mos管的作用
1、可應(yīng)用于放大電路。由于MOS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、很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換。常用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換。
3、可以用作可變電阻。
4、可以方便地用作恒流源。
5、可以用作電子開(kāi)關(guān)。
MOS管為壓控元件,你只要加到它的壓控元件所需電壓就能使它導(dǎo)通,它的導(dǎo)通就像三極管在飽和狀態(tài)一樣,導(dǎo)通結(jié)的壓降最小。這就是常說(shuō)的精典是開(kāi)關(guān)作用。去掉這個(gè)控制電壓經(jīng)就截止。
我們知道MOS管對(duì)于整個(gè)供電系統(tǒng)起著穩(wěn)壓的作用,但是MOS管不能單獨(dú)使用,它必須和電感線(xiàn)圈、電容等共同組成的濾波穩(wěn)壓電路,才能發(fā)揮充分它的優(yōu)勢(shì)。
主板上的PWM(Plus Width Modulator,脈沖寬度調(diào)制器)芯片產(chǎn)生一個(gè)寬度可調(diào)的脈沖波形,這樣可以使兩只MOS管輪流導(dǎo)通。當(dāng)負(fù)載兩端的電壓(如CPU需要的電壓)要降低時(shí),這時(shí)MOS管的開(kāi)關(guān)作用開(kāi)始生效,外部電源對(duì)電感進(jìn)行充電并達(dá)到所需的額定電壓。當(dāng)負(fù)載兩端的電壓升高時(shí),通過(guò)MOS管的開(kāi)關(guān)作用,外部電源供電斷開(kāi),電感釋放出剛才充入的能量,這時(shí)的電感就變成了“電源”,繼續(xù)對(duì)負(fù)載供電。隨著電感上存儲(chǔ)能量的不斷消耗,負(fù)載兩端的電壓又開(kāi)始逐漸降低,外部電源通過(guò)MOS管的開(kāi)關(guān)作用又要充電。這樣循環(huán)不斷地進(jìn)行充電和放電的過(guò)程,從而形成一種穩(wěn)定的電壓,永遠(yuǎn)使負(fù)載兩端的電壓不會(huì)升高也不會(huì)降低。
mos管的作用在電池保護(hù)板
常工作時(shí),控制信號(hào)控制MOS管打開(kāi),電池組的端子P+和P-輸出電壓,供負(fù)載使用。此時(shí),功率MOS管一直處于導(dǎo)通狀態(tài),功率損耗只有導(dǎo)通損耗,沒(méi)有開(kāi)關(guān)損耗,功率MOS管的總的功率損耗并不高,溫升小,因此功率MOS管可以安全工作。
但是,當(dāng)負(fù)載發(fā)生短路時(shí),由于回路電阻很小,電池的放電能力很強(qiáng),所以短路電流從正常工作的幾十安培突然增加到幾百安培,在這種情況下,功率MOS管容易損壞。
mos管的作用在電池保護(hù)板
(一)mos管的作用在電池保護(hù)板-短路電流大
在電動(dòng)車(chē)中,磷酸鐵鋰電池的電壓一般為36V或48V,短路電流隨電池的容量、內(nèi)阻、線(xiàn)路的寄生電感、短路時(shí)的接觸電阻變化而變化,通常為幾百甚至上千安培。
(二)mos管的作用在電池保護(hù)板-短路保護(hù)時(shí)間不能太短
在應(yīng)用過(guò)程中,為了防止瞬態(tài)的過(guò)載使短路保護(hù)電路誤動(dòng)作,因此,短路保護(hù)電路具有一定的延時(shí)。而且,由于電流檢測(cè)電阻的誤差、電流檢測(cè)信號(hào)和系統(tǒng)響應(yīng)的延時(shí),通常,根據(jù)不同的應(yīng)用,將短路保護(hù)時(shí)間設(shè)置在200μS至1000μS,這要求功率MOS管在高的短路電流下,能夠在此時(shí)間內(nèi)安全的工作,這也提高了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度。
(三)mos管的作用在電池保護(hù)板-短路保護(hù)
當(dāng)短路保護(hù)工作時(shí),功率MOS管一般經(jīng)過(guò)三個(gè)工作階段:完全導(dǎo)通、關(guān)斷、雪崩,如圖2所示,其中VGS為MOS管驅(qū)動(dòng)電壓,VDS為MOS管漏極電壓,ISC為短路電流,圖2(b)為圖2(a)中關(guān)斷期間的放大圖。
1、完全導(dǎo)通階段
如圖2(a)所示,短路剛發(fā)生時(shí),MOS管處于完全導(dǎo)通狀態(tài),電流迅速上升至最大電流,在這個(gè)過(guò)程,功率MOS管承受的功耗為PON=ISC2*RDS(on),所以具有較小RDS(on)的MOS管功耗較低。
功率MOS管的跨導(dǎo)Gfs也會(huì)影響功率MOS管的導(dǎo)通損耗。當(dāng)MOS管的Gfs較小且短路電流很大時(shí),MOS管將工作在飽和區(qū),其飽和導(dǎo)通壓降很大,如圖3所示,MOS管的VDS(ON)在短路時(shí)達(dá)到14.8V,MOS管功耗會(huì)很大,從而導(dǎo)致MOS管因過(guò)功耗而失效。如果MOS管沒(méi)有工作在飽和區(qū),則其導(dǎo)通壓降應(yīng)該只有幾伏,如圖2(a)中的VDS所示。
2、關(guān)斷階段
如圖2(b)所示,保護(hù)電路工作后,開(kāi)始將MOS管關(guān)斷,在關(guān)斷過(guò)程中MOS管消耗的功率為POFF=V*I,由于關(guān)斷時(shí)電壓和電流都很高,所以功率很大,通常會(huì)達(dá)到幾千瓦以上,因此MOS管很容易因瞬間過(guò)功率而損壞。同時(shí),MOS管在關(guān)斷期間處于飽和區(qū),容易發(fā)生各單元間的熱不平衡從而導(dǎo)致MOSFET提前失效。
提高關(guān)斷的速度,可以減小關(guān)斷損耗,但這會(huì)產(chǎn)生另外的問(wèn)題。MOS管的等效電路如圖4所示,其包含了一個(gè)寄生的三極管。在MOS管短路期間,電流全部通過(guò)MOS管溝道流過(guò),當(dāng)MOS管快速關(guān)斷時(shí),其部分電流會(huì)經(jīng)過(guò)Rb流過(guò),從而增加三極管的基極電壓,使寄生三極管導(dǎo)通,MOS管提前失效。
因此,要選取合適的關(guān)斷速度。由于不同MOS管承受的關(guān)斷速率不同,需要通過(guò)實(shí)際的測(cè)試來(lái)設(shè)置合適的關(guān)斷速度。
(四)mos管的作用在電池保護(hù)板-電壓保護(hù)
過(guò)充,過(guò)放,這要根據(jù)電池的材料不同而有所改變,這點(diǎn)看似簡(jiǎn)單,但要細(xì)節(jié)上來(lái)看,還是有經(jīng)驗(yàn)學(xué)問(wèn)的。
過(guò)充保護(hù),在我們以往的單節(jié)電池保護(hù)電壓都會(huì)高出電池充飽電壓50~150mV。但是動(dòng)力電池不一樣,如果你要想延長(zhǎng)電池壽命,你的保護(hù)電壓就選擇電池的充飽電壓,甚至還要比此電壓還低些。
(五)mos管的作用在電池保護(hù)板-電流保護(hù)
它主要體現(xiàn)在工作電流與過(guò)電流使開(kāi)關(guān)MOS斷開(kāi)從而保護(hù)電池組或負(fù)載。
MOS管的損壞主要是溫度急劇升高,它的發(fā)熱也是電流的大小及 本身的內(nèi)阻來(lái)決定的,當(dāng)然小電流,對(duì)MOS沒(méi)什么影響,但是大電流呢,這個(gè)就要好好做些處理了, 在通過(guò)額定電流時(shí),小電流10A以下,我們可以直接用電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)MOS管。大電流,一定是要加驅(qū)動(dòng),給MOS足夠大的驅(qū)動(dòng)電流。以下在MOS管驅(qū)動(dòng)有講到
工作電流,在設(shè)計(jì)的時(shí)候,MOS管上不能存在超過(guò)0.3W的功率。計(jì)算工式:I2*R/N。R為MOS的內(nèi)阻,N為MOS的數(shù)量。如果功率超過(guò),MOS會(huì)產(chǎn)生25度以上的溫升,又因它們都是密封的,就算有散熱片,長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí),溫度還是會(huì)上去,因?yàn)樗麤](méi)地方可散熱。當(dāng)然MOS管是沒(méi)任何問(wèn)題,問(wèn)題是他產(chǎn)生熱量會(huì)影響到電池,畢竟保護(hù)板是與電池放在一起的。
(六)mos管的作用在電池保護(hù)板-溫度保護(hù)
一般在智能電池上都會(huì)用到,也是不可少的。但往往它的完美總會(huì)帶來(lái)另一方面的不足。我們主要是檢測(cè)電池的溫度來(lái)斷開(kāi)總開(kāi)關(guān)來(lái)保護(hù)電池本身或負(fù)載。如果是在一個(gè)恒定的環(huán)境條件下,當(dāng)然不會(huì)有什么問(wèn)題。由于電池的工作環(huán)境是我們不可控的,太多太復(fù)雜的變化,因此不好選擇。如在北方的冬天,我們定在多少合適?又如夏天的南方地區(qū),又定多少合適?顯然范圍太寬不可控的因素太多,仁者見(jiàn)仁,智者見(jiàn)智的去選擇了。
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