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【驱动篇】NMOS管应用——工程师原创应用笔记
发布时间:2020-10-14 阅读量:654 来源:我爱方案网 作者:刘工程师

【编者按】本文从NMOS管应用进行讲解,通过原理介绍、寄生参数,选型再结合项目实战的详细过程,剖析NMOS管在实战中的作用,让工程师学到更多的NMOS管知识。


一、原理介绍

   

1.png


如上图,NMOS管是压控型器件,Vgs电压大于Vth开启电压时,内部沟道在场强的作用下导通,Vgs电压小于Vth开启电压时,内部沟道截止;Vgs电压越高,内部场强越大,导通程度越高,导通电阻Ron越小,注意,Vgs电压不能超过芯片允许的极限电压;说明:NMOS管一般作为低端驱动器件,源级S接地。


二、寄生参数



1、寄生二极管



使用时,要特别注意内部寄生二极管。 例如,电源接反时,源级S接到了电源正极,此时通过内部寄生二极管导通,如果电源输入没有反接保护,NOMS管有可能烧毁。


2、寄生电容


①使用时,要特别注意GS管脚的寄生电容Cgs,控制NMOS管的导通与截止,本质上是控制Cgs电容的充放电;

②如果要求NMOS快速导通与截止,此时需要驱动源能够提供足够大的驱动电流,以提供Cgs电容的瞬间充放电;

③如果仅仅作为开关使用,可以串电阻,以减小Cgs的充放电电流,此时,对驱动源的要求就不高,单片机的IO口(推挽输出时,可以提供20mA的驱动电流)可以直接驱动。

 

三、选型


1、常用型号:AO3400,AO3414,AOD4184等,型号很多,可以根据需求合理选择;


2、选型依据

①、Ids电流,导通电阻Ron越小,允许的Ids越大;

②、开关速率,详看手册的打开、保持、关闭时间;

③、Vgs开启电压,驱动电压,极限电压;

④、Vds极限电压;

⑤、封装尺寸。

 

四、项目实战


1、防反接

 

2.png

设计说明:


①、巧妙利用内部寄生二极管。上电时,通过内部寄生二极管,Vgs电压大于Vth电压,NMOS管完全导通;

②、R87,R88:电阻分压,调整Vgs电压,Vgs电压尽量大,这样,Ron越小,压降越小,损耗越低;

③、D25,稳压二极管,防止Vgs电压超过极限电压。

 

2、低端开关

 

3.png

 

设计说明:


①、R14起到限流作用,单片机输出高电平时,通过R14给Cgs电容充电,U7导通;单片机输出低电平时,Cgs电容通过R14放电,U7截止;


②、由于单片机输出电压没有超过Vgs的运行电压,GS端不需要并电阻到地。


3、PWM开关


设计说明:


①、单片机输出PWM波控制NMOS管,D级接到2.5V的参考电压,再通过RC滤波,可以控制输出0-2.5V电压输出, 再配上放大器、射随,可以实现PWM调压输出;


②、R21电阻不能太大,否则,Cgs电容充放电速度过慢,波形输出受影响,也不能太小,否则,Cgs电容充放电过大,单片机IO驱动不了。

 

五、小结


NMOS管是驱动电路常用的器件,使用时根据需求合理选择型号,应用时注意内部寄生参数,极限参数,提高产品的可靠性。 


NMOS管涉及的知识点很多,本文只是简要的介绍了下,仅仅起到抛砖引玉的作用,日后设计过程中,需要不断的总结经验,沟通交流,以达到真正的理解,灵活运用。


作者介绍:刘工程师(笔名),在软硬件技术上有10年的经验,在单片机的经验更是突出,解决过多个单片机难题,可接单片机和软件开发等项目。目前在开讲单片机的教学,教程会在我爱方案网更新,敬请期待!公众号【硬件家园 】



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