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电源的缓发动电路设计及原理 (诺基亚西门子版别)

在电信工业和微波电路设计领域,普遍使用MOS管控制冲击电流的方达到电流缓启动的目的。MOS管有导通阻抗Rds_on低和驱动简单的特点,在周围加上少量元器

在电信工业和微波电路设计范畴,遍及运用MOS管操控冲击电流的方抵达电流缓发动的意图。MOS管有导通阻抗Rds_on低和驱动简略的特色,在周围加上少数元器材就能够构成缓慢发动电路。虽然电路比较简略,但只要吃透MOS管的相关开关特性后才能对这个电路有深化的了解。

本文首先从MOSFET的注册进程进行叙说:

虽然MOSFET在开关电源、电机操控等一些电子体系中得到广泛的运用,可是许多电子工程师并没有十分清楚的了解MOSFET开关进程,以及MOSFET在开关进程中所在的状况一般来说,电子工程师一般根据栅极电荷了解MOSFET的注册的进程,如图1所示此图在MOSFET数据表中能够查到

图1 AOT460栅极电荷特性

MOSFET的D和S极加电压为VDD,当驱动注册脉冲加到MOSFET的G和S极时,输入电容Ciss充电,G和S极电压Vgs线性上升并抵达门槛电压VGS(th),Vgs上升到VGS(th)之前漏极电流Id≈0A,没有漏极电流流过,Vds的电压坚持VDD不变。

当Vgs抵达VGS(th)时,漏极开端流过电流Id,然后Vgs持续上升,Id也逐步上升,Vds依然坚持VDD当Vgs抵达米勒渠道电压VGS(pl)时,Id也上升到负载电流最大值ID,Vds的电压开端从VDD下降。

米勒渠道期间,Id电流保持ID,Vds电压不断下降。

米勒渠道完毕时间,Id电流依然保持ID,Vds电压下降到一个较低的值米勒渠道完毕后,Id电流依然保持ID,Vds电压持续下降,但此刻下降的斜率很小,因而下降的起伏也很小,最终安稳在Vds=Id×Rds(on)因而一般能够以为米勒渠道完毕后MOSFET根本上现已导通。

关于上述的进程,了解难点在于为什么在米勒渠道区,Vgs的电压安稳?驱动电路依然对栅极供给驱动电流,依然对栅极电容充电,为什么栅极的电压不上升?并且栅极电荷特性关于形象的了解MOSFET的注册进程并不直观因而,下面将根据漏极导通特性了解MOSFET注册进程。

MOSFET的漏极导通特性与开关进程。

MOSFET的漏极导通特性如图2所示MOSFET与三极管相同,当MOSFET运用于扩大电路时,一般要运用此曲线研究其扩大特性仅仅三极管运用的基极电流、集电极电流和扩大倍数,而MOSFET运用栅极电压、漏极电流和跨导。

图2 AOT460的漏极导通特性

三极管有三个作业区:截止区、扩大区和饱满区,MOSFET对应是关断区、恒流区和可变电阻区留意:MOSFET恒流区有时也称饱满区或扩大区当驱动注册脉冲加到MOSFET的G和S极时,Vgs的电压逐步升高时,MOSFET的注册轨道A-B-C-D如图3中的道路所示:

图3 AOT460的注册轨道

注册前,MOSFET开端作业点坐落图3的右下角A点,AOT460的VDD电压为48V,Vgs的电压逐步升高,Id电流为0,Vgs的电压抵达VGS(th),Id电流从0开端逐步增大。

A-B便是Vgs的电压从VGS(th)增加到VGS(pl)的进程从A到B点的进程中,能够十分直观的发现,此进程作业于MOSFET的恒流区,也便是Vgs电压和Id电流主动找平衡的进程,即Vgs电压的改变伴随着Id电流相应的改变,其改变联系便是MOSFET的跨导:Gfs=Id/Vgs,跨导能够在MOSFET数据表中查到。

当Id电流抵达负载的最大答应电流ID时,此刻对应的栅级电压Vgs(pl)=Id/gFS因为此刻Id电流安稳,因而栅极Vgs电压也安稳不变,见图3中的B-C,此刻MOSFET处于相对安稳的恒流区,作业于扩大器的状况。

注册前,Vgd的电压为Vgs-Vds,为负压,进入米勒渠道,Vgd的负电压绝对值不断下降,过0后转为正电压驱动电路的电流绝大部分流过CGD,以打扫米勒电容的电荷,因而栅极的电压根本保持不变Vds电压下降到很低的值后,米勒电容的电荷根本上被打扫,即图3中的C点,所以,栅极的电压在驱动电流的充电下又开端升高,如图3中的C-D,使MOSFET进一步彻底导通。

C-D为可变电阻区,相应的Vgs电压对应着必定的Vds电压Vgs电压抵达最大值,Vds电压抵达最小值,因为Id电流为ID安稳,因而Vds的电压即为ID和MOSFET的导通电阻的乘积。

根据MOSFET的漏极导通特性曲线能够直观的了解MOSFET注册时,跨过关断区、恒流区和可变电阻区的进程米勒渠道即为恒流区,MOSFET作业于扩大状况,Id电流为Vgs电压和跨导乘积。

电路原理具体阐明:

MOS管是电压操控器材,其极间电容等效电路如图4所示。

图4. 带外接电容C2的N型MOS管极间电容等效电路

MOS管的极间电容栅漏电容Cgd、栅源电容Cgs、漏源电容Cds能够由以下公式确认:

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