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MOS管寄生参数影响及其驱动电路关键点分析

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简介:
本文深入探讨了MOS管寄生参数对电路性能的影响,并详细解析了设计高效驱动电路的关键技术要点。 在应用MOS管及其驱动设计过程中会遇到多种寄生参数问题,其中最显著影响开关性能的是源边感抗。这种寄生的源边感抗主要来源于两个方面:一是晶圆DIE与封装之间的Bonding线产生的感抗;二是从源极引脚到地的PCB走线所形成的感抗(这里提到的地是驱动电路中旁路电容和电源网络滤波网的返回路径)。在特定情况下,测量电流时加入的小电阻也可能带来额外的感抗。 MOS管即金属—氧化物—半导体场效应晶体管,或者称为金属—绝缘体—半导体。这种类型的器件具有独特的特性:其source(源极)和drain(漏极)可以互换使用,在P型backgate中形成的N型区通常是对称的,因此两端对调不会影响到器件性能。 不同于双极型晶体管将输入电流的变化放大并在输出端产生较大的电流变化,MOS管属于场效应管的一种。它通过改变输入电压来控制输出电流,并且其增益被定义为导电度(transconductance),即输出电流相对于栅源电压的比率。

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客服
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  • MOS
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    本文深入探讨了MOS管寄生参数对电路性能的影响,并详细解析了设计高效驱动电路的关键技术要点。 在应用MOS管及其驱动设计过程中会遇到多种寄生参数问题,其中最显著影响开关性能的是源边感抗。这种寄生的源边感抗主要来源于两个方面:一是晶圆DIE与封装之间的Bonding线产生的感抗;二是从源极引脚到地的PCB走线所形成的感抗(这里提到的地是驱动电路中旁路电容和电源网络滤波网的返回路径)。在特定情况下,测量电流时加入的小电阻也可能带来额外的感抗。 MOS管即金属—氧化物—半导体场效应晶体管,或者称为金属—绝缘体—半导体。这种类型的器件具有独特的特性:其source(源极)和drain(漏极)可以互换使用,在P型backgate中形成的N型区通常是对称的,因此两端对调不会影响到器件性能。 不同于双极型晶体管将输入电流的变化放大并在输出端产生较大的电流变化,MOS管属于场效应管的一种。它通过改变输入电压来控制输出电流,并且其增益被定义为导电度(transconductance),即输出电流相对于栅源电压的比率。
  • MOS
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    本文章深入分析了MOS管驱动电路的工作原理和设计技巧,旨在帮助电子工程师更好地理解和应用该技术。 本段落采用自举升压电路设计了一种基于Samsung AHP615 BiCMOS工艺的BiCMOS Totem结构驱动电路。该电路在1.5V电压供电条件下可正常工作,并且当负载电容为60pF时,工作频率可达5MHz以上。
  • MOSFET容对LLC串联回ZVS
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    本文针对MOSFET寄生电容对LLC串联回路零电压开关的影响进行深入分析,探讨其在不同条件下的作用机制及优化策略。 LLC的一个主要优点是在较宽的负载范围内能够实现原边MOSFET的零电压开通(ZVS),这意味着理论上MOSFET的开关损耗可以降到零。为了确保LLC电路中MOSFET达到ZVS,需要满足以下三个基本条件: 1. 上下两个开关管的工作占空比为50%,并且驱动信号呈对称且周期为180度; 2. 感性谐振腔中的电流足够大,并具有足够的感性成分; 3. 需要设置适当的死区时间来保证ZVS。 图a)展示了典型的LLC串联谐振电路,而图b)则显示了在感性负载下MOSFET的工作波形。由于在这种情况下,电流相位会领先电压,这确保了MOSFET的零电压开通。为了使MOSFET运行于感性区域,谐振电感上的电流必须足够大以保证其源漏之间的寄生电容能够顺利充电至所需水平。
  • 元器件应用中
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    本文探讨了电子设备中的元器件在实际应用过程中产生的寄生电容现象,并分析其对电路性能的影响及应对策略。 寄生电容通常指的是在高频条件下电阻、电感、芯片引脚等元件表现出的电容特性。实际上,在低频情况下不明显,但在高频下会显现出来,并且其影响不可忽视。一个电阻可以被看作是由一个电容、一个电感和另一个电阻串联组成的电路的一部分。 ESL(Equivalent Series Inductance)代表的是这种等效串连电感,而ESR(Equivalent Series Resistance)则表示等效的内部电阻。无论是电阻、电容还是二极管、三极管或MOSFET,在高频下都表现出额外的寄生特性,例如其自身的电容和电感值。 “寄生”一词指的是在电路设计中原本没有计划添加但因物理布局产生的互连效应所形成的等效元件。比如布线间的相互影响就会形成所谓的寄生电容或寄生电感。
  • IR2110MOS IGBT的H桥原理[考].pdf
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    本PDF文档详细解析了使用IR2110芯片驱动MOSFET和IGBT在H桥电路中的应用原理与实践技巧,涵盖驱动电路的设计要点。 本段落档详细介绍了IR2110驱动MOSIGBT组成H桥的工作原理及驱动电路的分析。文档内容涵盖了从基础理论到实际应用的相关知识和技术细节。通过阅读,读者可以深入了解如何使用IR2110芯片来实现高效可靠的电源转换和电机控制等应用场景中的开关操作。
  • MOS
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    本文探讨了MOS管驱动电路的设计与应用,分析了不同类型的驱动方式及其优缺点,并提供了实际设计中的注意事项。 MOS管驱动电路是电子工程领域中的关键技术之一,在硬件开发、电源管理和电机控制等方面扮演着核心角色。本段落将深入探讨MOS管的基本原理、特性、驱动电路设计要点及其实用应用,旨在为从事电子电路设计的专业人士提供全面的知识体系。 ### 一、MOS管的种类与结构 MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)是一种常见的晶体管类型,分为N沟道和P沟道两种。每种又可细分为增强型和耗尽型。然而,在实际应用中,最常见的是增强型N沟道MOS管和增强型P沟道MOS管。当我们提及NMOS或PMOS时,通常指的是这两种类型的MOS管。由于较低的导通电阻及易于制造的优势,NMOS在开关电源和电机驱动中的使用非常广泛。 ### 二、MOS管的导通特性 MOS管的工作状态取决于栅极至源极之间的电压(Vgs)。对于NMOS来说,当Vgs超过阈值电压时,MOS管会导通,并适用于低端驱动场景;而PMOS则是在Vgs低于阈值电压时导通,更适合高端驱动。然而,在实际应用中由于PMOS较高的导通电阻、成本及较少的替换选项,即便在高端驱动场合下,NMOS依然是更常见的选择。 ### 三、MOS管的损失分析 工作中的MOS管会产生两种主要的能量损耗:一是当其处于导通状态时产生的导通损耗;二是当从一个开关状态转换到另一个时发生的开关损耗。为了减少这种能量损耗,在设计中通常会采用提高开关速度或降低开关频率的方法。 ### 四、MOS管驱动电路设计 在进行MOS管的驱动电路设计过程中,关键在于如何处理其寄生电容问题。这些电容存在于栅极和源极之间以及栅极与漏极之间,并会影响晶体管的开关速率。因此,在设计时必须确保有足够的电流来快速充电或放电这些寄生电容以实现更快的动作速度。对于高端驱动应用,还需要额外提供高于MOS管源极端电压的驱动电压。 ### 五、MOS管的应用实例 在电子开关应用中,如开关电源、电机控制和照明调光等领域,MOS管都表现出色。特别是在低压环境中,其高效的开关特性和低功耗特性使其成为理想选择。例如,在现代便携式设备及物联网设备里作为关键组件使用时,不仅提供了高效率的电源管理方案还实现了对电机和其他负载的有效控制。 ### 结论 通过深入了解MOS管及其驱动电路设计优化可以显著提升电子产品的性能表现。掌握这些原理与实践方法对于初学者和经验丰富的工程师来说都是十分重要的,并能大大增强他们在电子设计领域的专业能力。
  • MOS
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    《MOS开关电路分析》一书深入剖析了金属氧化物半导体(MOS)技术在开关电路设计中的应用原理与实践技巧,涵盖理论基础、电路模型及优化方法等内容。 MOS开关电路是电子技术中的基本元件之一,在控制电流的通断方面发挥着重要作用,并广泛应用于电源管理、数字及模拟电路设计领域。本段落将深入探讨其工作原理,重点介绍PMOS与NMOS在高边开关和低边开关应用中的特性。 当用作高边开关时,通常选用PMOS(P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)。在这种配置下,电源输入通过PMOS到达负载后连接至地。如果栅极电压高于源极,则MOSFET导通形成低阻抗路径允许电流从电源流向负载;反之若栅极电压低于或等于源极则断开电路阻止电流流动。因此,利用这种机制可以控制负载是否接通电源。 相比之下,在使用NMOS(N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)作为低边开关时,则是将电源输入直接连接至负载,并通过NMOS接地。当栅极电压低于源极时,MOSFET导通使电流能够流过负载;而如果栅极电压高于或等于源极则截止以阻断电流流动。这种配置的优点在于可以在负载两端提供一个控制点方便逻辑操作。 值得注意的是,在设计中还必须考虑由制造工艺带来的寄生二极管问题,它可能会影响开关性能甚至导致意外导通现象发生。例如在Proteus仿真中的PMOS高边电路实例里展示了如何通过改变脉冲信号来切换MOSFET状态进而控制LED灯的状态变化;但若接线错误(如源漏极反向),寄生二极管可能造成持续的电流路径,使得开关无法正常工作。 综上所述,深入了解并掌握PMOS和NMOS在不同应用场合下的特性和选择方法对于电子工程师来说至关重要。此外,在实际操作中还需综合考虑诸如开关速度、驱动需求及散热等因素的影响以确保系统高效稳定运行。
  • MOS
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    本文将深入探讨MOS管的关键参数及其影响因素,帮助读者理解如何选择和应用适合的MOS管。 MOS管的基本参数包括: Coss:输出电容 Coss = CDS + CGD。 Ciss:输入电容 Ciss = CGD + CGS(其中 CDS 被短路)。 Tf:下降时间,即输出电压 VDS 从10%上升到90%所需的时间。 Td(off):关断延迟时间,指输入电压降至90%开始至VDS升至其关断电压的10%之间的时间。 Tr:上升时间,即输出电压 VDS 从90%下降到10%所需的时间。 Td(on):导通延迟时间,当有输入电压上升达到10%,直至VDS降至其幅值90%之间的这段时间。 动态参数包括: Qgd:栅漏充电量(考虑米勒效应)。 Qgs:栅源充电电量。 Qg:总栅极充电电量。 此外还有以下静态参数: IGSS:栅源驱动电流或反向电流,由于MOSFET输入阻抗大,通常在纳安级别; IDSS:饱和漏源电流,在VGS为0且VDS值固定时的漏源电流,一般量级是微安; VGS(th):开启电压(阈值电压),当施加于栅极的控制电压 VGS 超过 VGS(th),则形成从漏区到源区表面反型层之间的通道。在实际应用中,在将漏极短接的情况下,当ID达到毫安级别的时候对应的VGS即为开启电压;此参数通常会随着结温上升而减小。
  • BuckMOS
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    本文探讨了Buck电路的工作原理及其在直流电源转换中的应用,并深入分析了MOS管作为开关元件在此类电路中的驱动技术。 2011年的电设题涉及Buck电路和驱动MOS管。结合前面提到的TL494电路,可以完成开关电源的设计。
  • MOS
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    本内容详细介绍用于驱动MOS场效应晶体管的电路设计,包括各种类型的驱动电路图及其工作原理,适用于电子工程师和爱好者参考学习。 在设计MOS管驱动电路图(包括NMOS和PMOS)时,初学者可能会困惑电源正极应该先连接到负载还是直接接至MOS管。这种疑问通常源于对MOS管工作原理理解不足,建议深入学习相关知识以解决这一问题。