pmos功率管开关电路设计
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MOS管及MOS管的驱动电路设计MOS管及MOS管的驱动电路设计摘要:本文将对MOSFET的种类,结构,特性及应用电路作一简单介绍,并控讨了一下MOSFET驱动电路设计问题在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候,大部分人都会考虑MOS的导通电阻,最大电压等,最大电流等,也有很多人仅仅考虑这些因素。
这样的电路也许是可以工作的,但并不是优秀的,作为正式的产品设计也是不允许的。
1、MOS管种类和结构MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET),可以被制造成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类型,但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是这两种。
右图是这两种MOS管的符号。
至于为什么不使用耗尽型的MOS管,不建议刨根问底。
对于这两种增强型MOS管,比较常用的是NMOS。
原因是导通电阻小且容易制造。
所以开关电源和马达驱动的应用中,一般都用NMOS。
下面的介绍中,也多以NMOS为主。
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。
下图是MOS管的构造图,通常的原理图中都画成右图所示的样子。
(栅极保护用二极管有时不画)MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在,如右图所示。
这不是我们需要的,而是由于制造工艺限制产生的。
寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些,但没有办法避免,在MOS管的驱动电路设计时再详细介绍。
2、MOS管导通特性导通的意思是作为开关,相当于开关闭合。
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,使用与源极接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。
(10)申请公布号(43)申请公布日 (21)申请号 201510240067.7(22)申请日 2015.05.12H02M 1/08(2006.01)(71)申请人西安科技大学地址710054 陕西省西安市雁塔路中段58号(72)发明人刘树林 邓俊青 郭星 赵亚娟李青青 聂燊 汪子为 王肖张琼 王磊(74)专利代理机构西安创知专利事务所 61213代理人谭文琰(54)发明名称可快速关断PMOS 开关管的驱动控制电路及其设计方法(57)摘要本发明公开了一种可快速关断PMOS 开关管的驱动控制电路,包括NPN 型三极管Q1和NPN 型三极管Q2,电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4,以及电容C2;NPN 型三极管Q1的基极为驱动控制电路的输入端,NPN 型三极管Q1的集电极与电阻R1的一端相接,电阻R1的另一端为驱动控制电路的输出端;电容C2和电阻R2串联后的一端与NPN 型三极管Q1的集电极相接,另一端与NPN 型三极管Q2的基极相接;NPN 型三极管Q2的发射极与驱动控制电路的输出端相接;本发明还公开了一种可快速关断PMOS 开关管的驱动控制电路的设计方法。
本发明电路结构简单,实现方便且成本低,设计方法步骤简单,实用性强,市场前景广阔。
(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书7页 附图2页(10)申请公布号CN 104795976 A (43)申请公布日2015.07.22C N 104795976A1.一种可快速关断PMOS 开关管的驱动控制电路,其特征在于:包括NPN 型三极管Q1和NPN 型三极管Q2,电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4,以及电容C2;所述NPN 型三极管Q1的基极为驱动控制电路(1)的输入端,所述NPN 型三极管Q1的发射极与外部电源的负极输出端VIN-相接,所述NPN 型三极管Q1的集电极与电阻R1的一端相接,所述电阻R1的另一端为驱动控制电路(1)的输出端;所述电容C2和电阻R2串联后的一端与NPN 型三极管Q1的集电极相接,另一端与NPN 型三极管Q2的基极相接;所述NPN 型三极管Q2的集电极与外部电源的正极输出端VIN+相接,所述NPN 型三极管Q2的发射极与驱动控制电路(1)的输出端相接;所述电阻R3接在NPN 型三极管Q2的基极与发射极之间,所述电阻R4接在NPN 型三极管Q2的集电极与发射极之间。
在Verilog中,PMOS(P-channel Metal-Oxide-Semiconductor)是一种常用的场效应晶体管,用于数字电路中的逻辑设计。
PMOS通常用于实现逻辑门和电路的开关功能。
以下是一个简单的Verilog示例,演示了如何使用PMOS来实现一个简单的逻辑门。
module pmos_example(
input wire a,
input wire b,
output reg y
);
// 定义PMOS的参数
parameter PMOS_W = 1; // PMOS的宽度
parameter PMOS_L = 2; // PMOS的长度
parameter PMOS_VTH = -0.7; // PMOS的阈值电压
// 使用PMOS实现逻辑门
always @ (a or b)
begin
// 使用PMOS实现一个简单的逻辑门
y = a & b; // 与门
end
endmodule
在上面的示例中,我们定义了一个名为pmos_example的Verilog模块,其中包含了一个简单的逻辑门,使用PMOS来实现。
在这个例子中,我们使用了参数来定义PMOS的宽度、长度和阈值电压,然后在always块中使用PMOS来实现一个与门。
需要注意的是,实际的PMOS使用可能会涉及到更多的细节和参数设置,比如PMOS 的电源连接、阈值电压等。
另外,在实际的数字电路设计中,PMOS通常会和NMOS
(N-channel Metal-Oxide-Semiconductor)一起使用,以实现更复杂的逻辑功能。
PMOS功率管栅极箝位驱动模块、驱动电路和开关电源的制作方法涉及电子技术领域,特别是功率电子技术和电源管理。
以下是一个基本的制作方法概述:1. PMOS功率管栅极箝位驱动模块的制作方法步骤一:选择适合的PMOS功率管根据应用需求选择合适的PMOS功率管,主要考虑其额定电压、额定电流、导通电阻等参数。
步骤二:设计栅极驱动电路设计栅极驱动电路,确保能够提供足够的驱动电压和电流,以快速开关PMOS功率管。
步骤三:集成箝位电路在栅极驱动电路中集成箝位电路,用于限制栅极电压的幅度,防止过压损坏PMOS功率管。
步骤四:制作和测试模块根据设计制作模块,并进行严格的测试,确保其在各种工作条件下都能稳定可靠地工作。
2. 驱动电路的制作方法步骤一:电路设计根据PMOS功率管的具体参数和应用需求,设计合适的驱动电路。
步骤二:选择元器件选择符合设计要求的电子元器件,如电阻、电容、电感、二极管、三极管等。
步骤三:电路布线在电路板上进行布线,确保电路连接正确,布线合理。
步骤四:电路调试和测试完成布线后,进行电路调试和测试,确保电路工作正常。
3. 开关电源的制作方法步骤一:电源设计根据应用需求设计开关电源,确定输入电压、输出电压、输出电流等参数。
步骤二:选择电源元器件选择符合设计要求的电源元器件,如变压器、整流器、滤波器等。
步骤三:电源电路布线在电路板上进行电源电路布线,确保电路连接正确,布线合理。
步骤四:电源调试和测试完成布线后,进行电源调试和测试,确保电源输出稳定、可靠。
步骤五:集成PMOS功率管和驱动电路将PMOS功率管和驱动电路集成到开关电源中,形成一个完整的开关电源系统。
步骤六:系统测试和优化对整个开关电源系统进行测试,确保其在各种工作条件下都能稳定可靠地工作,并根据测试结果进行优化调整。
以上是PMOS功率管栅极箝位驱动模块、驱动电路和开关电源的基本制作方法概述。
在实际制作过程中,还需要根据具体的应用需求和电路参数进行详细的设计和制作。
pmos电平翻转电路pmos电平翻转电路是一种常用的电路设计,可以用于实现逻辑门或存储器等应用。
本文将介绍pmos电平翻转电路的原理、特点以及应用。
一、原理pmos电平翻转电路是由pmos管组成的,其工作原理基于pmos管的特性。
pmos管是一种场效应管,其导通时需要Vgs(栅极源极电压)为负值,而断开时需要Vgs为正值。
因此,当输入信号为高电平(Vgs为负值)时,pmos管导通;当输入信号为低电平(Vgs为正值)时,pmos管断开。
二、特点1.简单可靠:pmos电平翻转电路由少量pmos管组成,结构简单可靠,适用于集成电路的设计。
2.低功耗:pmos电平翻转电路在断开状态下几乎不消耗功率,因此功耗较低。
3.高噪声容限:pmos管的阈值电压较高,对噪声有较高的容限,能够有效抵抗噪声的干扰。
4.电平翻转:pmos电平翻转电路可以将输入信号的电平进行翻转,实现逻辑门或存储器的功能。
三、应用pmos电平翻转电路在数字电路设计中有着广泛的应用,以下是几个常见的应用领域:1.逻辑门设计:pmos电平翻转电路可以用于实现与门、或门等逻辑门的功能。
通过适当的连接和输入信号的控制,可以实现各种复杂的逻辑功能。
2.存储器设计:pmos电平翻转电路可以用于静态随机存储器(SRAM)的设计。
SRAM是一种高速的存储器,由大量的pmos电平翻转电路组成,能够在断电的情况下保持数据。
3.时序电路设计:pmos电平翻转电路可以用于时序电路中的时钟信号的控制。
通过适当的设计,可以实现时序电路的稳定工作和时钟信号的精确控制。
总结:pmos电平翻转电路是一种常用的电路设计,具有简单可靠、低功耗、高噪声容限和电平翻转等特点。
它在逻辑门设计、存储器设计和时序电路设计等领域都有广泛的应用。
通过合理的连接和输入信号的控制,可以实现各种复杂的逻辑功能和时序控制。
在今后的集成电路设计中,pmos电平翻转电路将继续发挥重要作用。
在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候,大部分人都会考虑MOS的导通电阻,最大电压等,最大电流等,也有很多人仅仅考虑这些因素。
这样的电路也许是可以工作的,但并不是优秀的,作为正式的产品设计也是不允许的。
下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结,其中参考了一些资料,非全部原创。
包括MOS管的介绍,特性,驱动以及应用电路。
1.MOS管种类和结构MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET),可以被制造成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类型,但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是这两种。
至于为什么不使用耗尽型的MOS管,不建议刨根问底。
对于这两种增强型MOS管,比较常用的是NMOS。
原因是导通电阻小,且容易制造。
所以开关电源和马达驱动的应用中,一般都用NMOS。
下面的介绍中,也多以NMOS为主。
MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在,这不是我们需要的,而是由于制造工艺限制产生的。
寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些,但没有办法避免,后边再详细介绍。
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。
2.MOS管导通特性导通的意思是作为开关,相当于开关闭合。
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。
3.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。
在开关电源中,MOS管起到以下作用:
1. 信号转换:作为电子开关控制电源的通断,通常正极用PMOS 管,负极用NMOS管控制。
2. 缓启动:在有大电容负载时,比如电解电容和大功率设备电源(电机、马达等)需要对电源作缓启动设计,否则会有很大的浪涌电流,电源电压跌落导致系统复位,反复重启等严重缺陷。
3. 防反接:在电源接口设计时,有很多场合需要考虑反接的问题,没有相应的电路设计的话很容易将电路烧坏,造成损失。
PMOS管常用在正极,NMOS管常用在负极。
4. 逻辑转换:信号除了电平高低的转换,很多时候需要电平逻辑高低转换,MOS管和三极管都可以实现。
以上信息仅供参考,如需了解更多信息,建议咨询专业人士。
pmos的耗散功率
PMOS 是指 P 型金属氧化物半导体场效应管,它是一种用于数字电路和模拟电路中的晶体管。
在工作过程中,PMOS 会消耗一定的功率,这部分功率被称为耗散功率。
PMOS 的耗散功率主要由以下几个部分组成:
1. 导通损耗:当 PMOS 处于导通状态时,会在源极和漏极之间形成一个导通通道,电流可以通过这个通道流动。
在这个过程中,会有一定的电阻存在,导致电能转化为热能,产生导通损耗。
2. 截止损耗:当 PMOS 处于截止状态时,虽然没有电流通过,但在栅极和源极之间仍然会有一定的电压,这会导致一定的漏电流通过栅极氧化层,从而产生截止损耗。
3. 开关损耗:在 PMOS 进行开关动作时,由于电流和电压的变化,会在栅极和漏极之间产生电容充放电的过程,从而导致能量的损耗。
为了降低 PMOS 的耗散功率,可以采取以下措施:
1. 优化器件结构:通过改进 PMOS 的制造工艺和结构设计,可以降低导通电阻和栅极漏电流,从而减少导通损耗和截止损耗。
2. 降低工作频率:降低 PMOS 的开关频率可以减少开关损耗。
3. 优化电路设计:合理设计电路,减少 PMOS 的开关次数和工作时间,从而降低耗散功率。
4. 散热设计:在电路设计中考虑散热问题,采用合适的散热措施,如散热片、风扇等,以降低器件温度,减小耗散功率。
总之,PMOS 的耗散功率是由导通损耗、截止损耗和开关损耗组成的。
为了降低耗散功率,可以采取优化器件结构、降低工作频率、优化电路设计和散热设计等措施。
实验主题:cadence实验报告pmos总结实验内容:1. 实验目的:本次实验旨在通过使用Cadence软件对PMOS进行仿真,掌握PMOS的基本原理和特性。
2. 实验原理:PMOS(Positive Metal-Oxide-Semiconductor)是一种场效应晶体管,其工作原理是通过不同电压控制栅极与漏极的电流流动。
当栅极电压高于漏极电压时,PMOS导通;当栅极电压低于漏极电压时,PMOS截止。
3. 实验步骤:3.1 确定PMOS的工作电压:设置不同的栅极电压和漏极电压,观察PMOS的导通和截止情况。
3.2 测量PMOS的电流和电压:记录不同条件下PMOS的电流和电压数值,分析PMOS的工作特性。
4. 实验结果:4.1 PMOS工作电压范围:经过实验测量和仿真分析,确定PMOS 的工作范围为-5V到0V。
4.2 PMOS的电流和电压关系:根据实验数据和曲线图,得出PMOS的电流与电压呈负相关关系,符合PMOS的基本特性。
5. 实验结论:通过本次实验,进一步了解了PMOS的工作原理和特性,并掌握了使用Cadence软件对PMOS进行仿真的方法。
总结:本次实验对于理解PMOS的工作原理和特性具有重要意义,通过实验数据和分析,可以更加深入地理解PMOS的工作机制,为日后的电路设计和工程实践提供重要参考。
由于PMOS具有重要的工程应用价值,因此我们将继续分析PMOS的性能,并深入探讨其在集成电路设计中的实际应用。
6. PMOS的性能分析:6.1 PMOS的漏电流特性:在实际应用中,PMOS的漏电流是一个重要的参数。
漏电流的大小直接影响着电路的功耗和稳定性。
通过进一步的仿真和实验,我们可以测量不同工作条件下的PMOS漏电流,并分析其与温度、电压等因素的关系。
这有助于优化电路设计,降低功耗并提高系统稳定性。
6.2 PMOS的开关特性:除了传统的工作特性外,我们还可以进一步研究PMOS的开关特性。
通过设置不同的控制信号和输入信号,观察PMOS的开关响应时间、延迟特性等,并分析其对集成电路的影响。
PMOS功率管开关电路设计引言:开关电路在电子工程中起到至关重要的作用,通过对电源电压的开关控制来控制电路的通断。
而功率管则是开关电路中的重要元件,常常用于控制更大容量的电流。
本文将介绍PMOS功率管开关电路的设计及其相关原理。
一、PMOS功率管的原理PMOS功率管是一种由双扩散MO型结构构成的功率场效应管。
在PMOS 输人端,当门极电位提高时,植入层P型区域为导电状态,使管子处在导通状态;而当门极电位降低时,以及Vds大于阈值电压时,植入层P型区域为阻绝状态,使管子处于关断状态。
PMOS功率管能够承受较高的电压和电流,因此常用于功率放大或开关电路中。
二、设计PMOS功率管开关电路1.工作电压选择:根据实际需求,选择合适的工作电压。
PMOS功率管一般工作在负电压条件下,所以选用正电压作为控制电源。
可以考虑放大芯片、电池等作为控制电源。
2.工作电流确定:根据实际负载电流需求选择合适的PMOS功率管。
通常应选择额定电流大于负载电流的功率管,以保证其正常工作。
3.阻抗匹配:根据PMOS功率管的特性,设计输出阻抗,以保证输出信号能够正确驱动负载。
可以使用电阻和电容构造适当的输出阻抗网络。
4.并联设计:当需要驱动较大电流的负载时,可以将多个PMOS功率管并联使用,以增加总的驱动能力。
5.使用保护电路:为了保护PMOS功率管免受损坏,可以设计相应的保护电路,例如过流保护、过温保护等。
6.接地设计:为了保证开关电路正常工作,应将单点接地设计在合适位置。
三、PMOS功率管开关电路设计实例例如,设计一个PMOS功率管开关电路,其输入为3.3V的控制信号,输出为5V电源供电的LED灯。
1.选择PMOS功率管:根据负载电流需求选择合适的PMOS功率管,例如IRF9530。
2.设计输入控制电路:利用三极管和电阻构造一个可调电流源,将3.3V的控制信号转换为适当的电流,以正确驱动PMOS功率管。
3.设计输出阻抗网络:使输出信号能够正确驱动LED灯,可使用电阻和电容构造适当的输出阻抗网络。
上p下n型mos管推挽电路
上P 下N 型MOS 管推挽电路是一种在模拟电路和数字电路中常见的电路结构,用于放大信号或驱动负载。
该电路使用两个不同极性的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管),一个P 沟道MOSFET (PMOS)和一个N 沟道MOSFET(NMOS),以推挽方式工作。
在推挽电路中,PMOS 和NMOS 管交替导通,以便在输出端产生正、负两个电平。
当输入信号为高电平时,PMOS 管导通,电流从电源经过PMOS 管流向负载,输出为高电平。
当输入信号为低电平时,NMOS 管导通,电流从负载经过NMOS 管流向地,输出为低电平。
这种电路结构的优点包括高输出功率、低失真和高效率。
由于两个MOSFET 管交替导通,因此在每个周期内,只有一个管子导通,减小了导通损耗。
此外,推挽电路还能够提供较大的电流驱动能力,适用于驱动大功率负载。
上P 下N 型MOS 管推挽电路常用于放大器、开关电源和直流-直流变换器等应用中。
在设计和使用推挽电路时,需要考虑管子的选择、偏置电路的设计以及散热等因素,以确保电路的稳定性和可靠性。
总的来说,上P 下N 型MOS 管推挽电路是一种简单而高效的电路结构,广泛应用于各种电子设备中。
它通过使用PMOS 和NMOS 管的互补特性,实现了对输入信号的放大和转换,为电路设计提供了一种可靠的解决方案。
PMOS开关管电路设计指南一、NMOS管等效电路A)B)图2 NMOS管等效模型1、驱动G极时,因为输入电容Ciss(Cgd+Cgs)的存在,要求电压变化快,i=Cdu/dt,当G极电流大时,du/dt也大,增大开关速度。
2、根据B图,功率MOS管内部存在等效三极管,当S接地,刚上电时,三极管会导通,且电流有可能过大,所以,最好D极有缓启动电路保护。
3、根据A图,反向寄生二极管有可能被正向或反向击穿。
反向击穿有可能因为D极部分,当电源开启时会有冲击电流,因为线上电感原因,U = Ldi/dt,导致U过大。
正向击穿,可能因为S极在关电时,因为线上电感原因,造成U 过大;或者线上串入能量较大干扰电压,导致寄生二极管正向通道电流过大,烧毁寄生二极管,从而造成MOS管失效。
二、控制盒PMOS开关电路分析1、小电流切换电路A)B)图3 5V激光器驱动电路和24V LED灯驱动电路1、电路A:1)三极管集电极电阻过大,导致开关速度不高;考虑是激光器驱动电路,正好使用这个缓启动功能。
2)MOS管损坏过,现象是能够正常开启MOS管,但不能完全关断MOS管,怀疑是MOS管寄生二极管损坏导致。
解决办法,a)更换Vds较大的MOS管(IRLML5203,Vds最大30V,而6401的Vds最大12V)b)电源处增加缓启动c)D端增加5V TVSd)在输出端口增加电阻等措施e)去掉输出π型滤波电路上的并接反向二极管,如有可能,在输出放置防反接二极管。
2、电路B1)24V驱动电路,导通时Vgs过大,影响PMOS管寿命解决办法:修改R13为10K,R11为20K,Vgs最大为-8V2)电源上电有可能Vgs过大,在G、S极增加一个8V稳压二极管保护3)IRF9393的最大Vds约55V,更改为IRF6217,最大Vds变为150V4)在D极增加24V TVS5)在输出端口增加电阻等措施6)去掉输出π型滤波电路上的并接反向二极管,如有可能,在输出放置防反接二极管。
半导体器件课程设计pmos一、课程目标知识目标:1. 理解PMOS型半导体器件的基本结构、工作原理及其特性;2. 掌握PMOS器件在不同电路中的应用和功能;3. 学会分析PMOS器件的电路符号、参数及其对电路性能的影响。
技能目标:1. 能够正确使用示波器、信号发生器等实验设备进行PMOS器件特性测试;2. 能够运用所学知识设计简单的PMOS电路,并分析其工作状态;3. 培养学生动手操作、观察现象、分析问题及解决问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对半导体器件的兴趣,培养探索精神和创新意识;2. 培养学生严谨的科学态度和良好的团队合作精神;3. 增强学生对我国半导体产业的认识,提高民族自豪感和责任感。
本课程针对高中年级学生,结合半导体器件的教学要求,以PMOS为研究对象,注重理论与实践相结合。
课程目标具体、可衡量,旨在帮助学生掌握半导体器件的基本知识,提高实践操作能力,培养科学素养和正确价值观。
通过本课程的学习,使学生能够为后续深入学习电子技术打下坚实基础。
二、教学内容1. PMOS器件的基本概念:介绍PMOS器件的结构、类型及其工作原理;- 章节关联:课本第三章“半导体器件”第二节“金属-氧化物-半导体场效应晶体管”;- 教学内容:PMOS器件的结构、N型与P型MOS器件的对比、PMOS器件的工作原理。
2. PMOS器件的特性:讲解PMOS器件的静态特性、动态特性及其温度特性;- 章节关联:课本第三章“半导体器件”第三节“场效应晶体管特性”;- 教学内容:PMOS器件的输出特性、转移特性、漏电流特性以及温度对器件特性的影响。
3. PMOS器件的应用:分析PMOS器件在模拟电路、数字电路中的应用实例;- 章节关联:课本第四章“半导体器件的应用”;- 教学内容:PMOS器件在放大器、开关、模拟开关等电路中的应用。
4. PMOS器件的电路分析与设计:学习PMOS器件在电路中的连接方式、电路分析与设计方法;- 章节关联:课本第五章“半导体器件电路分析与设计”;- 教学内容:PMOS器件的电路符号、典型应用电路、电路分析方法及设计实例。
PMOS是一种常见的金属氧化物半导体场效应管(MOSFET),在集成电路中具有广泛的应用。
本文将探讨PMOS的D到S用法以及其在电子领域中的重要性。
希望本文能够帮助读者更好地了解和应用PMOS。
首先,让我们了解一下PMOS的基本结构和工作原理。
PMOS是由P型衬底、N型源极和漏极以及控制门极组成的。
当控制电压施加在门极上时,形成PN结,导致源极和漏极之间的导电通道打开或关闭。
当门极电压为低电平时,PMOS处于导通状态,电流可以从D端流向S端;当门极电压为高电平时,PMOS处于截止状态,电流无法通过。
PMOS的D到S用法主要涉及其作为开关的应用。
当D端输入电压为低电平时(0V),门极电压为低电平,PMOS导通,S端电压与D端相等。
这种情况下,PMOS被视为一个闭合的开关,电流可以从D端流向S端。
当D端输入电压为高电平时(VDD),门极电压为高电平,PMOS截止,S端电压为高电平(VDD)。
这种情况下,PMOS被视为一个断开的开关,电流无法通过。
因此,PMOS的D到S用法可以实现信号的开关和控制。
PMOS的D到S用法在集成电路设计中起到了至关重要的作用。
它可以用于电源电压的开关控制,使得电路能够在需要时启动和关闭,从而节省能源和延长电池寿命。
此外,PMOS 还可以用于逻辑门的实现,例如与门、或门、非门等。
通过将多个PMOS组合成不同的逻辑电路,可以实现复杂的逻辑功能,满足各种电子设备的需求。
然而,使用PMOS的D到S用法也存在一些注意事项。
首先,需要合理选择PMOS的尺寸和特性,以确保其能够承受所需的电流和电压。
其次,由于PMOS的导通特性和截止特性取决于门极电压,需要合理设计和控制门极电压,以确保PMOS的正常工作。
最后,由于PMOS是一种三端器件,需要合理连接和布局其他器件,以确保整个电路的稳定性和可靠性。
综上所述,PMOS的D到S用法在电子领域中具有重要的应用价值。
它作为一种开关器件,可以用于电源控制和逻辑门实现,为电子设备提供了灵活的控制和操作。
MOS管开关电路设计知识学过模拟电路,竟然连MOS管的用法都不是很懂,真是"杯具"!在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候,大部分人都会考虑MOS的导通电阻,最大电压等,最大电流等,也有很多人仅仅考虑这些因素。
这样的电路也许是可以工作的,但并不是优秀的,作为正式的产品设计也是不允许的。
下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结,其中参考了一些资料,非全部原创。
包括MOS管的介绍,特性,驱动以及应用电路。
1,MOS管种类和结构MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET),可以被制造成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类型,但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管,所以通常提到NMOS,或者PMOS指的就是这两种。
至于为什么不使用耗尽型的MOS管,不建议刨根问底。
对于这两种增强型MOS管,比较常用的是NMOS。
原因是导通电阻小,且容易制造。
所以开关电源和马达驱动的应用中,一般都用NMOS。
下面的介绍中,也多以NMOS为主。
MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在,这不是我们需要的,而是由于制造工艺限制产生的。
寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些,但没有办法避免,后边再详细介绍。
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。
2,MOS管导通特性导通的意思是作为开关,相当于开关闭合。
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。
p沟道增强型mos管开关电路
p沟道增强型MOS管(PMOS)是一种常用的场效应管,可以用
于开关电路。
在开关电路中,PMOS通常被用作负载开关或电压级移器。
当PMOS处于导通状态时,负载电路将被连接到电源,从而允许
电流流过。
当PMOS处于截止状态时,负载电路与电源断开,电流被
阻断。
在一个典型的PMOS开关电路中,PMOS的栅极与输入信号相连,当输入信号为高电平时(逻辑1),PMOS导通,负载电路连接到电源。
当输入信号为低电平时(逻辑0),PMOS截止,负载电路与电
源断开。
这样就实现了一个简单的开关功能。
除了基本的开关功能外,PMOS还可以用于级移器电路。
通过将PMOS与NMOS(n沟道增强型MOS管)结合使用,可以实现逻辑电平
的转换,从而将高电平转换为低电平,或者将低电平转换为高电平。
总的来说,p沟道增强型MOS管在开关电路中扮演着重要的角色,通过控制其导通和截止状态,可以实现信号的开关和级移功能。
在实际应用中,工程师们会根据具体的电路设计需求,结合PMOS的
特性和工作原理,来设计和实现各种不同功能的开关电路。
p 沟道增强型mos管开关电路概述说明1. 引言1.1 概述p沟道增强型MOS管开关电路是一种常见的电子元件和电路设计中的重要组成部分。
该开关电路通过控制p沟道增强型MOS管的导通与截止,实现信号的放大、选择和切换功能,在许多领域中有着广泛的应用。
本文将对p沟道增强型MOS管开关电路进行概述和说明。
1.2 文章结构本文共包括五个主要部分。
首先是引言部分,介绍了文章的背景和结构。
接下来是"2. p沟道增强型MOS管开关电路",阐述了该类型MOS管基本原理、特点以及在不同应用领域中的作用。
之后是"3. 沟道增强型MOS管开关电路的设计要点",详细讨论了在设计过程中需要考虑的输入输出电容最小化、导通与截止速度平衡以及控制信号与驱动电路等方面。
然后是"4. 实例分析: p沟道增强型MOS管开关电路在功率放大器中的应用",介绍了功率放大器相关概念和使用p 沟道增强型MOS管开关电路进行设计的注意事项,并给出了实际应用案例分析和性能评估结果展示。
最后是"5. 结论",总结主要观点和讨论内容,对p沟道增强型MOS管开关电路未来发展进行展望,并提出潜在研究方向和问题。
1.3 目的本文的目的是通过对p沟道增强型MOS管开关电路的详细说明和分析,在读者理解其基本原理、特点以及设计要点的基础上,进一步认识该类型开关电路在功率放大器等领域中的应用实例并评估性能表现。
同时,通过给出对未来发展的展望和提出潜在研究方向和问题,鼓励更多学者研究该领域并推动其进一步发展。
2. p沟道增强型MOS管开关电路2.1 MOS管的基本原理MOS管是金属-氧化物-半导体场效应晶体管,由金属电极、氧化物介质和半导体基片组成。
其工作原理是通过控制输入端的电压来改变沟道中的载流子浓度,从而实现对电流的控制。
在p沟道增强型MOS管中,当输入端施加正向高于阈值电压时,沟道中会出现n型增强区域,并且这种类型的MOS管具有较低的导通阻抗。
PMOS开关管电路设计指
南
2013/7/18
本文档的目的1)能够根据本指南进行PMOS管开关电路设计
更新说明
目录
一、NMOS管等效电路 (4)
二、公司固定传感器控制盒PMOS开关电路分析 (4)
PMOS开关管电路设计指南
一、NMOS管等效电路
A)B)
图2 NMOS管等效模型
1、驱动G极时,因为输入电容Ciss(Cgd+Cgs)的存在,要求电压变化快,i=Cdu/dt,
当G极电流大时,du/dt也大,增大开关速度。
2、根据B图,功率MOS管内部存在等效三极管,当S接地,刚上电时,三极
管会导通,且电流有可能过大,所以,最好D极有缓启动电路保护。
3、根据A图,反向寄生二极管有可能被正向或反向击穿。
反向击穿有可能因为
D极部分,当电源开启时会有冲击电流,因为线上电感原因,U = Ldi/dt,导致U过大。
正向击穿,可能因为S极在关电时,因为线上电感原因,造成U 过大;或者线上串入能量较大干扰电压,导致寄生二极管正向通道电流过大,烧毁寄生二极管,从而造成MOS管失效。
二、控制盒PMOS开关电路分析
1、小电流切换电路
A)B)
图3 5V激光器驱动电路和24V LED灯驱动电路
1、电路A:
1)三极管集电极电阻过大,导致开关速度不高;考虑是激光器驱动电路,正好使用这个缓启动功能。
2)MOS管损坏过,现象是能够正常开启MOS管,但不能完全关断MOS管,怀疑是MOS管寄生二极管损坏导致。
解决办法,
a)更换Vds较大的MOS管(IRLML5203,Vds最大30V,而6401的Vds最大12V)b)电源处增加缓启动
c)D端增加5V TVS
d)在输出端口增加电阻等措施
e)去掉输出π型滤波电路上的并接反向二极管,如有可能,在输出放置防反接二极管。
2、电路B
1)24V驱动电路,导通时Vgs过大,影响PMOS管寿命
解决办法:修改R13为10K,R11为20K,Vgs最大为-8V
2)电源上电有可能Vgs过大,在G、S极增加一个8V稳压二极管保护
3)IRF9393的最大Vds约55V,更改为IRF6217,最大Vds变为150V
4)在D极增加24V TVS
5)在输出端口增加电阻等措施
6)去掉输出π型滤波电路上的并接反向二极管,如有可能,在输出放置防反接二极管。
图4 改进后的PMOS输出接口电路
电路图3-B选型:
1)滤波可以选择简单的高频滤波,比如磁珠构成的π型滤波电路
2)TVS选择SD24C
3)电阻选择2.2ohm,0805封装,当电流增大到20A,电阻压降为44V,之后压敏电阻导通,完成放浪涌。
压敏电阻选择14K390(片径14mm,v1mA =39V)。
4)1N4004在150mA时,VF=0.8V,加上24V电源入口的1N4004,压降1.6V左右。
5)缓启动电路如图5
图5 改进后的图3-B电路
说明:
1)三极管OC电路部分,R4、C2构成低通滤波,延缓控制速度
2)增加C1,上电时U1的G极高电平
3)可以在R7之后再增加一个R(10K)和C(1u),起到外部24V给电之后的防冲击保护。
4)这里的24V推荐是输入滤波完成之后24V
图6 PMOS管导通波形
分析:
1)电流Id 160us从0上升到89mA,di/dt =556.25,假设线路L=1uH,电压为0.55625mV,没有影响。
2)Vd上升和Id几乎同步
3)Vg从24V到18.8V,下降时间600us,期间Vd*Id=48mA*(24-5.5)V=约1W,MOS管瞬时功耗较大,按照1ms,能量为1mJ。
此PMOS管最大功耗2.5W,Eas=15mJ。
4)可以按照零极点分析方法,分析MOS管G、D极稳定性。
在G极和S极之间增加稳压管,在S、D之间增加RC电路明显增加系统的稳定性。
5)零点不影响系统稳定性;极点如果在s平面的左平面部分,系统稳定。
如果极点非常靠近虚轴j,则系统有可能不稳定,建议调整,使极点远离j轴。