MOSFET驅動注意事項

2021-03-03 23:41:52 字數 1810 閱讀 3568

在低電壓(100v以下)驅動應用中,多使用mosfet作為功率轉換器件。隨著電壓的提高,mosfet的優勢也隨著不明顯,所以在高壓的應用場合,多使用igbt作為功能器件,該類器件的耐壓可以做得較高,結合了fet和三極體的優點,它的導通電阻和開關速度不比mosfet,所以器件本身的導通損耗和開關損耗都比較大,一般需要另加散熱裝置。

mosfet和igbt的驅動電路很相似,故下文以mosfet作為示例,介紹在電機控制中,mosfet驅動電路中各個元件的用途,因描述內容**於實際工程應用,故不會對相關知識作刨根式描述,是以實用為主,公式或理論上的描述等請自行檢視相關資料。

本文僅供參考,且由廣州邦控科技(的工程筆記整理所得,如發現錯誤請聯絡我們:e-mail:

驅動mosfet,可以選用專用mosfet驅動ic完成電平轉換和驅動。因為mosfet的柵-源極之間存在寄生電容,mosfet的開和關過程,是對電容的充放電過程,如果mosfet的驅動電路不能提供足夠的峰值電流(如1a的輸入/輸出電流),則會降低mosfet的開關速度。另一方面,驅動橋臂的上半橋的n溝道管……

如下圖,是應用mosfet驅動ic驅動由兩個mosfet搭建的半橋。

易注意到:在mosfet的柵極和驅動ic的輸出之間串聯了乙個電阻。這個電阻稱為「柵極電阻」,取值一般為10~100歐姆不等,其作用是調節mosfet的開關速度,減少柵極出現的振鈴現象,減小emi,也可以對柵極電容充放電的限流作用。

由於驅動器和mosfet柵極之間的引線、地迴路的引線等所產生的電感,和ic和fet內部的寄生電感,在開啟時會在mosfet柵極出現振鈴,這是設計者不願意得到的,一方面增加mosfet的開關損耗,同時emc方面不好控制。

柵極電阻的引入雖然影響了mosfet的開關速度,但得到可靠的柵極波形和減少emi。兩者之間的平衡點視實際應用而定。

因特性決定,mosfet的關斷速度比開啟速度慢,並大多應用希望mosfet的關斷速度要盡量快,所以對以上電路,要求改善電路的關斷速度,可使用如下圖之電路進行改善:

如上圖,引入了二極體,當需要關閉mosfet時,柵極寄生電容放電時,柵極電阻被二極體短路,所以電流不經過柵極電阻,相當於在關閉時柵極電阻不存在,這樣縮短了柵極寄生電容的放電時間,即提高了mosfet的關斷速度。二極體使用一般的型號即可應付。

對於要求更高速的應用,會使用有源主動放電,電機應用中一般不使用,這裡不作介紹。

如下電路圖,在上圖的基礎上,在半橋的浮地引入乙隻電阻r3。

這個電阻一方面可以設定mosfet的開、關速度,另一方面,由於電機的線圈為感性負載,在浮地端可能會出現負電壓,r3的引入可以作限流作用,從而保護mosfet驅動ic的vs端。

因此電阻會同時降低mosfet的開關速度,故其取值不宜太大。

如上所述,電機驅動應用中,電機線圈是感性負載,在vs端可能會出現負電壓,這可能使自舉電容充電時超過了+15v。

為了防止以上的情況發生,出於保護mosfet驅動ic的目的,再次引入乙隻二極體,用於對vs端電壓的鉗位。

由於mosfet為電壓敏感器件,如在上電時,mosfet可能出有效電壓,使mosfet意外地導通,這也是設計者不願意看到的。

r4和r5的引入相當於乙個下拉電阻,使在驅動電路沒有電流輸出時,保證mosfet的ugs的電壓為0,確保mosfet被關斷。

mosfet的柵-源極電壓一般不能承受太高的電壓(一般是20v以下),如下電路圖所示,在mosfet的柵極引入電壓鉗位器件,用於保護mosfet。

以上是電機驅動器的常用電機驅動電路的應用筆記,其中的觀點存在不妥甚至錯誤在所難免,但我們儘量減少這樣的失誤。如果存在這樣的情況請聯絡我們。

不同的應用,部分器件的取捨、器件的選擇等有所不同,只有理解電路中每個元件的作用,才能設計出合理的電路,達到設計的最優。除了器件,線路板(pcb)的布局、佈線也應得到重視。

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