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  • MOS管保護電路實測和保護電路分析
    • 發(fā)布時間:2020-12-01 18:32:30
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    MOS管保護電路實測和保護電路分析
    MOS管保護電路實測,分析
    功率MOS管自身擁有眾多優(yōu)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(yīng)用場合,所以在應(yīng)用功率MOS管對必須為其設(shè)計合理的保護電路來提高器件的可靠性。
    MOS管保護電路實測,分析
    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:
    MOS管保護電路實測,分析:由于采用驅(qū)動芯片,其輸出阻抗較低,直接驅(qū)動功率管會引起驅(qū)動的功率管快速的開通和關(guān)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(xiàn)象的發(fā)生,通常在MOS驅(qū)動器的輸出與MOS管的柵極之間串聯(lián)一個電阻(R509),電阻的大小一般選取幾十歐姆。該電阻可以減緩Rds從無窮大到Rds(on)(一般0.1歐姆或者更低)。若不加R509電阻,高壓情況下便會因為mos管開關(guān)速率過快而導致周圍元器件被擊穿。
    但R509電阻過大則會導致MOS管的開關(guān)速率變慢,Rds從無窮大到Rds(on)的需要經(jīng)過一段時間,高壓下Rds會消耗大量的功率,而導致mos管發(fā)熱異常。該電阻上并聯(lián)的二極管(D507)是在脈沖下降沿時起到對柵極放電的作用,使場效應(yīng)管能快速截止,減少功耗。
    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(chǎn)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(lián)穩(wěn)壓管(圖中D903)以限制柵極電壓在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值以下,保護MOS管不被擊穿,MOS管柵極并聯(lián)電阻(圖中R516)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(guān)瞬間電流的突變而產(chǎn)生漏極尖峰電壓,進而損壞MOS管,功率管開關(guān)速度越快,產(chǎn)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(圖中D901)和RC緩沖電路(圖中C916,R926)等保護措施。
    當電流過大或者發(fā)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(guī)定的時間內(nèi)關(guān)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(guān)閉驅(qū)動電路來保護MOS管。
    4.電流采樣保護電路
    將經(jīng)過mos管的電流通過采樣電阻采樣出來,然后將信號放大,將放大獲得的信號和mcu給出的驅(qū)動信號經(jīng)過或門控制驅(qū)動芯片的使能,在驅(qū)動電流過大時禁止驅(qū)動芯片輸出,從而保護mos管回路。
    MOS管保護電路實測,分析
    MOS管保護電路分析
    MOS管保護電路實測,分析:MOS管的柵極和源極之間的電阻:
    一是為場效應(yīng)管提供偏置電壓;二是起到瀉放電阻的作用:保護柵極G-源極S;保護柵極G-源極S:場效應(yīng)管的G-S極間的電阻值是很大的,這樣只要有少量的靜電就能使他的G-S極間的等效電容兩端產(chǎn)生很高的電壓,
    如果不及時把這些少量的靜電瀉放掉,兩端的高壓就有可能使場效應(yīng)管產(chǎn)生誤動作,甚至有可能擊穿其G-S極;這時柵極與源極之間加的電阻就能把上述的靜電瀉放掉,從而起到了保護場效應(yīng)管的作用。
    MOS管保護電路實測,分析
    MOS管保護電路實測,分析:具體的例子:MOS管在開關(guān)狀態(tài)工作時,Q1、Q2是輪流導通,MOS管柵極在反復充、放電狀態(tài),如果在此時關(guān)閉電源,MOS管的柵極就有兩種狀態(tài):一種是放電狀態(tài),柵極等效電容沒有電荷存儲;另一個是充電狀態(tài),柵極等效電容正好處于電荷充滿狀態(tài),如下圖a所示。
    雖然電源切斷,此時Q1、Q2也都處于斷開狀態(tài),電荷沒有釋放的回路,但MOS管柵極的電場仍然存在(能保持很長時間),建立導電溝道的條件并沒有消失。這樣在再次開機瞬間,由于激勵信號還沒有建立,而開機瞬間MOS管的漏極電源(V1)隨機提供,在導電溝道的作用下,MOS管立刻產(chǎn)生不受控的巨大漏極電流Id,引起MOS管燒壞。
    為了避免此現(xiàn)象產(chǎn)生,在MOS管的柵極對源極并接一只泄放電阻R1,如下圖b所示,關(guān)機后柵極存儲的電荷通過R1迅速釋放,此電阻的阻值不可太大,以保證電荷的迅速釋放,一般在五千歐至數(shù)十千歐左右。
    灌流電路主要是針對MOS管在作為開關(guān)營運用時其容性的輸入特性,引起“開”、“關(guān)”動作滯后而設(shè)置的電路,當MOS管作為其他用途,例如線性放大等應(yīng)用時,就沒有必要設(shè)置灌流電路。
    MOS管保護電路實測,分析
    R38電阻的作用是:
    1.減緩Rds從無窮大到Rds(on)(一般0.1歐姆或者更低)。
    2.若不加R38電阻,高壓情況下便會因為mos管開關(guān)速率過快而導致周圍元器件被擊穿。但R38電阻過大則會導致MOS管的開關(guān)速率變慢,Rds從無窮大到Rds(on)的需要經(jīng)過一段時間,高壓下Rds會消耗大量的功率,而導致mos管發(fā)熱異常。
    R42電阻的作用是:
    1.作為泄放電阻泄放掉G-S的少量靜電,防止mos管產(chǎn)生誤動作,甚至擊穿mos管(因為只要有少量的靜電便會使mos管的G-S極間的等效電容產(chǎn)生很高的電壓),起到了保護mos管的作用。
    2.為mos管提供偏置電壓
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