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MOS管保護電路圖及MOS管防反接安全措施詳解-技術(shù)經(jīng)驗-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2019-08-15 

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MOS管保護電路圖

MOS管保護電路圖及MOS管防反接保護電路安全措施詳解


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。

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(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,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(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和RC緩沖電路等保護措施。

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。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。

MOS管保護電路圖/MOS管防反接電路安全措施

mos管防反接保護電路安全措施


1.通常情況下直流電源輸入防反接保護電路是運用二極管的單向?qū)щ娦詠硗杲Y(jié)防反接保護。如下圖1示:

MOS管保護電路圖/MOS管防反接電路安全措施

這種接法簡略可靠,但當輸入大電流的情況下功耗影響是非常大的。以輸入電流額定值抵達2A,如選用Onsemi的快速恢復二極管  MUR3020PT,額定管壓降為0.7V,那么功耗至少也要抵達:Pd=2A×0.7V=1.4W,這樣功率低,發(fā)熱量大,要加散熱器。

2.其他還可以用二極管橋?qū)斎胱稣鳎@樣電路就永久有正確的極性(圖2)。這些方案的缺點是,二極管上的壓降會消耗能量。輸入電流為2A時,圖1中的電路功耗為1.4W,圖2中電路的功耗為2.8W。

圖1 一只串聯(lián)二極管保護系統(tǒng)不受反向極性影響,二極管有0.7V的壓降

MOS管保護電路圖/MOS管防反接電路安全措施

圖2 是一個橋式整流器,不論什么極性都可以正常作業(yè),但是有兩個二極管導通,功耗是圖1的兩倍。

MOS管防反接,好處就是壓降小,小到幾乎可以忽略不計?,F(xiàn)在的MOS管可以做到幾個毫歐的內(nèi)阻,假設是6.5毫歐,通過的電流為1A(這個電流已經(jīng)很大了),在他上面的壓降只有6.5毫伏。

由于MOS管越來越便宜,所以人們逐漸開始使用MOS管防電源反接了。

NMOS管防止電源反接電路:

MOS管保護電路圖/MOS管防反接電路安全措施

正確連接時:剛上電,MOS管的寄生二極管導通,所以S的電位大概就是0.6V,而G極的電位,是VBAT,VBAT-0.6V大于UGS的閥值開啟電壓,MOS管的DS就會導通,由于內(nèi)阻很小,所以就把寄生二極管短路了,壓降幾乎為0。

電源接反時:UGS=0,MOS管不會導通,和負載的回路就是斷的,從而保證電路安全。

PMOS管防止電源反接電路:

MOS管保護電路圖/MOS管防反接電路安全措施

正確連接時:剛上電,MOS管的寄生二極管導通,電源與負載形成回路,所以S極電位就是VBAT-0.6V,而G極電位是0V,PMOS管導通,從D流向S的電流把二極管短路。

電源接反時:G極是高電平,PMOS管不導通。保護電路安全。

連接技巧

NMOS管DS串到負極,PMOS管DS串到正極,讓寄生二極管方向朝向正確連接的電流方向。

感覺DS流向是“反”的?

仔細的朋友會發(fā)現(xiàn),防反接電路中,DS的電流流向,和我們平時使用的電流方向是反的。

為什么要接成反的?

利用寄生二極管的導通作用,在剛上電時,使得UGS滿足閥值要求。

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MOS管保護電路圖/MOS管防反接電路安全措施
MOS管保護電路圖/MOS管防反接電路安全措施