功率MOS管保護電路設計-功率mos管參數及mos管作用型號選型表-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2019-01-29
功率MOSFET是較常使用的一類功率器件。“MOSFET”是英文MetalOxideSemicoductorFieldEffectTransistor的縮寫，譯成中文是“金屬氧化物半導體場效應管”。它是由金屬、氧化物(SiO2或SiN)及半導體三種材料制成的器件。所謂功率MOSFET(PowerMOSFET)是指它能輸出較大的工作電流(幾安到幾十安)，用于功率輸出級的器件。功率MOSFET可分為增強型和耗盡型，按溝道分又可分為N溝道型和P溝道型。
做開關電源，常用功率MOSFET。一般而言，MOS管制造商采用RDS(ON)參數來定義導通阻抗;對ORing FET應用來說，RDS(ON)也是最重要的器件特性。數據手冊定義RDS(ON)與柵極(或驅動)電壓VGS以及流經開關的電流有關，但對于充分的柵極驅動，RDS(ON)是一個相對靜態參數。
1.mos管可應用于放大。由于場效應管放大器的輸入阻抗很高，因此耦合電容可以容量較小，不必使用電解電容器。
2.場效應管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換。
3.場效應管可以用作可變電阻。
4.場效應管可以方便地用作恒流源。
5.場效應管可以用作電子開關。
功率MOS管自身擁有眾多優點，但是MOS管具有較脆弱的承受短時過載能力，特別是在高頻的應用場合，所以在應用功率MOS管對必須為其設計合理的保護電路來提高器件的可靠性，MOS管作用是什么
功率MOS管保護電路主要有以下幾個方面：
1）防止柵極 di/dt過高：由于采用驅動芯片，其輸出阻抗較低，直接驅動功率管會引起驅動的功率管快速的開通和關斷，有可能造成功率管漏源極間的電壓震蕩，或者有可能造成功率管遭受過高的di/dt而引起誤導通。為避免上述現象的發生，通常在MOS驅動器的輸出與MOS管的柵極之間串聯一個電阻，電阻的大小一般選取幾十歐姆。
2）防止柵源極間過電壓 由于柵極與源極的阻抗很高，漏極與源極間的電壓突變會通過極間電容耦合到柵極而產生相當高的柵源尖峰電壓，此電壓會使很薄的柵源氧化層擊穿，同時柵極很容易積累電荷也會使柵源氧化層擊穿，所以要在MOS管柵極并聯穩壓管以限制柵極電壓在穩壓管穩壓值以下，保護MOS管不被擊穿，MOS管柵極并聯電阻是為了釋放柵極電荷，不讓電荷積累。
3）防護漏源極之間過電壓 雖然漏源擊穿電壓VDS一般都很大，但如果漏源極不加保護電路，同樣有可能因為器件開關瞬間電流的突變而產生漏極尖峰電壓，進而損壞MOS管，功率管開關速度越快，產生的過電壓也就越高。為了防止器件損壞，通常采用齊納二極管鉗位和RC緩沖電路等保護措施。
當電流過大或者發生短路時，功率MOS管漏極與源極之間的電流會迅速增加并超過額定值，必須在過流極限值所規定的時間內關斷功率MOS管,否則器件將被燒壞，因此在主回路增加電流采樣保護電路，當電流到達一定值，通過保護電路關閉驅動電路來 保護MOS管。圖1是MOS管的保護電路，由此可以清楚的看出保護電路的功能。
功率MOS管的正向導通等效電路
（1）：等效電路
（2）：說明
功率 MOSFET 正向導通時可用一電阻等效，該電阻與溫度有關，溫度升高，該電阻變大；它還與門極驅動電壓的大小有關，驅動電壓升高，該電阻變小。詳細的關系曲線可從制造商的手冊中獲得。
功率MOSFET的反向導通等效電路
（1）：等效電路（門極不加控制）
（2）：說明
即內部二極管的等效電路，可用一電壓降等效，此二極管為MOSFET 的體二極管，多數情況下，因其特性很差，要避免使用。
功率MOSFET的反向導通等效電路
（1）：等效電路（門極加控制）
（2）：說明
功率 MOSFET 在門級控制下的反向導通，也可用一電阻等效，該電阻與溫度有關，溫度升高，該電阻變大；它還與門極驅動電壓的大小有關，驅動電壓升高，該電阻變小。詳細的關系曲線可從制造商的手冊中獲得。此工作狀態稱為MOSFET 的同步整流工作，是低壓大電流輸出開關電源中非常重要的一種工作狀態。
功率MOSFET的正向截止等效電路
（1）：等效電路
（2）：說明
功率 MOSFET 正向截止時可用一電容等效，其容量與所加的正向電壓、環境溫度等有關，大小可從制造商的手冊中獲得。
功率MOSFET的穩態特性總結
（1）：功率MOSFET 穩態時的電流/電壓曲線
（2）：說明
功率 MOSFET 正向飽和導通時的穩態工作點
當門極不加控制時，其反向導通的穩態工作點同二極管。
（3）：穩態特性總結
-- 門極與源極間的電壓Vgs 控制器件的導通狀態；當VgsVth時，器件處于導通狀態；器件的通態電阻與Vgs有關，Vgs大，通態電阻小；多數器件的Vgs為 12V-15V ，額定值為+-30V；
-- 器件的漏極電流額定是用它的有效值或平均值來標稱的；只要實際的漏極電流有效值沒有超過其額定值，保證散熱沒問題，則器件就是安全的；
-- 器件的通態電阻呈正溫度系數，故原理上很容易并聯擴容，但實際并聯時，還要考慮驅動的對稱性和動態均流問題；
-- 目前的 Logic-Level的功率 MOSFET，其Vgs只要 5V，便可保證漏源通態電阻很??；
-- 器件的同步整流工作狀態已變得愈來愈廣泛，原因是它的通態電阻非常小（目前最小的為2-4 毫歐），在低壓大電流輸出的DC/DC 中已是最關鍵的器件。
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