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  • MOS管栅极电阻在工业电源中的作用

    MOS管栅极电阻在工业电源中的作用

      1.是分压作用 2.下拉电阻是尽快泄放栅极电荷将MOS管尽快截止 3.防止栅极出现浪涌过压(栅极上并联的稳压管也是防止过压产生) 4.全桥栅极电阻也是同样机理,尽快泄放栅极电荷,将MOS管尽快截止。避免栅极悬空,悬空的栅极MOS管将会导通,导致全桥短路 5.驱动管和栅极之间的电阻起到隔离、防止寄生振荡的作用

    时间:2012-12-24 关键词: 电源技术解析 mos管 工业电源 栅极电阻

  • MOS管发热的可能性原因

    MOS管发热的可能性原因

    做电源设计,或者做驱动方面的电路,难免要用到场效应管,也就是人们常说的MOS管。MOS管有很多种类,也有很多作用。做电源或者驱动的使用,当然就是用它的开关作用。 无论N型或者P型MOS管,其工作原理本质是一样的。MOS管是由加在输入端栅极的电压来控制输出端漏极的电流。MOS管是压控器件它通过加在栅极上的电压控制器件的特性,不会发生像三极管做开关时的因基极电流引起的电荷存储效应,因此在开关应用中, MOS管的开关速度应该比三极管快。其主要原理如图:图1。 图1 MOS管的工作原理 我们在开关电源中常用MOS管的漏极开路电路,如图2漏极原封不动地接负载,叫开路漏极,开路漏极电路中不管负载接多高的电压,都能够接通和关断负载电流。是理想的模拟开关器件。这就是MOS管做开关器件的原理。当然MOS管做开关使用的电路形式比较多了。     图2 NMOS管的开路漏极电路 在开关电源应用方面,这种应用需要MOS管定期导通和关断。比如,DC-DC电源中常用的基本降压转换器依赖两个MOS管来执行开关功能,这些开关交替在电感里存储能量,然后把能量释放给负载。我们常选择数百kHz乃至1 MHz以上的频率,因为频率越高,磁性元件可以更小更轻。在正常工作期间,MOS管只相当于一个导体。因此,我们电路或者电源设计人员最关心的是MOS的最小传导损耗。 我们经常看MOS管的PDF参数,MOS管制造商采用RDS(ON) 参数来定义导通阻抗,对开关应用来说,RDS(ON) 也是最重要的器件特性。数据手册定义RDS(ON) 与栅极 (或驱动) 电压 VGS 以及流经开关的电流有关,但对于充分的栅极驱动,RDS(ON) 是一个相对静态参数。一直处于导通的MOS管很容易发热。另外,慢慢升高的结温也会导致RDS(ON)的增加。MOS管数据手册规定了热阻抗参数,其定义为MOS管封装的半导体结散热能力。RθJC的最简单的定义是结到管壳的热阻抗。 1.发热情况有,电路设计的问题,就是让MOS管工作在线性的工作状态,而不是在开关状态。这也是导致MOS管发热的一个原因。如果N-MOS做开关,G级电压要比电源高几V,才能完全导通,P-MOS则相反。没有完全打开而压降过大造成功率消耗,等效直流阻抗比较大,压降增大,所以U*I也增大,损耗就意味着发热。这是设计电路的最忌讳的错误。 2,频率太高,主要是有时过分追求体积,导致频率提高,MOS管上的损耗增大了,所以发热也加大了 3,没有做好足够的散热设计,电流太高,MOS管标称的电流值,一般需要良好的散热才能达到。所以ID小于最大电流,也可能发热严重,需要足够的辅助散热片。 4,MOS管的选型有误,对功率判断有误,MOS管内阻没有充分考虑,导致开关阻抗增大 这是我最近在处理MOS管发热问题时简单总结的。其实这些问题也是老生常谈的问题,做开关电源或者MOS管开关驱动这些知识应该是烂熟于心,当然有时还有其他方面的因素,主要就是以上几种原因。

    时间:2013-02-19 关键词: 电源 电源技术解析 mos管 电源设计

  • MOS管发热分析

    MOS管发热分析

    做电源设计,或者做驱动方面的电路,难免要用到MOS管。MOS管有很多种类,也有很多作用。做电源或者驱动的使用,当然就是用它的开关作用。 无论N型或者P型MOS管,其工作原理本质是一样的。MOS管是由加在输入端栅极的电压来控制输出端漏极的电流。MOS管是压控器件它通过加在栅极上的电压控制器件的特性,不会发生像三极管做开关时的因基极电流引起的电荷存储效应,因此在开关应用中,MOS管的开关速度应该比三极管快。其主要原理如图:图1。   图1 MOS管的工作原理 我们在开关电源中常用MOS管的漏极开路电路,如图2漏极原封不动地接负载,叫开路漏极,开路漏极电路中不管负载接多高的电压,都能够接通和关断负载电流。是理想的模拟开关器件。这就是MOS管做开关器件的原理。当然MOS管做开关使用的电路形式比较多了。   图2 NMOS管的开路漏极电路 在开关电源应用方面,这种应用需要MOS管定期导通和关断。比如,DC-DC电源中常用的基本降压转换器依赖两个 MOS管来执行开关功能,这些开关交替在电感里存储能量,然后把能量释放给负载。我们常选择数百kHz乃至1MHz以上的频率,因为频率越高,磁性元件可以更小更轻。在正常工作期间,MOS管只相当于一个导体。因此,我们电路或者电源设计人员最关心的是MOS的最小传导损耗。 我们经常看MOS管的PDF参数,MOS管制造商采用RDS(ON)参数来定义导通阻抗,对开关应用来说,RDS(ON)也是最重要的器件特性。数据手册定义RDS(ON)与栅极(或驱动)电压VGS以及流经开关的电流有关,但对于充分的栅极驱动,RDS(ON)是一个相对静态参数。一直处于导通的MOS管很容易发热。另外,慢慢升高的结温也会导致RDS(ON)的增加。MOS管数据手册规定了热阻抗参数,其定义为MOS管封装的半导体结散热能力。RθJC的最简单的定义是结到管壳的热阻抗。 其发热情况有: 1.电路设计的问题,就是让MOS管工作在线性的工作状态,而不是在开关状态。这也是导致MOS管发热的一个原因。如果N-MOS做开关,G级电压要比电源高几V,才能完全导通,P-MOS则相反。没有完全打开而压降过大造成功率消耗,等效直流阻抗比较大,压降增大,所以U*I也增大,损耗就意味着发热。这是设计电路的最忌讳的错误。 2.频率太高,主要是有时过分追求体积,导致频率提高,MOS管上的损耗增大了,所以发热也加大了。 3.没有做好足够的散热设计,电流太高,MOS管标称的电流值,一般需要良好的散热才能达到。所以ID小于最大电流,也可能发热严重,需要足够的辅助散热片。 4.MOS管的选型有误,对功率判断有误,MOS管内阻没有充分考虑,导致开关阻抗增大。

    时间:2013-05-17 关键词: 电源技术解析 mos管 电源设计

  • 必藏!小功率 MOS管 选型手册

     绝对要收藏的小功率 MOS管 选型手册。 KD2300 N-Channel SOT23-3 封装、电压20V、内阻28mΩ、电流6A、 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的2300;Si2300,APM2300,CEM2300,STS2300, AP2300,MT2300,ME2300 KD2302 N-Channel SOT23-3 封装、电压20V、内阻85mΩ、电流3.2A 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的2302 ;APM2302,SSS2302,ME2302,AP2302, STS2302,MT2302 KD2304 N-Channel SOT23-3 封装、电压25V、内阻117mΩ、电流2.7A KD2304A N-Channel SOT23-3 封装、电压30V、内阻117mΩ、电流2.5A 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的2304;Si2304,AO3406,NDS355AN,AP2304, APM2306,CES2304 KD2306 N-Channel SOT23-3 封装、电压20V、内阻30mΩ、电流8.7A KD2306A N-Channel SOT23-3 封装、电压30V、内阻30mΩ、电流8.5A 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的2306 KD2308 N-Channel SOT23-3 封装、电压60V、内阻160mΩ、电流6A 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的2308 KD2310 N-Channel SOT23-3 封装、电压60V、内阻90mΩ、电流6A 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的2310 KD2301 P-Channel SOT23-3 封装、电压-20V、内阻130mΩ、电流-2.6A、 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的2301;Si2301,AP2301,CEM2301,APM2301, APM2313,APM2323,CES2301,FDN302 ,FDN342P,FDN338P KD2303 P-Channel SOT23-3 封装、电压-30V、内阻240mΩ、电流-1.9A、 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的2303;Si2303, AO3405,AO3409,FDN360P, FDN358P,FDN352AP,AP2303,APM2307,CES2303 KD2305 P-Channel SOT23-3 封装、电压-20V、内阻53mΩ、电流-4.2A、 KD2305A P-Channel SOT23-3 封装、电压-30V、内阻60mΩ、电流-3.2A、 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的 2305 KD2307 P-Channel SOT23-3 封装、电压-16V、内阻60mΩ、电流-4A、 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的 2307 KD2309 P-Channel SOT23-3 封装、电压-30V、内阻75mΩ、电流-3.7A、 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的 2309 KD3401 P-Channel SOT23-3 封装、电压-30V、内阻50mΩ、电流-4.2A、 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的3401;Si3401,AMP3401,CEM3401,STS3401, AP3401,MT3401 KD3402 N-Channel SOT23-3 封装、电压30V、内阻73mΩ、电流4A 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的3402;AO3402 SI2306 SI2316 AP2316 CES2314 KD3403 P-Channel SOT23-3 封装、电压-30V、内阻110mΩ、电流-3.4A、 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的 3403;AO3403 SI2341 SI2307 AP2309 CES2313 KD8205S Dual N-Channel SOT23-6 封装、电压20V、内阻28mΩ、电流4A 可替代市面上所有TSOP-6 封装的8205 KD8205G Dual N-Channel TSSOP-8 封装、电压20V、内阻28mΩ、电流6A 可替代市面上所有TSSOP-8 封装的8205 KDG9926 Dual N-Channel TSSOP-8 封装、电压20V、内阻28mΩ、电流6A 仅接受项目专案订制供货.可替代市面上各厂牌各款TSSOP-8 封装之9926. KD4410 N-Channel SOP-8 封装、电压30V、内阻13.5mΩ、电流10A 可兼容、代用、替换市面上各类型4410 : APM4410、CEM4410、AP4410、FDS4410、SSM4410、 SDM4410、STM4410、 MT4410、iTM4410、STS4410、H4410、P4410、GE4410、AF4410N、 ME4410 KD9410 N-Channel SOP-8 封装、电压30V、内阻5mΩ、电流18A 可替代市面上各类型9410 :NK9410D、NDS9410A、APM9410K、SSM9410A、CEM9436A、 FDS6630A、FDFS6N303、Si9410、GT9410、TM9410、GE9410、G9410、ME9410 KD9926 Dual N-Channel SOP-8 封装、电压20V、内阻28mΩ、电流6A 可兼容、代用、替换市面上各类型的9926 : APM9926、CEM9926、AP9926、SSM5N20V、 SDM9926、STM9926、MT9926、TM9926、 GE9926、STN9926、iTM9926、 MOSFET 系列 KD2300 N-Channel SOT23-3 封装、电压20V、内阻50mΩ、电流6A、 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的2300;Si2300,APM2300,CEM2300,STS2300, AP2300,MT2300,ME2300 KD2302 N-Channel SOT23-3 封装、电压20V、内阻85mΩ、电流3.2A 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的2302 ;APM2302,SSS2302,ME2302,AP2302, STS2302,MT2302 KD2304 N-Channel SOT23-3 封装、电压25V、内阻117mΩ、电流2.7A KD2304A N-Channel SOT23-3 封装、电压30V、内阻117mΩ、电流2.5A 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的2304;Si2304,AO3406,NDS355AN,AP2304, APM2306,CES2304 KD2306 N-Channel SOT23-3 封装、电压20V、内阻30mΩ、电流8.7A KD2306A N-Channel SOT23-3 封装、电压30V、内阻30mΩ、电流8.5A 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的2306 KD2308 N-Channel SOT23-3 封装、电压60V、内阻160mΩ、电流6A 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的2308 KD2310 N-Channel SOT23-3 封装、电压60V、内阻90mΩ、电流6A 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的2310 KD3400 N-Channel SOT23-3 封装、电压25V、内阻30mΩ、电流2.7A 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的3400 KD2301 P-Channel SOT23-3 封装、电压-20V、内阻130mΩ、电流-2.6A、 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的2301;Si2301,AP2301,CEM2301,APM2301, APM2313,APM2323,CES2301,FDN302 ,FDN342P,FDN338P KD2303 P-Channel SOT23-3 封装、电压-30V、内阻240mΩ、电流-1.9A、 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的2303;Si2303, AO3405,AO3409,FDN360P, FDN358P,FDN352AP,AP2303,APM2307,CES2303 KD2305 P-Channel SOT23-3 封装、电压-20V、内阻53mΩ、电流-4.2A、 KD2305A P-Channel SOT23-3 封装、电压-30V、内阻60mΩ、电流-3.2A、 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的 2305 KD2307 P-Channel SOT23-3 封装、电压-16V、内阻60mΩ、电流-4A、 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的 2307 KD2309 P-Channel SOT23-3 封装、电压-30V、内阻75mΩ、电流-3.7A、 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的 2309 KD3401 P-Channel SOT23-3 封装、电压-30V、内阻50mΩ、电流-4.2A、 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的3401;Si3401,AMP3401,CEM3401,STS3401, AP3401,MT3401 KD3403 P-Channel SOT23-3 封装、电压-30V、内阻75mΩ、电流-3.7A、 KD3403A P-Channel SOT23-3 封装、电压-30V、内阻70mΩ、电流-3.2A、 可兼容、代用、代换、替换市面上各类型的 3403; KD8205S Dual N-Channel SOT23-6 封装、电压20V、内阻28mΩ、电流4A 可替代市面上所有TSOP-6 封装的8205 KD8205G Dual N-Channel TSSOP-8 封装、电压20V、内阻28mΩ、电流6A 可替代市面上所有TSSOP-8 封装的8205 KDG9926 Dual N-Channel TSSOP-8 封装、电压20V、内阻28mΩ、电流6A 仅接受项目专案订制供货.可替代市面上各厂牌各款TSSOP-8 封装之9926. KD4410 N-Channel SOP-8 封装、电压30V、内阻13.5mΩ、电流10A 可兼容、代用、替换市面上各类型4410 : APM4410、CEM4410、AP4410、FDS4410、SSM4410、 SDM4410、STM4410、 MT4410、iTM4410、STS4410、H4410、P4410、GE4410、AF4410N、 ME4410 KD9410 N-Channel SOP-8 封装、电压30V、内阻5mΩ、电流18A 可替代市面上各类型9410 :NK9410D、NDS9410A、APM9410K、SSM9410A、CEM9436A、 FDS6630A、FDFS6N303、Si9410、GT9410、TM9410、GE9410、G9410、ME9410 KD9926 Dual N-Channel SOP-8 封装、电压20V、内阻28mΩ、电流6A 可兼容、代用、替换市面上各类型的9926 : APM9926、CEM9926、AP9926、SSM5N20V、 SDM9926、STM9926、MT9926、TM9926、 GE9926、STN9926、iTM9926、GT9926、TF9926、 AF9926、Si9926、FDS9926、H9926、ME9926 KD4228 Dual N-Channel SOP-8 封装、电压30V、内阻26mΩ、电流6.8A 可兼容、代用、替换市面上各类型的AO4800、Si4800、Si4804、FDS6912A、FDS6930A、 SDM4800、APM7313、IRF7313、AP4920、Si4936,NDS9956A、Si9925、Si9926、Si9956、 SI4804、SI9936、FDS9926A、FDS6912、ME4922、GT4228 KD9971 Dual N-Channel SOP-8 封装、电压60V、内阻50mΩ、电流5A 可兼容、代用、替换市面上各类型的9971,AP9971GM、STM6960、Si4900DY、Si4946、 AO4828、APM9946K、APM9945K、Si9945AEY、CEM4426、 FDS9945 KD9435 P-Channel SOP-8 封装、电压-30V、内阻50mΩ、电流-5.3A 可兼容、代用、替换市面上各类型9435 : APM9435、CEM9435、AP9435、SSM9435、TM9435、 MT9435、GE9435、SDM9435、 STM9435、H9435、FDS9435、AO9435、Si9435、STP9435、 ME9435 KD4435 P-Channel SOP-8 封装、电压-30V、内阻20mΩ、电流-8A 可兼容、代用、替换市面上各类型4435 : APM4435、 Si4435、 CEM4435、 SDM4435、 SSM4435、GE4435、MT4435、H4435、 STM4435、AP4435、TM4953、AF4435、FDS4435、 iTM4435、ME4435 KD4953 Dual P-Channel SOP-8 封装、电压-30V、内阻53mΩ、电流-5A KD4953BDY Dual P-Channel SOP-8 封装、电压-30V、内阻42mΩ、电流-5A 可兼容、代用、替换市面上各类型4953 : GE4953、iTM4953、AF4953P、H4953、MT4953、 SSM4953、CEM4953、STS4953、AP4953TM4953、STM4953、SDM4953、GT4953、TF4953、 H4953、ME4953 等等! 备注:供应性价比优越,专门替代APM4953、Si4953、FDS4953、 CEM4953 之KD4953BDY (42mΩ)

    时间:2015-12-08 关键词: 电源技术解析 选型 mos管

  • 电源设计经验之MOS管驱动电路篇

    电源设计经验之MOS管驱动电路篇

    MOSFET因导通内阻低、开关速度快等优点被广泛应用于开关电源中。MOSFET的驱动常根据电源IC和MOSFET的参数选择合适的电路。下面一起探讨MOSFET用于开关电源的驱动电路。 在使用MOSFET设计开关电源时,大部分人都会考虑MOSFET的导通电阻、最大电压、最大电流。但很多时候也仅仅考虑了这些因素,这样的电路也许可以正常工作,但并不是一个好的设计方案。更细致的,MOSFET还应考虑本身寄生的参数。对一个确定的MOSFET,其驱动电路,驱动脚输出的峰值电流,上升速率等,都会影响MOSFET的开关性能。 当电源IC与MOS管选定之后,选择合适的驱动电路来连接电源IC与MOS管就显得尤其重要了。 一个好的MOSFET驱动电路有以下几点要求: (1)开关管开通瞬时,驱动电路应能提供足够大的充电电流使MOSFET栅源极间电压迅速上升到所需值,保证开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡。 (2)开关导通期间驱动电路能保证MOSFET栅源极间电压保持稳定且可靠导通。 (3)关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压的快速泄放,保证开关管能快速关断。 (4)驱动电路结构简单可靠、损耗小。 (5)根据情况施加隔离。 下面介绍几个模块电源中常用的MOSFET驱动电路。 1、电源IC直接驱动MOSFET 图1 IC直接驱动MOSFET 电源IC直接驱动是我们最常用的驱动方式,同时也是最简单的驱动方式,使用这种驱动方式,应该注意几个参数以及这些参数的影响。第一,查看一下电源IC手册,其最大驱动峰值电流,因为不同芯片,驱动能力很多时候是不一样的。第二,了解一下MOSFET的寄生电容,如图1中C1、C2的值。如果C1、C2的值比较大,MOS管导通的需要的能量就比较大,如果电源IC没有比较大的驱动峰值电流,那么管子导通的速度就比较慢。如果驱动能力不足,上升沿可能出现高频振荡,即使把图 1中Rg减小,也不能解决问题!IC驱动能力、MOS寄生电容大小、MOS管开关速度等因素,都影响驱动电阻阻值的选择,所以Rg并不能无限减小。 2、电源IC驱动能力不足时 如果选择MOS管寄生电容比较大,电源IC内部的驱动能力又不足时,需要在驱动电路上增强驱动能力,常使用图腾柱电路增加电源IC驱动能力,其电路如图 2虚线框所示。 图2图腾柱驱动MOS 这种驱动电路作用在于,提升电流提供能力,迅速完成对于栅极输入电容电荷的充电过程。这种拓扑增加了导通所需要的时间,但是减少了关断时间,开关管能快速开通且避免上升沿的高频振荡。 3、驱动电路加速MOS管关断时间 图3加速MOS关断 关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压快速泄放,保证开关管能快速关断。为使栅源极间电容电压的快速泄放,常在驱动电阻上并联一个电阻和一个二极管,如图3所示,其中D1常用的是快恢复二极管。这使关断时间减小,同时减小关断时的损耗。Rg2是防止关断的时电流过大,把电源IC给烧掉。 图4改进型加速MOS关断 在第二点介绍的图腾柱电路也有加快关断作用。当电源IC的驱动能力足够时,对图 2中电路改进可以加速MOS管关断时间,得到如图 4所示电路。用三极管来泄放栅源极间电容电压是比较常见的。如果Q1的发射极没有电阻,当PNP三极管导通时,栅源极间电容短接,达到最短时间内把电荷放完,最大限度减小关断时的交叉损耗。与图3拓扑相比较,还有一个好处,就是栅源极间电容上的电荷泄放时电流不经过电源IC,提高了可靠性。 4、驱动电路加速MOS管关断时间 图5隔离驱动 为了满足如图 5所示高端MOS管的驱动,经常会采用变压器驱动,有时为了满足安全隔离也使用变压器驱动。其中R1目的是抑制PCB板上寄生的电感与C1形成LC振荡,C1的目的是隔开直流,通过交流,同时也能防止磁芯饱和。 除了以上驱动电路之外,还有很多其它形式的驱动电路。对于各种各样的驱动电路并没有一种驱动电路是最好的,只有结合具体应用,选择最合适的驱动。在设计电源时,有上述几个角度出发考虑如何设计MOS管的驱动电路,如果选用成品电源,不管是模块电源、普通开关电源、电源适配器等,这部分的工作一般都由电源设计厂家完成。 致远电子自主研发、生产的隔离电源模块已有近20年的行业积累,目前产品具有宽输入电压范围,隔离1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多个系列,封装形式多样,兼容国际标准的SIP、DIP等封装。同时致远电子为保证电源产品性能建设了行业内一流的测试实验室,配备最先进、齐全的测试设备,全系列隔离DC-DC电源通过完整的EMC测试,静电抗扰度高达4KV、浪涌抗扰度高达2KV,可应用于绝大部分复杂恶劣的工业现场,为用户提供稳定、可靠的电源隔离解决方案。 除了以上驱动电路之外,还有很多其它形式的驱动电路。对于各种各样的驱动电路并没有一种驱动电路是最好的,只有结合具体应用,选择最合适的驱动。

    时间:2018-03-30 关键词: 电源技术解析 驱动电路 mos管

  • 电路设计中三极管和mos管的区别

    我们在做电路设计中三极管和MOS管做开关用时候有什么区别 工作性质:1.三极管用电流控制,MOS管属于电压控制.2、成本问题:三极管便宜,MOS管贵。3、功耗问题:三极管损耗大。4、驱动能力:MOS管常用来电源开关,以及大电流地方开关电路。实际上就是三极管比较便宜,用起来方便,常用在数字电路开关控制。MOS管用于高频高速电路,大电流场合,以及对基极或漏极控制电流比较敏感的地方。一般来说低成本场合,普通应用的先考虑用三极管,不行的话考虑MOS管实际上说电流控制慢,电压控制快这种理解是不对的。要真正理解得了解双极晶体管和MOS晶体管的工作方式才能明白。三极管是靠载流子的运动来工作的,以npn管射极跟随器为例,当基极加不加电压时,基区和发射区组成的pn结为阻止多子(基区为空穴,发射区为电子)的扩散运动,在此pn结处会感应出由发射区指向基区的静电场(即内建电场),当基极外加正电压的指向为基区指向发射区,当基极外加电压产生的电场大于内建电场时,基区的载流子(电子)才有可能从基区流向发射区,此电压的最小值即pn结的正向导通电压(工程上一般认为0.7v)。但此时每个pn结的两侧都会有电荷存在,此时如果集电极-发射极加正电压,在电场作用下,发射区的电子往基区运动(实际上都是电子的反方向运动),由于基区宽度很小,电子很容易越过基区到达集电区,并与此处的PN的空穴复合(靠近集电极),为维持平衡,在正电场的作用下集电区的电子加速外集电极运动,而空穴则为pn结处运动,此过程类似一个雪崩过程。集电极的电子通过电源回到发射极,这就是晶体管的工作原理。三极管工作时,两个pn结都会感应出电荷,当做开关管处于导通状态时,三极管处于饱和状态,如果这时三极管截至,pn结感应的电荷要恢复到平衡状态,这个过程需要时间。而MOS三极管工作方式不同,没有这个恢复时间,因此可以用作高速开关管。(1)场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管。(2)场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。(3)有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好。(4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。(5)场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点,因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级,可以获得一般晶体管很难达到的性能。(6)场效应管分成结型和绝缘栅型两大类,其控制原理都是一样的。

    时间:2018-08-31 关键词: 电源技术解析 mos管 三极管 电压控制

  • MOS管的选择方案

    MOS管的选择方案

    MOS管在生活中处处会使用到,有电子产品的地方就有它的身影,正确选择MOS管是很重要的一个环节,MOS管选择不好有可能影响到整个电路的效率和成本,了解不同的MOS管部件的细微差别及不同开关电路中的应力能够帮助工程师避免诸多问题,下面我们来学习下MOS管的正确的选择方法。 三极管 第一步:选用N沟道还是P沟道 为设计选择正确器件的第一步是决定采用N沟道还是P沟道MOS管。在典型的功率应用中,当一个MOS管接地,而负载连接到干线电压上时,该MOS管就构成了低压侧开关。在低压侧开关中,应采用N沟道MOS管,这是出于对关闭或导通器件所需电压的考虑。当MOS管连接到总线及负载接地时,就要用高压侧开关。通常会在这个拓扑中采用P沟道MOS管,这也是出于对电压驱动的考虑。 要选择适合应用的器件,必须确定驱动器件所需的电压,以及在设计中最简易执行的方法。下一步是确定所需的额定电压,或者器件所能承受的最大电压。额定电压越大,器件的成本就越高。根据实践经验,额定电压应当大于干线电压或总线电压。这样才能提供足够的保护,使MOS管不会失效。就选择MOS管而言,必须确定漏极至源极间可能承受的最大电压,即最大VDS。知道MOS管能承受的最大电压会随温度而变化这点十分重要。设计人员必须在整个工作温度范围内测试电压的变化范围。额定电压必须有足够的余量覆盖这个变化范围,确保电路不会失效。设计工程师需要考虑的其他安全因素包括由开关电子设备(如电机或变压器)诱发的电压瞬变。不同应用的额定电压也有所不同;通常,便携式设备为20V、FPGA电源为20~30V、85~220VAC应用为450~600V。 第二步:确定额定电流 第二步是选择MOS管的额定电流。视电路结构而定,该额定电流应是负载在所有情况下能够承受的最大电流。与电压的情况相似,设计人员必须确保所选的MOS管能承受这个额定电流,即使在系统产生尖峰电流时。两个考虑的电流情况是连续模式和脉冲尖峰。在连续导通模式下,MOS管处于稳态,此时电流连续通过器件。脉冲尖峰是指有大量电涌(或尖峰电流)流过器件。一旦确定了这些条件下的最大电流,只需直接选择能承受这个最大电流的器件便可。 选好额定电流后,还必须计算导通损耗。在实际情况下,MOS管并不是理想的器件,因为在导电过程中会有电能损耗,这称之为导通损耗。MOS管在“导通”时就像一个可变电阻,由器件的RDS(ON)所确定,并随温度而显著变化。器件的功率耗损可由Iload2×RDS(ON)计算,由于导通电阻随温度变化,因此功率耗损也会随之按比例变化。对MOS管施加的电压VGS越高,RDS(ON)就会越小;反之RDS(ON)就会越高。对系统设计人员来说,这就是取决于系统电压而需要折中权衡的地方。对便携式设计来说,采用较低的电压比较容易(较为普遍),而对于工业设计,可采用较高的电压。注意RDS(ON)电阻会随着电流轻微上升。关于RDS(ON)电阻的各种电气参数变化可在制造商提供的技术资料表中查到。 需要提醒设计人员,一般来说MOS管规格书标注的Id电流是MOS管芯片的最大常态电流,实际使用时的最大常态电流还要受封装的最大电流限制。因此客户设计产品时的最大使用电流设定要考虑封装的最大电流限制。建议客户设计产品时的最大使用电流设定更重要的是要考虑MOS的内阻参数。 技术对器件的特性有着重大影响,因为有些技术在提高最大VDS时往往会使RDS(ON)增大。对于这样的技术,如果打算降低VDS和RDS(ON),那么就得增加晶片尺寸,从而增加与之配套的封装尺寸及相关的开发成本。业界现有好几种试图控制晶片尺寸增加的技术,其中最主要的是沟道和电荷平衡技术。 在沟道技术中,晶片中嵌入了一个深沟,通常是为低电压预留的,用于降低导通电阻RDS(ON)。为了减少最大VDS对RDS(ON)的影响,开发过程中采用了外延生长柱/蚀刻柱工艺。例如,飞兆半导体开发了称为SupeRFET的技术,针对RDS(ON)的降低而增加了额外的制造步骤。这种对RDS(ON)的关注十分重要,因为当标准MOSFET的击穿电压升高时,RDS(ON)会随之呈指数级增加,并且导致晶片尺寸增大。SuperFET工艺将RDS(ON)与晶片尺寸间的指数关系变成了线性关系。这样,SuperFET器件便可在小晶片尺寸,甚至在击穿电压达到600V的情况下,实现理想的低RDS(ON)。结果是晶片尺寸可减小达35%。而对于最终用户来说,这意味着封装尺寸的大幅减小。 第三步:确定热要求 选择MOS管的下一步是计算系统的散热要求。设计人员必须考虑两种不同的情况,即最坏情况和真实情况。建议采用针对最坏情况的计算结果,因为这个结果提供更大的安全余量,能确保系统不会失效。在MOS管的资料表上还有一些需要注意的测量数据;比如封装器件的半导体结与环境之间的热阻,以及最大的结温。 器件的结温等于最大环境温度加上热阻与功率耗散的乘积(结温=最大环境温度+[热阻×功率耗散])。根据这个方程可解出系统的最大功率耗散,即按定义相等于I2×RDS(ON)。由于设计人员已确定将要通过器件的最大电流,因此可以计算出不同温度下的RDS(ON)。值得注意的是,在处理简单热模型时,设计人员还必须考虑半导体结/器件外壳及外壳/环境的热容量;即要求印刷电路板和封装不会立即升温。 雪崩击穿是指半导体器件上的反向电压超过最大值,并形成强电场使器件内电流增加。该电流将耗散功率,使器件的温度升高,而且有可能损坏器件。半导体公司都会对器件进行雪崩测试,计算其雪崩电压,或对器件的稳健性进行测试。计算额定雪崩电压有两种方法;一是统计法,另一是热计算。而热计算因为较为实用而得到广泛采用。除计算外,技术对雪崩效应也有很大影响。例如,晶片尺寸的增加会提高抗雪崩能力,最终提高器件的稳健性。对最终用户而言,这意味着要在系统中采用更大的封装件。 第四步:决定开关性能 选择MOS管的最后一步是决定MOS管的开关性能。影响开关性能的参数有很多,但最重要的是栅极/漏极、栅极/ 源极及漏极/源极电容。这些电容会在器件中产生开关损耗,因为在每次开关时都要对它们充电。MOS管的开关速度因此被降低,器件效率也下降。为计算开关过程中器件的总损耗,设计人员必须计算开通过程中的损耗(Eon)和关闭过程中的损耗(Eoff)。MOSFET开关的总功率可用如下方程表达:Psw=(Eon+Eoff)×开关频率。而栅极电荷(Qgd)对开关性能的影响最大。 以上就是MOS管的选择方法,要学会MOS管的应用就需要设计人员知识储备雄厚,项目开发经验丰富。

    时间:2019-07-31 关键词: 电压 电流 电源技术解析 mos管

  • MOSFET学习:N沟道MOS管和P沟道MOS管

    MOS/CMOS集成电路简介及N沟道MOS管和P沟道MOS管 在实际项目中,我们基本都用增强型mos管,分为N沟道和P沟道两种。 我们常用的是NMOS,因为其导通电阻小,且容易制造。在MOS管原理图上可以看到,漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管,在驱动感性负载(如马达),这个二极管很重要。顺便说一句,体二极管只在单个的MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的。     1.导通特性   NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。   PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。   2.MOS开关管损失   不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,这样电流就会在这个电阻上消耗能量,这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右,几毫欧的也有。   MOS在导通和截止的时候,一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程,流过的电流有一个上升的过程,在这段时间内,MOS管的损失是电压和电流的乘积,叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多,而且开关频率越高,损失也越大。   导通瞬间电压和电流的乘积很大,造成的损失也就很大。缩短开关时间,可以减小每次导通时的损失;降低开关频率,可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。     3.MOS管驱动   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,我们还需要速度。   在MOS管的结构中可以看到,在GS,GD之间存在寄生电容,而MOS管的驱动,实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流,因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路,所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。   第二注意的是,普遍用于高端驱动的NMOS,导通时需要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压(VCC)相同,所以这时栅极电压要比VCC大4V或10V。如果在同一个系统里,要得到比VCC大的电压,就要专门的升压电路了。很多马达驱动器都集成了电荷泵,要注意的是应该选择合适的外接电容,以得到足够的短路电流去驱动MOS管。 2009-03-20 11:18 MOS/CMOS集成电路 MOS集成电路特点: 制造工艺比较简单、成品率较高、功耗低、组成的逻辑电路比较简单,集成度高、抗干扰能力强,特别适合于大规模集成电路。 MOS集成电路包括: NMOS管组成的NMOS电路、PMOS管组成的PMOS电路及由NMOS和PMOS两种管子组成的互补MOS电路,即CMOS电路。 PMOS门电路与NMOS电路的原理完全相同,只是电源极性相反而已。 数字电路中MOS集成电路所使用的MOS管均为增强型管子,负载常用MOS管作为有源负载,这样不仅节省了硅片面积,而且简化了工艺利于大规模集成。常用的符号如图1所示。 N沟MOS晶体管 金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-SemIConductor)结构的晶体管简称MOS晶体管,有P型MOS管和N型MOS管之分。MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路,而PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS集成电路。  由p型衬底和两个高浓度n扩散区构成的MOS管叫作n沟道MOS管,该管导通时在两个高浓度n扩散区间形成n型导电沟道。n沟道增强型MOS管必须在栅极上施加正向偏压,且只有栅源电压大于阈值电压时才有导电沟道产生的n沟道MOS管。n沟道耗尽型MOS管是指在不加栅压(栅源电压为零)时,就有导电沟道产生的n沟道MOS管。  NMOS集成电路是N沟道MOS电路,NMOS集成电路的输入阻抗很高,基本上不需要吸收电流,因此,CMOS与NMOS集成电路连接时不必考虑电流的负载问题。NMOS集成电路大多采用单组正电源供电,并且以5V为多。CMOS集成电路只要选用与NMOS集成电路相同的电源,就可与NMOS集成电路直接连接。不过,从NMOS到CMOS直接连接时,由于NMOS输出的高电平低于CMOS集成电路的输入高电平,因而需要使用一个(电位)上拉电阻R,R的取值一般选用2~100KΩ。  N沟道增强型MOS管的结构 在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上,制作两个高掺杂浓度的N+区,并用金属铝引出两个电极,分别作漏极d和源极s。  然后在半导体表面覆盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层,在漏——源极间的绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极g。  在衬底上也引出一个电极B,这就构成了一个N沟道增强型MOS管。MOS管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。  它的栅极与其它电极间是绝缘的。  图(a)、(b)分别是它的结构示意图和代表符号。代表符号中的箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)。P沟道增强型MOS管的箭头方向与上述相反,如图(c)所示。  N沟道增强型MOS管的工作原理 (1)vGS对iD及沟道的控制作用  ① vGS=0 的情况  从图1(a)可以看出,增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结。当栅——源电压vGS=0时,即使加上漏——源电压vDS,而且不论vDS的极性如何,总有一个PN结处于反偏状态,漏——源极间没有导电沟道,所以这时漏极电流iD≈0。  ② vGS>0 的情况  若vGS>0,则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个电场。电场方向垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。这个电场能排斥空穴而吸引电子。  排斥空穴:使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥,剩下不能移动的受主离子(负离子),形成耗尽层。吸引电子:将 P型衬底中的电子(少子)被吸引到衬底表面。  (2)导电沟道的形成:  当vGS数值较小,吸引电子的能力不强时,漏——源极之间仍无导电沟道出现,如图1(b)所示。vGS增加时,吸引到P衬底表面层的电子就增多,当vGS达到某一数值时,这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层,且与两个N+区相连通,在漏——源极间形成N型导电沟道,其导电类型与P衬底相反,故又称为反型层,如图1(c)所示。vGS越大,作用于半导体表面的电场就越强,吸引到P衬底表面的电子就越多,导电沟道越厚,沟道电阻越小。  开始形成沟道时的栅——源极电压称为开启电压,用VT表示。  上面讨论的N沟道MOS管在vGS<VT时,不能形成导电沟道,管子处于截止状态。只有当vGS≥VT时,才有沟道形成。这种必须在vGS≥VT时才能形成导电沟道的MOS管称为增强型MOS管。沟道形成以后,在漏——源极间加上正向电压vDS,就有漏极电流产生。  vDS对iD的影响  如图(a)所示,当vGS>VT且为一确定值时,漏——源电压vDS对导电沟道及电流iD的影响与结型场效应管相似。 漏极电流iD沿沟道产生的电压降使沟道内各点与栅极间的电压不再相等,靠近源极一端的电压最大,这里沟道最厚,而漏极一端电压最小,其值为VGD=vGS-vDS,因而这里沟道最薄。但当vDS较小(vDS<vGS–VT)时,它对沟道的影响不大,这时只要vGS一定,沟道电阻几乎也是一定的,所以iD随vDS近似呈线性变化。  随着vDS的增大,靠近漏极的沟道越来越薄,当vDS增加到使VGD=vGS-vDS=VT(或vDS=vGS-VT)时,沟道在漏极一端出现预夹断,如图2(b)所示。再继续增大vDS,夹断点将向源极方向移动,如图2(c)所示。由于vDS的增加部分几乎全部降落在夹断区,故iD几乎不随vDS增大而增加,管子进入饱和区,iD几乎仅由vGS决定。  N沟道增强型MOS管的特性曲线、电流方程及参数 (1) 特性曲线和电流方程  1)输出特性曲线 N沟道增强型MOS管的输出特性曲线如图1(a)所示。与结型场效应管一样,其输出特性曲线也可分为可变电阻区、饱和区、截止区和击穿区几部分。  2)转移特性曲线  转移特性曲线如图1(b)所示,由于场效应管作放大器件使用时是工作在饱和区(恒流区),此时iD几乎不随vDS而变化,即不同的vDS所对应的转移特性曲线几乎是重合的,所以可用vDS大于某一数值(vDS>vGS-VT)后的一条转移特性曲线代替饱和区的所有转移特性曲线.  3)iD与vGS的近似关系  与结型场效应管相类似。在饱和区内,iD与vGS的近似关系式为  式中IDO是vGS=2VT时的漏极电流iD。  (2)参数  MOS管的主要参数与结型场效应管基本相同,只是增强型MOS管中不用夹断电压VP ,而用开启电压VT表征管子的特性。  N沟道耗尽型MOS管的基本结构 (1)结构:  N沟道耗尽型MOS管与N沟道增强型MOS管基本相似。  (2)区别:  耗尽型MOS管在vGS=0时,漏——源极间已有导电沟道产生,而增强型MOS管要在vGS≥VT时才出现导电沟道。  (3)原因:  制造N沟道耗尽型MOS管时,在SiO2绝缘层中掺入了大量的碱金属正离子Na+或K+(制造P沟道耗尽型MOS管时掺入负离子),如图1(a)所示,因此即使vGS=0时,在这些正离子产生的电场作用下,漏——源极间的P型衬底表面也能感应生成N沟道(称为初始沟道),只要加上正向电压vDS,就有电流iD。  如果加上正的vGS,栅极与N沟道间的电场将在沟道中吸引来更多的电子,沟道加宽,沟道电阻变小,iD增大。反之vGS为负时,沟道中感应的电子减少,沟道变窄,沟道电阻变大,iD减小。当vGS负向增加到某一数值时,导电沟道消失,iD趋于零,管子截止,故称为耗尽型。沟道消失时的栅-源电压称为夹断电压,仍用VP表示。与N沟道结型场效应管相同,N沟道耗尽型MOS管的夹断电压VP也为负值,但是,前者只能在vGS

    时间:2019-01-28 关键词: MOSFET mos管

  • 如何确保MOS管工作在安全区

    电源工程师最怕什么?炸机!用着用着就坏了,莫名其妙MOS管就炸了,真是又怕又恨,可到底是哪里出问题了呢?这一切都和SOA相关。 我们知道开关电源中MOSFET、 IGBT是最核心也是最容易烧坏的器件。开关器件长期工作于高电压大电流状态,承受着很大的功耗,一但过压或过流就会导致功耗大增,晶圆结温急剧上升,如果散热不及时,就会导致器件损坏,甚至可能会伴随爆炸,非常危险。这里就衍生一个概念,安全工作区。 一、什么是安全工作区? 安全工作区:SOA(Safe operating area)是由一系列(电压,电流)坐标点形成的一个二维区域,开关器件正常工作时的电压和电流都不会超过该区域。简单的讲,只要器件工作在SOA区域内就是安全的,超过这个区域就存在危险。 二、SOA具体如何应用和测试呢? 开关器件的各项参数在数据手册中都会明确标注,这里我们先来解读两个参数: VDS(Drain-source voltage):漏源电压标称值,反应的是漏源极能承受的最大的电压值; IDM(Drain current(pulsed)):漏源最大单脉冲电流(非重复脉冲),反应的是漏源极可承受的单次脉冲电流强。 图1 开关器件参数表 器件手册一般都会提供SOA(Safe operating area)数据图表,主要和晶圆的散热、瞬间电压和电流的承受能力有关,通过IDM和VDS及器件晶圆沟道损耗的限制形成一个工作区域,称为安全工作区,如下图所示。安全工作区可以避免管子因结温过高而损坏。 图2 器件手册SOA曲线图 示波器的测试应用非常简单,使用电压、电流探头正常测试开关管的VDS和IDM,并打开SOA分析功能,对照数据手册的SOA数据设置好示波器的SOA参数即可。一但波形触碰到安全区以外的区域,就说明器件超额工作,存在危险。 三、示波器的SOA分析功能有哪些作用? 支持连续测试,并统计通过及失败的总数次,该模式可用于连续烤机测试; 支持触碰(波形超出安全区域)停止、自动截图、声音提示操作; 安全工作区可通过电压、电流、功率限制设定,也可自定义设定。 图3 示波器SOA测试波形图 四、总结 开关器件的安全工作区是一项非常重要的参数,通过示波器的SOA分析功能,可以快速有效的确定器件的工作是否安全,确保产品安全可靠。

    时间:2017-10-26 关键词: mos管 电源工程师 安全区

  • MOS管功率损耗竟然还可以这么测

    MOSFET/IGBT的开关损耗测试是电源调试中非常关键的环节,但很多工程师对开关损耗的测量还停留在人工计算的感性认知上,PFC MOSFET的开关损耗更是只能依据口口相传的经验反复摸索,那么该如何量化评估呢? 1.1 功率损耗的原理图和实测图 一般来说,开关管工作的功率损耗原理图如图 1所示,主要的能量损耗体现在“导通过程”和“关闭过程”,小部分能量体现在“导通状态”,而关闭状态的损耗很小几乎为0,可以忽略不计。 图 1开关管工作的功率损耗原理图 实际的测量波形图一般如图 2所示。 图 2开关管实际功率损耗测试 1.2 MOSFET和PFC MOSFET的测试区别 对于普通MOS管来说,不同周期的电压和电流波形几乎完全相同,因此整体功率损耗只需要任意测量一个周期即可。但对于PFC MOS管来说,不同周期的电压和电流波形都不相同,因此功率损耗的准确评估依赖较长时间(一般大于10ms),较高采样率(推荐1G采样率)的波形捕获,此时需要的存储深度推荐在10M以上,并且要求所有原始数据(不能抽样)都要参与功率损耗计算,实测截图如图 3所示。 图 3 PFC MOSFET功率损耗实测截图 1.3 MOSFET和PFC MOSFET的实测演示视频 普通MOSFET的功率损耗实测如下。 https://v.qq.com/x/page/t050291xynv.html PFC MOSFET的功率损耗实测如下。 https://v.qq.com/x/page/y050284vm7y.html   开关损耗测试对于器件评估非常关键,通过示波器的电源分析软件,可以快速有效的对器件的功率损耗进行评估,ZDS3000/4000系列示波器免费标配电源分析软件。

    时间:2017-11-16 关键词: 测量 mos管 功率损耗

  • MOS管功率损耗竟然还可以这么测

      MOSFET/IGBT的开关损耗测试是电源调试中非常关键的环节,但很多工程师对开关损耗的测量还停留在人工计算的感性认知上,PFC MOSFET的开关损耗更是只能依据口口相传的经验反复摸索,那么该如何量化评估呢?   1.1 功率损耗的原理图和实测图 一般来说,开关管工作的功率损耗原理图如图 1所示,主要的能量损耗体现在“导通过程”和“关闭过程”,小部分能量体现在“导通状态”,而关闭状态的损耗很小几乎为0,可以忽略不计。   图 1开关管工作的功率损耗原理图   实际的测量波形图一般如图 2所示。   图 2开关管实际功率损耗测试 1.2 MOSFET和PFC MOSFET的测试区别   对于普通MOS管来说,不同周期的电压和电流波形几乎完全相同,因此整体功率损耗只需要任意测量一个周期即可。但对于PFC MOS管来说,不同周期的电压和电流波形都不相同,因此功率损耗的准确评估依赖较长时间(一般大于10ms),较高采样率(推荐1G采样率)的波形捕获,此时需要的存储深度推荐在10M以上,并且要求所有原始数据(不能抽样)都要参与功率损耗计算,实测截图如图 3所示。   图 3 PFC MOSFET功率损耗实测截图 1.3 MOSFET和PFC MOSFET的实测演示视频   普通MOSFET的功率损耗实测如下。 https://v.qq.com/x/page/t050291xynv.html PFC MOSFET的功率损耗实测如下。 https://v.qq.com/x/page/y050284vm7y.html   开关损耗测试对于器件评估非常关键,通过示波器的电源分析软件,可以快速有效的对器件的功率损耗进行评估,ZDS3000/4000系列示波器免费标配电源分析软件。        

    时间:2018-05-18 关键词: mos管

  • LED灯不足点

    LED灯不足点

    在科技高度发展的今天,电子产品的更新换代越来越快,LED灯的技术也在不断发展,为我们的城市装饰得五颜六色。本文主要针对内置电源调制器的高压驱动芯片进行分析。目的是为了能够减少MOS管的损失。下文中主要从5个方面分析了MOS管烧不停的原因,并给出合理的处理方法。 1、芯片发热 本次内容主要针对内置电源调制器的高压驱动芯片。假如芯片消耗的电流为2mA,300V的电压加在芯片上面,芯片的功耗为0.6W,当然会引起芯片的发热。驱动芯片的最大电流来自于驱动功率MOS管的消耗,简单的计算公式为I=cvf(考虑充电的电阻效益,实际I=2cvf,其中c为功率MOS管的cgs电容,v为功率管导通时的gate电压,所以为了降低芯片的功耗,必须想办法降低c、v和f。如果c、v和f不能改变,那么请想办法将芯片的功耗分到芯片外的器件,注意不要引入额外的功耗。再简单一点,就是考虑更好的散热吧。 2、功率管发热 关于这个问题,也见到过有人在电源网论坛发过贴。功率管的功耗分成两部分,开关损耗和导通损耗。要注意,大多数场合特别是LED市电驱动应用,开关损害要远大于导通损耗。开关损耗与功率管的cgd和cgs以及芯片的驱动能力和工作频率有关,所以要解决功率管的发热可以从以下几个方面解决: A、不能片面根据导通电阻大小来选择MOS功率管,因为内阻越小,cgs和cgd电容越大。如1N60的cgs为250pF左右,2N60的cgs为350pF左右,5N60的cgs为1200pF左右,差别太大了,选择功率管时,够用就可以了。 B、剩下的就是频率和芯片驱动能力了,这里只谈频率的影响。频率与导通损耗也成正比,所以功率管发热时,首先要想想是不是频率选择的有点高。想办法降低频率吧!不过要注意,当频率降低时,为了得到相同的负载能力,峰值电流必然要变大或者电感也变大,这都有可能导致电感进入饱和区域。如果电感饱和电流够大,可以考虑将CCM(连续电流模式)改变成DCM(非连续电流模式),这样就需要增加一个负载电容了。 3、工作频率降频 这个也是用户在调试过程中比较常见的现象,降频主要由两个方面导致。输入电压和负载电压的比例小、系统干扰大。对于前者,注意不要将负载电压设置的太高,虽然负载电压高,效率会高点。对于后者,可以尝试以下几个方面: a、将最小电流设置的再小点;b、布线干净点,特别是sense这个关键路径;c、将电感选择的小点或者选用闭合磁路的电感;d、加RC低通滤波吧,这个影响有点不好,C的一致性不好,偏差有点大,不过对于照明来说应该够了。 无论如何降频没有好处,只有坏处,所以一定要解决。 4、电感或者变压器的选择 终于谈到重点了,我还没有入门,只能瞎说点饱和的影响了。很多用户反应,相同的驱动电路,用a生产的电感没有问题,用b生产的电感电流就变小了。遇到这种情况,要看看电感电流波形。有的工程师没有注意到这个现象,直接调节sense电阻或者工作频率达到需要的电流,这样做可能会严重影响LED的使用寿命。所以说,在设计前,合理的计算是必须的,如果理论计算的参数和调试参数差的有点远,要考虑是否降频和变压器是否饱和。变压器饱和时,L会变小,导致传输delay引起的峰值电流增量急剧上升,那么LED的峰值电流也跟着增加。在平均电流不变的前提下,只能看着光衰了。 5、LED电流大小 大家都知道LEDripple过大会使LED的寿命受到影响,至于影响有多大,也没见过哪个专家说过。以前问过LED厂这个数据,他们说30%以内都可以接受,不过后来没有经过验证。建议还是尽量控制小点。如果散热解决的不好的话,LED一定要降额使用。虽然LED在生活中处处可见,但是LED也还有一些不足需要我们的设计人员拥有更加专业的知识储备,这样才能设计出更加符合生活所需的产品。虽然LED在生活中处处可见,但是LED也还有一些不足需要我们的设计人员拥有更加专业的知识储备,这样才能设计出更加符合生活所需的产品。

    时间:2019-10-13 关键词: 电源技术解析 mos管 内置电源调制器 高压驱动芯片

  • 不同的LED路灯电源

    不同的LED路灯电源

    随着科学技术的发展,LED技术也在不断发展,为我们的生活带来各种便利,为我们提供各种各样生活信息,造福着我们人类。LED路灯是LED照明中一个很重要应用。在节能省电的前提下,LED路灯取代传统路灯的趋势越来越明显。 市面上,LED路灯电源的设计有很多种。早期的设计比较重视低成本的追求;到近期,共识渐渐形成,高效率及高可靠性才是最重要的。立?科技近年来推出了一系列LED照明的驱动IC,也一直关注LED路灯的发展。本文主要是针对几种不同LED路灯的应用,提出了适合的架构,并对其优缺点进行分析,以便让读者能根据具体状况和设计的路灯种类,找到最合适的方案。 方案一:直接AC输入,对6串 LED分别做恒流控制 在本文介绍的几种方案之中,这一种方案应该是目前效率最高、电路成本最低的方案(图1)。直接用光电耦合器对初级侧电路进行回溯控制,调节输出电压。相对于其它传统方案,该方案的开关损耗少。将CS的电压固定在0.25V,对6串LED分别做恒流控制。IC会侦测FB的位置,将电压最低那串LED固定在0.5V。此时由于各串LED的Vf值的总和不同,产生的压降会落在MOS管上,导致一些损耗。如果是一般对Vf分BIN筛选过后的LED,损耗应该可以控制在2%以内,少于一般的开关损耗。     该方案的优点是效率高、成本低,缺点是AC输入、需要较多的研发成本。该方案适用于可以用AC直接输入的路灯。 方案二:DC或电池输入,对6串LED分别做恒流控制 它采用多串的升压结构设计,LED驱动的方式与前一种类似,差别在于由AC输入改为DC或是由电池输入(图2)。低压侧传感的设计只要选择适当的MOS管,LED可以串相当多的颗数。相对于AC输入的方案,其设计较为简单。但由于多了一次升压的开关,效率相对较低。     该方案的优点是设计简单、电路成本低,缺点是效率较低。它适合太阳能电池或通过适配器输入的路灯。 方案三:单串降压结构 有些厂商仍喜欢用单串的设计,优点是维修容易,而且可以做模块化设计。不同功率的路灯可以使用相同的灯条,只要更换面板,插上不同数目的灯条,就可以组合出各种不同功率的路灯。但它的缺点是每一串都需要独立的电源模块,成本较高,而降压的结构会让LED的数目受限于IC的耐压。在图3所示的例子中,LED最多串到 14颗,如果要设计20W的灯条,就需要使用700mA的LED。为了使效率达到最高,必需针对LED的数目来调节输入电压,也就是适配器的输出电压。以10颗LED为例,如果要达到最高效率,就必须把输入电压调到约42V左右。     该方案的优点是降压结构效率较高、单串设计、配置较为灵活,缺点是电路成本较高、LED串联数目受限于IC耐压。它适合通过适配器输入的路灯 方案四:单串升压结构 RT8480 同样的单串设计,升压结构(图4)会较降压结构的效率低,但是LED串联的数目不再受限于IC的耐压,而是由MOS来决定,因而可以串联较多的LED。由于大多数的太阳能电池的输出电压都不高,因此太阳能路灯较适合使用升压结构。而选用电流模式的恒流设计,可以让输出电流较不受输入电压变化的影响,在电池满载以及快没电时,都能让路灯维持相同的亮度。 下表对LED路灯四种电源设计方案的优势进行了比较并排序。   该方案的优点是串联LED数目不受IC耐压限制,缺点是电路成本较高,效率较降压结构稍低。它适合太阳能路灯。以上就是LED技术的相关知识,相信随着科学技术的发展,未来的LED灯回越来越高效,使用寿命也会由很大的提升,为我们带来更大便利。

    时间:2019-11-12 关键词: 电池 电源技术解析 mos管 led路灯

  • 纳微在中国开设GaNFast研发中心以支持创新

    通过世界级的尖端知识和合作 实现新一代高频、高效、高密度电源系统 纳微(Navitas)今天宣布在杭州开设新的GaNFast研发中心,以帮助合作伙伴和客户设计技术领先的电源转换器;相比传统的硅MOS管方案,这些新设计能让体积缩小50%,重量减轻50%,可为移动应用终端提供快3倍的充电速度。 纳微高级应用总监兼新研发中心负责人徐迎春表示:“GaNFast研发中心拥有产品设计经验丰富的高水平应用工程师团队,将专注于开发高频、高效、高功率密度的电源系统,并协助客户充分发挥GaNFast功率IC的关键性能和优势。我们拥有开发新型先进电源架构的工具、技能和资源,同时能够确保开发高效率、优异的热性能和EMI性能等关键技术指标符合客户需求的可量产产品。” 纳微旗下的业界第一款GaNFast™功率IC能够同时实现MHz级频率和更高效率的电源设计,这些优异性能意味着移动快速充电器和适配器、LED电视、电动汽车/混合动力汽车、LED照明和新能源解决方案可采用更小、更轻、更低系统成本的功率转换技术。 纳微首席技术官Dan Kinzer指出:“杭州是中国学术和创新的中心之一,与浙江大学电力电子中心和杭州、上海、苏州等周边客户的研究机构有着密切联系,占尽地利人和。纳微的愿景是利用性能出众的氮化镓功率器件创造出高频、高效、高密度的新型电源系统。” 纳微首席执行官Gene Sheridan在研发中心开幕式上致欢迎辞,他补充道:“继创建深圳销售办事处之后,我们又大量投资于新的杭州GaNFast研发中心以促进技术发展,并且为中国客户提供更强大的技术支持。 结合半导体器件、系统级创新以及行业合作伙伴关系,我们可以携手重新塑造价值高达每年2000亿人民币的产业。”

    时间:2018-06-22 关键词: mos管 电源转换器 电源资讯 ganfast

  • 关于MOS管失效的六大原因分析

    关于MOS管失效的六大原因分析

    目前在市场应用方面,排名第一的是消费类电子电源适配器产品。而MOS管的应用领域排名第二的是计算机主板、NB、计算机类适配器、LCD显示器等产品,随着国情的发展计算机主板、计算机类适配器、LCD显示器对MOS管的需求有要超过消费类电子电源适配器的现象了。 第三的就属网络通信、工业控制、汽车电子以及电力设备领域了,这些产品对于MOS管的需求也是很大的,特别是现在汽车电子对于MOS管的需求直追消费类电子了。 下面对MOS失效的原因总结以下六点,然后对1,2重点进行分析: 1:雪崩失效(电压失效),也就是我们常说的漏源间的BVdss电压超过MOSFET的额定电压,并且超过达到了一定的能力从而导致MOSFET失效。 2:SOA失效(电流失效),既超出MOSFET安全工作区引起失效,分为Id超出器件规格失效以及Id过大,损耗过高器件长时间热积累而导致的失效。 3:体二极管失效:在桥式、LLC等有用到体二极管进行续流的拓扑结构中,由于体二极管遭受破坏而导致的失效。 4:谐振失效:在并联使用的过程中,栅极及电路寄生参数导致震荡引起的失效。 5:静电失效:在秋冬季节,由于人体及设备静电而导致的器件失效。 6:栅极电压失效:由于栅极遭受异常电压尖峰,而导致栅极栅氧层失效。 雪崩失效分析(电压失效) 到底什么是雪崩失效呢,简单来说MOSFET在电源板上由于母线电压、变压器反射电压、漏感尖峰电压等等系统电压叠加在MOSFET漏源之间,导致的一种失效模式。简而言之就是由于就是MOSFET漏源极的电压超过其规定电压值并达到一定的能量限度而导致的一种常见的失效模式。 下面的图片为雪崩测试的等效原理图,做为电源工程师可以简单了解下。 可能我们经常要求器件生产厂家对我们电源板上的MOSFET进行失效分析,大多数厂家都仅仅给一个EAS.EOS之类的结论,那么到底我们怎么区分是否是雪崩失效呢,下面是一张经过雪崩测试失效的器件图,我们可以进行对比从而确定是否是雪崩失效。 雪崩失效的预防措施 雪崩失效归根结底是电压失效,因此预防我们着重从电压来考虑。具体可以参考以下的方式来处理。 1:合理降额使用,目前行业内的降额一般选取80%-95%的降额,具体情况根据企业的保修条款及电路关注点进行选取。 2:合理的变压器反射电压。 3:合理的RCD及TVS吸收电路设计。 4:大电流布线尽量采用粗、短的布局结构,尽量减少布线寄生电感。 5:选择合理的栅极电阻Rg。 6:在大功率电源中,可以根据需要适当的加入RC减震或齐纳二极管进行吸收。

    时间:2019-11-16 关键词: mos管 电源资讯 雪崩失效

  • mos管对管选择电路

    mos管对管选择电路

    电源mos管对管选择电路图

    时间:2013-03-15 关键词: 电源 mos管 电源igbt应用电路

  • 模拟运放分类以及特点

    1. 模拟运放的分类及特点 模拟运算放大器从诞生至今,已有40多年的历史了。最早的工艺是采用硅NPN工艺,后来改进为硅NPN-PNP工艺(后面称为标准硅工艺)。在结型场效应管技术成熟后,又进一步的加入了结型场效应管工艺。当MOS管技术成熟后,特别是CMOS技术成熟后,模拟运算放大器有了质的飞跃,一方面解决了低功耗的问题,另一方面通过混合模拟与数字电路技术,解决了直流小信号直接处理的难题。 经过多年的发展,模拟运算放大器技术已经很成熟,性能曰臻完善,品种极多。这使得初学者选用时不知如何是好。为了便于初学者选用,本文对集成模拟运算放大器采用工艺分类法和功能/性能分类分类法等两种分类方法,便于读者理解,可能与通常的分类方法有所不同。 1.1.根据制造工艺分类 根据制造工艺,目前在使用中的集成模拟运算放大器可以分为标准硅工艺运算放大器、在标准硅工艺中加入了结型场效应管工艺的运算放大器、在标准硅工艺中加入了MOS工艺的运算放大器。按照工艺分类,是为了便于初学者了解加工工艺对集成模拟运算放大器性能的影响,快速掌握运放的特点。 标准硅工艺的集成模拟运算放大器的特点是开环输入阻抗低,输入噪声低、增益稍低、成本低,精度不太高,功耗较高。这是由于标准硅工艺的集成模拟运算放大器内部全部采用NPN-PNP管,它们是电流型器件,输入阻抗低,输入噪声低、增益低、功耗高的特点,即使输入级采用多种技术改进,在兼顾起啊挺能的前提下仍然无法摆脱输入阻抗低的问题,典型开环输入阻抗在1M欧姆数量级。为了顾及频率特性,中间增益级不能过多,使得总增益偏小,一般在80~110dB之间。标准硅工艺可以结合激光修正技术,使集成模拟运算放大器的精度大大提高,温度漂移指标目前可以达到0.15ppm。通过变更标准硅工艺,可以设计出通用运放和高速运放。典型代表是LM324。 在标准硅工艺中加入了结型场效应管工艺的运算放大器主要是将标准硅工艺的集成模拟运算放大器的输入级改进为结型场效应管,大大提高运放的开环输入阻抗,顺带提高通用运放的转换速度,其它与标准硅工艺的集成模拟运算放大器类似。典型开环输入阻抗在1000M欧姆数量级。典型代表是TL084。 在标准硅工艺中加入了MOS场效应管工艺的运算放大器分为三类,一类是是将标准硅工艺的集成模拟运算放大器的输入级改进为MOS场效应管,比结型场效应管大大提高运放的开环输入阻抗,顺带提高通用运放的转换速度,其它与标准硅工艺的集成模拟运算放大器类似。典型开环输入阻抗在10^12欧姆数量级。典型代表是CA3140。 第二类是采用全MOS场效应管工艺的模拟运算放大器,它大大降低了功耗,但是电源电压降低,功耗大大降低,它的典型开环输入阻抗在10^12欧姆数量级。 第三类是采用全MOS场效应管工艺的模拟数字混合运算放大器,采用所谓斩波稳零技术,主要用于改善直流信号的处理精度,输入失调电压可以达到 0.01uV,温度漂移指标目前可以达到0.02ppm。在处理直流信号方面接近理想运放特性。它的典型开环输入阻抗在10^12欧姆数量级。典型产品是 ICL7650。 1.2.按照功能/性能分类 本分类方法参考了《中国集成电路大全》集成运算放大器。 按照功能/性能分类,模拟运算放大器一般可分为通用运放、低功耗运放、精密运放、高输入阻抗运放、高速运放、宽带运放、高压运放,另外还有一些特殊运放,例如程控运放、电流运放、电压跟随器等等。实际上由于为了满足应用需要,运放种类极多。本文以上述简单分类法为准。 需要说明的是,随着技术的进步,上述分类的门槛一直在变化。例如以前的LM108最初是归入精密运放类,现在只能归入通用运放了。另外,有些运放同时具有低功耗和高输入阻抗,或者与此类似,这样就可能同时归入多个类中。 通用运放实际就是具有最基本功能的最廉价的运放。这类运放用途广泛,使用量最大。 低功耗运放是在通用运放的基础上大降低了功耗,可以用于对功耗有限制的场所,例如手持设备。它具有静态功耗低、工作电压可以低到接近电池电压、在低电压下还能保持良好的电气性能。随着MOS技术的进步,低功耗运放已经不是个别现象。低功耗运放的静态功耗一般低于1mW。 精密运放是指漂移和噪声非常低、增益和共模抑制比非常高的集成运放,也称作低漂移运放或低噪声运放。这类运放的温度漂移一般低于1uV/摄氏度。由于技术进步的原因,早期的部分运放的失调电压比较高,可能达到1mV;现在精密运放的失调电压可以达到0.1mV;采用斩波稳零技术的精密运放的失调电压可以达到0.005mV。精密运放主要用于对放大处理精度有要求的地方,例如自控仪表等等。 高输入阻抗运放一般是指采用结型场效应管或是MOS管做输入级的集成运放,这包括了全MOS管做的集成运放。高输入阻抗运放的输入阻抗一般大于109欧姆。作为高输入阻抗运放的一个附带特性就是转换速度比较高。高输入阻抗运放用途十分广泛,例如采样保持电路、积分器、对数放大器、测量放大器、带通滤波器等等。 高速运放是指转换速度较高的运放。一般转换速度在100V/us以上。高速运放用于高速AD/DA转换器、高速滤波器、高速采样保持、锁相环电路、模拟乘法器、机密比较器、视频电路中。目前最高转换速度已经可以做到6000V/us。 宽带运放是指-3dB带宽(BW)比通用运放宽得多的集成运放。很多高速运放都具有较宽的带宽,也可以称作高速宽带运放。这个分类是相对的,同一个运放在不同使用条件下的分类可能有所不同。宽带运放主要用于处理输入信号的带宽较宽的电路。 高压运放是为了解决高输出电压或高输出功率的要求而设计的。在设计中,主要解决电路的耐压、动态范围和功耗的问题。高压运放的电源电压可以高于±20VDC,输出电压可以高于±20VDC。当然,高压运放可以用通用运放在输出后面外扩晶体管/MOS管来代替。 2. 运放的主要参数 本节以《中国集成电路大全》集成运算放大器为主要参考资料,同时参考了其它相关资料。 集成运放的参数较多,其中主要参数分为直流指标和交流指标。 其中主要直流指标有输入失调电压、输入失调电压的温度漂移(简称输入失调电压温漂)、输入偏置电流、输入失调电流、输入偏置电流的温度漂移(简称输入失调电流温漂)、差模开环直流电压增益、共模抑制比、电源电压抑制比、输出峰-峰值电压、最大共模输入电压、最大差模输入电压。 主要交流指标有开环带宽、单位增益带宽、转换速率SR、全功率带宽、建立时间、等效输入噪声电压、差模输入阻抗、共模输入阻抗、输出阻抗。 2.1直流指标 输入失调电压VIO:输入失调电压定义为集成运放输出端电压为零时,两个输入端之间所加的补偿电压。输入失调电压实际上反映了运放内部的电路对称性,对称性越好,输入失调电压越小。输入失调电压是运放的一个十分重要的指标,特别是精密运放或是用于直流放大时。输入失调电压与制造工艺有一定关系,其中双极型工艺(即上述的标准硅工艺)的输入失调电压在±1~10mV之间;采用场效应管做输入级的,输入失调电压会更大一些。对于精密运放,输入失调电压一般在 1mV以下。输入失调电压越小,直流放大时中间零点偏移越小,越容易处理。所以对于精密运放是一个极为重要的指标。 输入失调电压的温度漂移(简称输入失调电压温漂)αVIO:输入失调电压的温度漂移定义为在给定的温度范围内,输入失调电压的变化与温度变化的比值。这个参数实际是输入失调电压的补充,便于计算在给定的工作范围内,放大电路由于温度变化造成的漂移大小。一般运放的输入失调电压温漂在±10~20μV/℃之间,精密运放的输入失调电压温漂小于±1μV/℃。 输入偏置电流IIB:输入偏置电流定义为当运放的输出直流电压为零时,其两输入端的偏置电流平均值。输入偏置电流对进行高阻信号放大、积分电路等对输入阻抗有要求的地方有较大的影响。输入偏置电流与制造工艺有一定关系,其中双极型工艺(即上述的标准硅工艺)的输入偏置电流在±10nA~1μA之间;采用场效应管做输入级的,输入偏置电流一般低于1nA。 输入失调电流IIO:输入失调电流定义为当运放的输出直流电压为零时,其两输入端偏置电流的差值。输入失调电流同样反映了运放内部的电路对称性,对称性越好,输入失调电流越小。输入失调电流是运放的一个十分重要的指标,特别是精密运放或是用于直流放大时。输入失调电流大约是输入偏置电流的百分之一到十分之一。输入失调电流对于小信号精密放大或是直流放大有重要影响,特别是运放外部采用较大的电阻(例如10k?或更大时),输入失调电流对精度的影响可能超过输入失调电压对精度的影响。输入失调电流越小,直流放大时中间零点偏移越小,越容易处理。所以对于精密运放是一个极为重要的指标。 输入失调电流的温度漂移(简称输入失调电流温漂):输入偏置电流的温度漂移定义为在给定的温度范围内,输入失调电流的变化与温度变化的比值。这个参数实际是输入失调电流的补充,便于计算在给定的工作范围内,放大电路由于温度变化造成的漂移大小。输入失调电流温漂一般只是在精密运放参数中给出,而且是在用以直流信号处理或是小信号处理时才需要关注。 差模开环直流电压增益:差模开环直流电压增益定义为当运放工作于线性区时,运放输出电压与差模电压输入电压的比值。由于差模开环直流电压增益很大,大多数运放的差模开环直流电压增益一般在数万倍或更多,用数值直接表示不方便比较,所以一般采用分贝方式记录和比较。一般运放的差模开环直流电压增益在 80~120dB之间。实际运放的差模开环电压增益是频率的函数,为了便于比较,一般采用差模开环直流电压增益。 共模抑制比:共模抑制比定义为当运放工作于线性区时,运放差模增益与共模增益的比值。共模抑制比是一个极为重要的指标,它能够抑制差模输入==模干扰信号。由于共模抑制比很大,大多数运放的共模抑制比一般在数万倍或更多,用数值直接表示不方便比较,所以一般采用分贝方式记录和比较。一般运放的共模抑制比在80~120dB之间。 电源电压抑制比:电源电压抑制比定义为当运放工作于线性区时,运放输入失调电压随电源电压的变化比值。电源电压抑制比反映了电源变化对运放输出的影响。目前电源电压抑制比只能做到80dB左右。所以用作直流信号处理或是小信号处理模拟放大时,运放的电源需要作认真细致的处理。当然,共模抑制比高的运放,能够补偿一部分电源电压抑制比,另外在使用双电源供电时,正负电源的电源电压抑制比可能不相同。 输出峰-峰值电压:输出峰-峰值电压定义为,当运放工作于线性区时,在指定的负载下,运放在当前大电源电压供电时,运放能够输出的最大电压幅度。除低压运放外,一般运放的输出输出峰-峰值电压大于±10V。一般运放的输出峰-峰值电压不能达到电源电压,这是由于输出级设计造成的,现代部分低压运放的输出级做了特殊处理,使得在10k?负载时,输出峰-峰值电压接近到电源电压的50mV以内,所以称为满幅输出运放,又称为轨到轨(raid-to-raid)运放。需要注意的是,运放的输出峰-峰值电压与负载有关,负载不同,输出峰-峰值电压也不同;运放的正负输出电压摆幅不一定相同。对于实际应用,输出峰- 峰值电压越接近电源电压越好,这样可以简化电源设计。但是现在的满幅输出运放只能工作在低压,而且成本较高。 最大共模输入电压:最大共模输入电压定义为,当运放工作于线性区时,在运放的共模抑制比特性显著变坏时的共模输入电压。一般定义为当共模抑制比下降6dB 是所对应的共模输入电压作为最大共模输入电压。最大共模输入电压限制了输入信号中的最大共模输入电压范围,在有干扰的情况下,需要在电路设计中注意这个问题。 最大差模输入电压:最大差模输入电压定义为,运放两输入端允许加的最大输入电压差。当运放两输入端允许加的输入电压差超过最大差模输入电压时,可能造成运放输入级损坏。 2.2主要交流指标 开环带宽:开环带宽定义为,将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端,从运放的输出端测得开环电压增益从运放的直流增益下降3db(或是相当于运放的直流增益的0.707)所对应的信号频率。这用于很小信号处理。 单位增益带宽GB:单位增益带宽定义为,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端,从运放的输出端测得闭环电压增益下降 3db(或是相当于运放输入信号的0.707)所对应的信号频率。单位增益带宽是一个很重要的指标,对于正弦小信号放大时,单位增益带宽等于输入信号频率与该频率下的最大增益的乘积,换句话说,就是当知道要处理的信号频率和信号需要的增以后,可以计算出单位增益带宽,用以选择合适的运放。这用于小信号处理中运放选型。 转换速率(也称为压摆率)SR:运放转换速率定义为,运放接成闭环条件下,将一个大信号(含阶跃信号)输入到运放的输入端,从运放的输出端测得运放的输出上升速率。由于在转换期间,运放的输入级处于开关状态,所以运放的反馈回路不起作用,也就是转换速率与闭环增益无关。转换速率对于大信号处理是一个很重要的指标,对于一般运放转换速率SR《=10V/μs,高速运放的转换速率SR》10V/μs。目前的高速运放最高转换速率SR达到 6000V/μs。这用于大信号处理中运放选型。 全功率带宽BW:全功率带宽定义为,在额定的负载时,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个恒幅正弦大信号输入到运放的输入端,使运放输出幅度达到最大(允许一定失真)的信号频率。这个频率受到运放转换速率的限制。近似地,全功率带宽=转换速率/2πVop(Vop是运放的峰值输出幅度)。全功率带宽是一个很重要的指标,用于大信号处理中运放选型。 建立时间:建立时间定义为,在额定的负载时,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个阶跃大信号输入到运放的输入端,使运放输出由0增加到某一给定值的所需要的时间。由于是阶跃大信号输入,输出信号达到给定值后会出现一定抖动,这个抖动时间称为稳定时间。稳定时间+上升时间=建立时间。对于不同的输出精度,稳定时间有较大差别,精度越高,稳定时间越长。建立时间是一个很重要的指标,用于大信号处理中运放选型。 等效输入噪声电压:等效输入噪声电压定义为,屏蔽良好、无信号输入的的运放,在其输出端产生的任何交流无规则的干扰电压。这个噪声电压折算到运放输入端时,就称为运放输入噪声电压(有时也用噪声电流表示)。对于宽带噪声,普通运放的输入噪声电压有效值约10~20μV。 差模输入阻抗(也称为输入阻抗):差模输入阻抗定义为,运放工作在线性区时,两输入端的电压变化量与对应的输入端电流变化量的比值。差模输入阻抗包括输入电阻和输入电容,在低频时仅指输入电阻。一般产品也仅仅给出输入电阻。采用双极型晶体管做输入级的运放的输入电阻不大于10兆欧;场效应管做输入级的运放的输入电阻一般大于109欧。 共模输入阻抗:共模输入阻抗定义为,运放工作在输入信号时(即运放两输入端输入同一个信号),共模输入电压的变化量与对应的输入电流变化量之比。在低频情况下,它表现为共模电阻。通常,运放的共模输入阻抗比差模输入阻抗高很多,典型值在108欧以上。 输出阻抗:输出阻抗定义为,运放工作在线性区时,在运放的输出端加信号电压,这个电压变化量与对应的电流变化量的比值。在低频时仅指运放的输出电阻。这个参数在开环测试。

    时间:2017-02-27 关键词: mos管 高速运放 模拟运放

  • 如何确保MOS管工作在安全区?

    如何确保MOS管工作在安全区?

    电源工程师最怕什么?炸机!用着用着就坏了,莫名其妙MOS管就炸了,真是又怕又恨,可到底是哪里出问题了呢?这一切都和SOA相关。 我们知道开关电源中MOSFET、 IGBT是最核心也是最容易烧坏的器件。开关器件长期工作于高电压大电流状态,承受着很大的功耗,一但过压或过流就会导致功耗大增,晶圆结温急剧上升,如果散热不及时,就会导致器件损坏,甚至可能会伴随爆炸,非常危险。这里就衍生一个概念,安全工作区。 一、什么是安全工作区? 安全工作区:SOA(Safe operating area)是由一系列(电压,电流)坐标点形成的一个二维区域,开关器件正常工作时的电压和电流都不会超过该区域。简单的讲,只要器件工作在SOA区域内就是安全的,超过这个区域就存在危险。 二、SOA具体如何应用和测试呢? 开关器件的各项参数在数据手册中都会明确标注,这里我们先来解读两个参数: VDS(Drain-source voltage):漏源电压标称值,反应的是漏源极能承受的最大的电压值; IDM(Drain current(pulsed)):漏源最大单脉冲电流(非重复脉冲),反应的是漏源极可承受的单次脉冲电流强。   图1 开关器件参数表 器件手册一般都会提供SOA(Safe operating area)数据图表,主要和晶圆的散热、瞬间电压和电流的承受能力有关,通过IDM和VDS及器件晶圆沟道损耗的限制形成一个工作区域,称为安全工作区,如下图所示。安全工作区可以避免管子因结温过高而损坏。   图2 器件手册SOA曲线图 示波器的测试应用非常简单,使用电压、电流探头正常测试开关管的VDS和IDM,并打开SOA分析功能,对照数据手册的SOA数据设置好示波器的SOA参数即可。一但波形触碰到安全区以外的区域,就说明器件超额工作,存在危险。 三、示波器的SOA分析功能有哪些作用? 支持连续测试,并统计通过及失败的总数次,该模式可用于连续烤机测试; 支持触碰(波形超出安全区域)停止、自动截图、声音提示操作; 安全工作区可通过电压、电流、功率限制设定,也可自定义设定。   图3 示波器SOA测试波形图 四、总结 开关器件的安全工作区是一项非常重要的参数,通过示波器的SOA分析功能,可以快速有效的确定器件的工作是否安全,确保产品安全可靠。

    时间:2017-10-29 关键词: 电路设计 mos管 确保 安全区

  • MOS管使用你必须要知道的

    MOS管使用你必须要知道的

    MOS管由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件。具有输入电阻高(10^7~10^12Ω)、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。 所有MOS集成电路(包括P沟道MOS,N沟道MOS,互补MOS—CMOS集成电路)都有一层绝缘栅,以防止电压击穿。一般器件的绝缘栅氧化层的厚度大约是25nm、50nm、80nm三种。在集成电路高阻抗栅前面还有电阻——二极管网络进行保护,虽然如此,器件内的保护网络还不足以免除对器件的静电损害(ESD),实验指出,在高电压放电时器件会失效,器件也可能为多次较低电压放电的累积而失效。按损伤的严重程度静电损害有多种形式,最 严重的也是最容易发生的是输入端或输出端的完全破坏以至于与电源端VDD GND短路或开路,器件完全丧失了原有的功能。稍次一等严重的损害是出现断续的失效或者是性能的退化,那就更难察觉。还有一些静电损害会使泄漏电流增加导致器件性能变坏。 MOS管的定义 MOS管做为电压驱动大电流型器件,在电路尤其是动力系统中大量应用,MOS管有一些特性在实际应用中是我们应该特别注意的 MOS管体二极管,又称寄生二极管,在单个MOS管器件中有,在集成电路光刻中没有,这个二极管在大电流驱动中和感性负载时可以起到反向保护和续流的作用,一般正向导通压降在0.7~1V左右,因为这个二极管的存在,MOS器件在电路中不能简单地看到一个开关的作用,比如充电电路中,充电完成,移除电源后,电池会反向向外部供电,这个通常是我们不愿意看到的结果,一般解决的方法是在后面增加一个二极管来防止反向供电,这样虽然可以做到,但是二极管的特性决定必须有0.6~1V的正向压降,在大电流的情况下发热严重,同时造成能源的浪费,使整机能效低下。还有一个方法是再增加一个背靠背的MOS管,利用MOS管低导通电阻来达到节能的目的,这一特性另一个常见的应用为低压同步整流。 注意事项 MOS管导通后的无方向性,MOS在加压导通后,就类似于一根导线,只具有电阻特性,无导通压降,通常饱和导通电阻为几到几十毫欧,且无方向性,允许直流和交流电通过。 使用MOS管的注意事项 (1)为了安全使用MOS管,在线路的设计中不能超过管的耗散功率,最大漏源电压、最大栅源电压和最大电流等参数的极限值。 (2)各类型MOS管在使用时,都要严格按要求的偏置接入电路中,要遵守MOS管偏置的极性。如结型MOS管栅源漏之间是PN结,N沟道管栅极不能加正偏压;P沟道管栅极不能加负偏压,等等。 (3)MOSMOS管由于输入阻抗极高,所以在运输、贮藏中必须将引出脚短路,要用金属屏蔽包装,以防止外来感应电势将栅极击穿。尤其要注意,不能将MOSMOS管放入塑料盒子内,保存时最好放在金属盒内,同时也要注意管的防潮。 (4)为了防止MOS管栅极感应击穿,要求一切测试仪器、工作台、电烙铁、线路本身都必须有良好的接地;管脚在焊接时,先焊源极;在连入电路之前,管的全部引线端保持互相短接状态,焊接完后才把短接材料去掉;从元器件架上取下管时,应以适当的方式确保人体接地如采用接地环等;当然,如果能采用先进的气热型电烙铁,焊接MOS管是比较方便的,并且确保安全;在未关断电源时,绝对不可以把管插人电路或从电路中拔出。以上安全措施在使用MOS管时必须注意。 (5)在安装MOS管时,注意安装的位置要尽量避免靠近发热元件;为了防管件振动,有必要将管壳体紧固起来;管脚引线在弯曲时,应当大于根部尺寸5毫米处进行,以防止弯断管脚和引起漏气等。 (6)使用VMOS管时必须加合适的散热器后。以VNF306为例,该管子加装140×140×4(mm)的散热器后,最大功率才能达到30W. (7)多管并联后,由于极间电容和分布电容相应增加,使放大器的高频特性变坏,通过反馈容易引起放大器的高频寄生振荡。为此,并联复合管管子一般不超过4个,而且在每管基极或栅极上串接防寄生振荡电阻。 (8)结型MOS管的栅源电压不能接反,可以在开路状态下保存,而绝缘栅型MOS管在不使用时,由于它的输入电阻非常高,须将各电极短路,以免外电场作用而使管子损坏。 (9)焊接时,电烙铁外壳必须装有外接地线,以防止由于电烙铁带电而损坏管子。对于少量焊接,也可以将电烙铁烧热后拔下插头或切断电源后焊接。特别在焊接绝缘栅MOS管时,要按源极-漏极-栅极的先后顺序焊接,并且要断电焊接。 (10)用25W电烙铁焊接时应迅速,若用45~75W电烙铁焊接,应用镊子夹住管脚根部以帮助散热。结型MOS管可用表电阻档定性地检查管子的质量(检查各PN结的正反向电阻及漏源之间的电阻值),而绝缘栅场效管不能用万用表检查,必须用测试仪,而且要在接入测试仪后才能去掉各电极短路线。取下时,则应先短路再取下,关键在于避免栅极悬空。 在要求输入阻抗较高的场合使用时,必须采取防潮措施,以免由于温度影响使MOS管的输入电阻降低。如果用四引线的MOS管,其衬底引线应接地。陶瓷封装的芝麻管有光敏特性,应注意避光使用。 对于功率型MOS管,要有良好的散热条件。因为功率型MOS管在高负荷条件下运用,必须设计足够的散热器,确保壳体温度不超过额定值,使器件长期稳定可靠地工作。 总之,确保MOS管安全使用,要注意的事项是多种多样,采取的安全措施也是各种各样,广大的专业技术人员,特别是广大的电子爱好者,都要根据自己的实际情况出发,采取切实可行的办法,安全有效地用好MOS管。

    时间:2019-07-15 关键词: 集成电路 晶体管 电路设计 mos管

  • 开关电源微型化的一些技术

    开关电源微型化的一些技术

    科技的发展对工程师的能力要求越来越高,在同样功率和电压的条件下,是什么技术瓶颈限制了开关电源的体积进一步缩小?现有技术条件下,电脑主机的电源不能做到和手机充电器一样大吗?为什么?请不要简单回答说散热问题,我想知其所以然。另外,未来是否有可能进一步缩小体积功率比?需要哪些技术前提? 工程师网友:arokh 开关电源这东西要完成两件事: 1,电气隔离; 2,电压转换和稳定。 从哲学方法上去理解开关电源的稳压的工作过程,基本上像水车一样,上面有很多水瓢,然后按一定速度转动。需要的水多,每次多舀水,反之亦然。回到开关电源,它也是“一瓢一瓢去舀电”每次工作都转换一份电能成为磁能,然后变回电能,如果频率一定,那么控制每次转换的能量多少就可以根据功率输出稳压了。而电-磁-电的转换过程也实现了隔离。接下来问题来了,要实现大功率,要么水车转得飞快(提高开关频率)要么每次多装水(增加磁性原件和开关器件体积),你看到的方案多是后者,因为前者会带来很多问题,比如1,开关管一开一关不是瞬间完成,它有个过程,会造成损耗,也就是发热,这一点你已经提到。2,我们可以想办法降低这个损耗,但是开关过程太快,电压电流变化率也太快这就造成电磁辐射加大。可粗暴理解为电动作太快被甩出去了。3,电磁转换也需要时间,受制于技术和成本,能高效工作在兆赫级的磁性器件也相对来说是高端货了。目前压榨器件性能主要靠先进的拓扑,我知道的用移相全桥做的200瓦单输出开架式ACDC做到了名片盒大小。当然还有更牛逼的。你想理解深入一些的话,不如自己做一个简单的ACDC体会一下。 工程师网友:初级电工 主要限制条件就是3个大类的元件性能,1.变压器的磁饱和容量 2.开关元件开关和导通损耗 3.滤波元器件的体积 这些元件性能的限制导致元件发热严重,所以必须用大体积元件,还得加散热片,然后体积就小不了了。所以,从表面看来,还是是散热问题 那么怎么才能小体积呢,很简单,假如有如下元件 假设,我们的开关管非常好,开关损耗非常低,只有目前我们最好的开关管的1%,那么我们就可以用非常小的封装来设计电路了,那一大片又死重的散热片就可以丢掉了 假设我们的整流二极管压降只有0.0001V,电流能到几百安培,封装可以做到0603,那么整流二极管也很小了,也没有散热片了,体积也小了很多了 假设我们的变压器磁芯饱和容量非常非常大,那么我们也不用担心磁饱和,频率我们可以低一点,EMC也好过,那些大块大块的共轭电感什么的说不定都可以不用要了 假设我们的滤波电容可以做到1F,耐压可以做到几百伏,体积可以做到0603,那么电源内部一大坨一大坨的电容也可以小到不关心的程度了。 然后,别说电脑电源做到手机充电器那么小,再小一半可能都能做出来,而且不热 工程师网友:ExplodingONC 不管你爱不爱听,原因就是散热问题,因为高温会使半导体的载流子浓度剧增,当少子的浓度不够低的时候,器件就失效了。 想要缩小体积,那就要提高器件工作效率,减少发热。对于功率集成电路来说,材料和工艺的发展是关键,一是降低导通电阻和栅电容,二是提高器件能耐受的温度。 工程师网友:徐志远 半导体工艺因素。 mos管的开启关断时间无法足够短,降低了效率增加了散热使散热片体积无法降低。同时限制了开关频率的提升。频率无法升高。导致变压器体积无法降低。 安全间距以目前的技术条件不是问题。 当然最大的问题还是成本。用最好的器件其实可以做很小,但是没人买。 工程师网友:司马知也 效率。主要是开关管、变压器和续流二极管的功耗。 工程师网友:没飞过的天空 这个问题有点意思,最近流行深夜发问呀。 目前的开关电源电路里,输入输出滤波电路,磁元件和功率半导体的磁元件及其散热器都是大体积的单件,优化其体积,提高频率是比较划算的一个方向,因此,我更看好频率对功率密度的影响,而非散热。散热对应的是其导热能力的解决方案,除此之外,设计结构工艺也在很大程度上决定其功率密度。 个人感觉限制开关电源做小的是频率。说散热的可能是被近十年器件没有在工业民用领域有重大成本和性能突破所局限。 GaN时代已经到来,据我观察,各大半导体厂商已经开始批量出货和拼命发布新型号产品,说明一其技术完备,具备了产品性能要求和生产管控要求,二是该市场的激烈竞争,竞争对手的激烈积压,整个功率半导体将重写序章。如TI,英飞凌,ON等等,传统大厂坐不住了,英飞凌出的叫CoolGaN,coolmos卖的多赚钱,为何自我革命?改革都是倒逼的,没有虎视眈眈的对手,谁会跳出自己的舒适区。 频率大大提高,将会彻底改写开关电源的路径,二十年前的国内大功率的LLC(几十k)终结了线性电源的历史使命,体积一下缩减了多少倍,可以预见的在未来两三年内,GaN的器件会走出适合自己的拓扑和频率,寻找整个系统的最优性价比,届时缩减至目前1/3完全可行,说不定价格更便宜,(不考虑通胀问题)。再加上GaN的生产成本会理论上低一些,批量出货会达到传统Si MOS的价格,甚至更低。未来将是电源的革新时代,个人感觉现在刚好处在开关电源史革新的前夜。 说一波散热,开关频率提高到一定程度会很容易实现软开关,更难的是目前现有的控制器问题不能全盘转入高频领域。在处理跳变时可能会略显尴尬,不过TI也有相应的解决方案,如硬件环路控制器。散热重点在两块,一个是提高导热的能力,另一个就是提高效率降低损耗。不同行业的散热要求不同,散热又影响了成本,所以,热确实是当下的限制性价比的因素,但是当性能足以颠覆认知时,价格总体会下降。 工程师网友:小邪子 等有了常温超导体就可以实现你的目标了,现在吗,变压器损失的绝大部分能量都变成了热量,高温会使电阻增加,进一步降低效率增加发热率! 工程师网友:王税超 这是个经济学问题,电脑生产商不是为了生产最 cool的产品,而是为了最大程度赚钱啊!,散热问题其实主要有两个方面: 1,如何降低热量产生,也就是是能效的问题,能效越高,产生的热量也就越小。你真的感兴趣,就可以搜一下相关文献,看看现在主流的电源的效率能到多少?90%?95%?99%? 为了达到高能效的电源,需要多少成本呢? 2,如何散热。电学背景一定知道一个概念叫做“热阻”,维基百科是这么解释这个概念的: 电子工程师熟悉欧姆定律,因此在处理有关热阻的计算时,常会用类似电路的方式来处理热阻的问题。热通量用电流来表示,温度差用电压表示,热源可以用定电流源表示,绝对热阻可以用电阻表示,而热容可以用电容表示。 你可以看文献,试着自己算算,到底什么影响了散热。 如果实在就想得到结论,那就是同样的材质,体积越大越容易散热,成本也就更低。 工程师网友:匿名用户 开关电源主要有两个部分,一部分是开关管,一部分是电感等储能元件,这两部分都是必不可少的。 先说储能元件。 储能元件能储存的能量和储能元件的体积是正相关的。储能元件需要储存的能量,与电源输出功率正相关,与开关频率负相关。 再说开关管。 开关管的体积和开关管功耗正相关。开关管功耗和开关频率正相关。 于是,开关频率越低,储能元件占用体积越大。开关频率越高,开关管占用体积越大。不论怎么设计开关电源,总是要消耗很大体积。 想减小体积,就要优化开关管或者储能元件的性能。用功耗更小的开关管,或者用能量密度更高的储能元件。 工程师网友:李大仙 太贵了,你看看军用或者通信用的电源模块,就有很小体积大电流的。 工程师网友:张逸超 个人觉得…做到这么小没什么意义吧。除了更不方便,想不出来有什么好处,希望手机的这些工程师的心得对大家有所帮助。

    时间:2020-03-26 关键词: 开关电源 变压器 mos管

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