用三極管直接驅動MOS可以嗎,需要注意點什麼?

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用三極管可以直接驅動MOS場效應管嗎?回答是:可以直接驅動。由於MOS場效應管是一種電壓驅動器件,要想使其充分導通,要求其柵極驅動電壓的幅度要足夠大,而一些低壓IC電路(譬如3.3V供電的單片機電路)輸出幅度較小,直接用來驅動MOS場效應管,根本無法使管子完全導通。為解決此問題,常加一級雙極型三極管驅動電路來驅動MOS場效應管,其電路如下圖所示。




上圖中,VT1為NPN型三極管,其基極輸入信號的幅度只有5V,而MOS場效應管VT2的開啟電壓較高,要想使其充分導通,其柵極驅動電壓一般要求≥10V。為了能驅動MOS場效應管導通,電路中加了一級三極管電路,當VT1基極為5V高電平時,VT1導通,VT2截止;當VT1基極為低電平0V時,VT1截止,其集電極的10V電壓(Rc上的壓降幾乎為零,可以忽略不計)直接加至VT2的G極(即柵極),這樣便可以使VT2獲得足夠的柵極電壓而導通。

在用三極管驅動MOS場效應管時,需要注意MOS場效應管柵極所接電阻(即上圖中的Rc)的取值。若MOS場效應管的開關速度很低,此時Rc可以選用上百KΩ的電阻,這樣可以減小驅動電路的耗電。若MOS場效應管工作於高速開關狀態,此時Rc不宜取值過大,否則MOS場效應管柵源電容充放電的時間較長,會影響MOS場效應管的開關速度,此時Rc一般選用幾KΩ的電阻。


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三極管是可以驅動MOS管的,而且建議使用三極管來驅動MOS管,因為MOS管是電壓驅動型的元器件,依靠柵極G和源極S之間的電壓差來工作的,這就需要VGS至少滿足開啟電壓Vth才可以。而對於單片機而言,以5V供電和3.3V供電為主,這對於大功率的MOS管而言,驅動電壓有點低可能無法使MOS管完全導通。這就要藉助三極管了。

三極管是電流型驅動的元器件,對電壓要求比較低,只要基極電流滿足條件就可以了。三極管驅動MOS管的電路原理如下圖所示。

三極管的基極接控制端,MOS管的G極接在三極管的集電極上,控制邏輯如下所示:

當控制端GPIO為高電平的時候,三極管導通,集電極為低電平,使得MOS管的G極為低電平,所以MOS管截止,負載失電不工作。

當控制端GPIO為低電平的時候,三極管截止,集電極為高電平,使得MOS管的G極為高電平,所以MOS管導通,負載和電源形成迴路,負載正常工作。

使用三極管來驅動MOS管,將MOS管的電壓控制轉化為三極管的電流控制,對於3.3V的單片機來說,更容易控制,所以建議使用三極管來控制MOS管。

在高速應用的情況下需要考慮MOS管的開關速度,因為MOS管存在米勒電容所導致的米勒效應。控制信號VGS的波形要經過一個短暫的平臺之後才會上升,這個平臺叫做米勒平臺。所以,三極管集電極的限流電阻不能選擇太大,否則容易導致開關出現延時。

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在頻率範圍內,減少寄生電容對於開啟和關斷信號的延時影響和抖動,通斷一定要果斷,GS之間的洩放能量一定要合理


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MOS管是電壓驅動型元件,用三極管直接驅動是沒有問題的

MOS管導通後內阻很小,非常適用於功率負載的驅動,電動工具驅動,開關電源、DC-DC應用都可以看到MOS管的身影。MOS管是電壓驅動型器件,設計MOS管驅動電路時,需要注意MOS管的門極開啟電壓(Vgs)

MOS管的門極開啟電壓(Vgs)是什麼?

門極開啟電壓(Gate Threshold Voltage)Vgs是MOS管的重要參數,給門極提供的電壓需要大於此電壓才可以MOS正常導通工作。給MOS管門極施加的電壓不同,導通時的內阻也是不同的。門極導通電壓不足會導致MOS發熱量增加。

在設計MOS管驅動電路時,一定要設置合理的門極開啟電壓(Gate Threshold Voltage)Vgs。

MOS管驅動電路設計

MCU的工作電壓一般是3.3V或者5V,GPIO提供的電壓可能不足以驅動MOS導通。驅動工作電壓和工作電流較大的MOS管時,我們一般會加入三極管,加入加三極管驅動後,MOS的門極開啟電壓由三極管的集電極(C)提供。在開關速度較高的應用場合,可以考慮減少MOS門極限流電阻,減少門極的充電時間,加快MOS的導通速度。

MOS導通後的內阻雖然很小,但負載功率較大時,發熱是非常厲害的,需要及時把熱量散走,在功率較大的應用,可以給MOS管安裝散熱器

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