多么?
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2015-05-04 09:23
@皇甫仁和
[圖片]后面加了一個(gè)PNP的三極管,加快關(guān)斷速度
多謝連長,歡迎分享更多的資料,大家一起學(xué)習(xí)進(jìn)步。
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禪悅行
LV.2
30
2015-05-04 13:36
@semipower_X1
多謝連長,歡迎分享更多的資料,大家一起學(xué)習(xí)進(jìn)步。
不錯(cuò)的基礎(chǔ)知識(shí),只是比較分散,看起來比較費(fèi)勁。
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2015-05-05 17:16
@lophyer
請(qǐng)問樓主針對(duì)變壓器驅(qū)動(dòng)MOS相關(guān)電路應(yīng)該注意什么[圖片],盡可能說的細(xì)致些哦。。。。。。

1:變壓器絕緣要做好。

2:減少漏感。

3;確保不出現(xiàn)直流分量,防止磁飽和。

4:注意磁復(fù)位時(shí)間。

0
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