功率驱动电路设计

一、功率场效应晶体管（MOSFET）1、功率场效应晶体管结构特点N+GSDP沟道b)N+N-SGDPPN+N+N+沟道a)GSDN沟道图1-19图1-1电力MOSFET的结构和电气图形符号功率MOSFET是一种单极性器件，导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电。（如N型MOS管，多子是电子）功率MOSFET是一种集成器件，也就是说一个功率MOS管通常有许多元细胞并联而成。（一个40A的管子由上万个单元并联而成）。栅极与基片之间用SiO2隔离，因此它同其它两个极之间是绝缘的，故MOS管输入阻抗非常高。MOS管的极间电容比较大，尤其它的输入电容可达几百PF。2.MOS管主要技术参数漏源电压BVDSMOSFET的工作电压主要由MOS管的漏极击穿电压BVDS决定，而BVDS又是J1结的反偏电压极限值。BVDS随温度而变化，在一定的范围内大约结温度每升高10℃，BVDS增加1%，也就是说结温上升，耐压值也上升。（而双极型晶体管则相反）。最大漏极电流IDmax标称MOS管电流额定参数。MOS管的额定电流主要由沟道宽度决定，提高IDmax主要靠增加单位管芯面积的沟道宽度。阈值电压VGS（th）（开启电压）当外加栅极电压VGS（th）时，漏区和源区的表面反型层形成了连接的沟道。一般MOS管的开启电压为2-4V。导通电阻（Ron）相当于双极型器件的饱和电阻，它主要有沟道电阻Rc和漂移区电阻Rd所决定。最高工作频率fm在漏极电压VDS的作用下，电子从源区出发，通过沟道到达漏区需要一定的时间。当控制信号的周期与此时间相当时，电子就来不及跟随信号变化，这个信号的频率就是VMOS管的最高工作频率fm。极间电容•功率场效应管极间电容是影响器件开关频率的主要因素。三个极间电容如图1-14所示。•输入电容：Ciss=CGS+CGD•输出电容：Coss=CDS+CGD图1－2二、LED及继电器驱动1、LED显示器驱动A、动态显示LED显示可选择动态扫描显示，或选74LS164移位寄存器作静态显示。目前普通LED发光管的最大驱动电流为20MA，故可取每段发光管的最大驱动电流为IF=2.5mA。50.31.210.17520CCCELTVVVRKI200.2100TbIImA50.7221.50.20CCBEbVVRKIB、静态显示用74LS164，DinCLKVCCR1LED15VD7D050.31.210.516.75CCCELTVVVRKI74LS164每路输出端最大灌电流为8mA,(但电源端最大工作电流为54mA).故取:2、继电器驱动A、用分立元件K1R1Q1D1VCCP1.012V可取继电器工作电流50mA,三极管放大倍数为100则:500.5100CbIImA50.718.60.5CCEVVbRKIbB、用达林顿集成电路驱动如果系统中有多个信号继电器需要驱动,可考虑用ULN2000系列达林顿驱动集成电路。8路达林顿驱动芯片ULN2800系列:VCCVCCIN0IN1IN6OUT0OUT1OUT612V三、功率MOS管驱动电路设计驱动电路——主电路与控制电路之间的桥梁。性能良好的驱动电路，可使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗，对提高装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要意义。功率MOS管驱动电路的主要作用有：电平转移电流放大电气隔离故障保护A、用分立元件构成的驱动电路7.2VDrive-aDrive-bVT18050VT28550VT38050VT48550MCU_PWM4MCU_PWM02.2KR12.2KR3470uHL2470uHL3D2D3470uFC3470uFC410R210R4A-+MotorQ2IRFZ44NQ1IRF9540Q3IRF9540Q4IRFZ44NVT580502.2KR5VT680502.2KR6采用上述分立元件电路的优点是成本低,缺点是驱动电路自身功耗大，波形上升沿和下降沿都不够陡。解决驱动电路自身功耗大的方法是用小功率MOS管如2N7000（60V/0.2A,N)代替S8050,用NTK3142(-20V/0.28A,P)代替S8550。改善MOS管栅极驱动波形的办法只能是加大它栅极驱动电流。B、低端MOS管的驱动M1M2R1/15R2/15RloadRloadVCC1VCC2P1.0P1.115VIR4427采用IR4427的双路低端驱动C、高端MOS管驱动电路D、MOS管半桥驱动电路E、MOS管全桥驱动电路全桥驱动可用2片半桥驱动集成电路（IR2110）：M1M2M4M3LOADR2R3R5R4D1D2C2C3C1C4R1R6VCCVBVHVSVLGNDLINHINGNDVLVSVHVBVCCHINLINDC300VF、自带振荡电路的全桥驱动芯片G、D类功放驱动电路四、直流电机驱动传统小功率直流电机控制采用线性集成电路如LB298，但功耗太大，为此可采用开关集成电路。五、步进电机驱动名称:24BYJ48-01额定电压12VDC相数4减速比1/64步距角5.625°/64直流电阻50Ω±7%(25℃)空载牵入频率600Hz空载牵出频率1000Hz控制极123456785++++++++4---3---2---1---节拍：1234567891011脉冲时序图：5：4：3：2：1：12345678910111213141516ULN2003+12V42315+12VC1PTE2PTE3PTE4PTE5单片机基于单片机的控制的步进电路驱动电路：精品课件！精品课件！功率驱动集成电路主要生产商: