功率场效应管的驱动保护
1、驱动电路
功率场效应管为单极型器件，输入阻抗高。因而开关速度快，驱动功率小，电路简单。但其极间电容较大，因此工作速度和驱动源的内阻抗有关，栅极驱动电路的形式各种各样，按驱动电路与栅极的连接方式可分为直接驱动和隔离驱动两类。
图1所示为直接驱动的基本形式。图(a)是最简单的TTL驱动电路。其中TTL电路可以是驱动器、缓冲器或其他逻辑电路。用这种驱动电路，器件的开通时间较长。图(b)是由晶体管组成的互补驱动电路。乘用这种电路不但可提高开通速度，而且可提高关断速度。类似地也可用MOS 管组成互补驱动电路。
图1、直接驱动
图2为隔离驱动电路形式。根据隔离元件的不同，又可分为电磁隔离和光电隔离。图(a)是利用脉冲变压器的电磁隔离驱动电路。其中二极管VDS用于加快开通速度。图(b)是用光电耦合器进行隔离的驱动电路。由于光耦响应速度较慢，因而使开关延迟时间加长，限制了使用频率。
2、保护电路
图3分別是功率场效应管栅源之间和漏源之间的过电压保护电路。其中电容C用于吸收浪涌电压，稳压二极管VS用于抑制浪涌电压。主电路和保护电路的引线都应尽量短，以减小电感。过电流有两种情况，即负载短路与负载过大，过电流保护的基本电路如图4所示。由电流互感器CT检测过电流，进而切断栅极信号,实现对功率场效应管的保护。也可用电阻或霍尔元件替代CT。
图3、过压保护电路
图4、过流保护电路
另外功率场效应管的栅极极易击穿损坏，栅源电压不得超过±20VP。为此使用时应采取保护措施。一要防止静电击穿。在测试和接入电路之前器件应存放在静电包装袋、导电材料或金属容器中，不能放在塑料盒或塑料袋中。取用时应拿管壳部分而不是引线部分。将器件接入电路时，工作台和烙铁都必须良好接地，焊接时烙铁应断电。测试器件时，测量仪器和工作台都必须良好接地。器件的电极未全部接入电路或测试仪器之前不要施加电压。改换测试范围时，电压和电流都必须先恢复到零。二要防止偶然振荡损坏器件。器件与测试仪器、接插盒等的输入电容、输入电阻匹配不当时会出现偶然振荡，造成器件损坏。因此，测试时可在栅极串接10kΩ电阻或在栅源之间并接0. 5μF电容。必要的话，还要消除寄生晶体管和寄生二极管可能造成的影响。
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功率场效应管原理
功率场效应晶体管(MOSFET)原理 功率场效应管(Power MOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。但因为其电流、热容量小，耐压低，一般只适用于小功率电力电子装置。 一、电力场效应管的结构和工作原理 电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。 电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。按垂直导电结构的不同，又可分为2种：V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。 电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图，如图1(a)所示。电气符号，如图1(b)所示。
电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。当漏极接电源正，源极接电源负时，栅极和源极之间电压为0，沟道不导电，管子处于截止。如果在栅极和源极之间加一正向电压U GS，并且使U GS大于或等于管子的开启电压U T，则管子开通，在漏、源极间流过电流I D。U GS超过U T越大，导电能力越强，漏极电流越大。 二、电力场效应管的静态特性和主要参数 Power MOSFET静态特性主要指输出特性和转移特性，与静态特性对应的主要参数有漏极击穿电压、漏极额定电压、漏极额定电流和栅极开启电压等。{{分页}} 1、静态特性 （1）输出特性 输出特性即是漏极的伏安特性。特性曲线，如图2(b)所示。由图所见，输出特性分为截止、饱和与非饱和3个区域。这里饱和、非饱和的概念与GTR不同。饱和是指漏极电流I D不随漏源电压U DS的增加而增加，也就是基本保持不变；非饱和是指地U CS 一定时，I D随U DS增加呈线性关系变化。 （2）转移特性
直流电机驱动电路设计
直流电机驱动电路设计 一、直流电机驱动电路的设计目标 在直流电机驱动电路的设计中，主要考虑一下几点： 1. 功能：电机是单向还是双向转动？需不需要调速？对于单向的电机驱动，只要用一个大功率三极管或场效应管或继电 器直接带动电机即可，当电机需要双向转动时，可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。 如果不需要调速，只要使用继电器即可；但如果需要调速，可以使用三极管，场效应管等开关元件实现PWM（脉冲宽度调制）调速。 2. 性能：对于PWM调速的电机驱动电路，主要有以下性能指标。 1）输出电流和电压范围，它决定着电路能驱动多大功率的电机。 2）效率，高的效率不仅意味着节省电源，也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通（H桥或推挽电路可能出现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路）入手。 3）对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离。 4）对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染；大的电流可能导致地线电位浮动。 5）可靠性。电机驱动电路应该尽可能做到，无论加上何种控制信号，何种无源负载，电路都是安全的。 二、三极管-电阻作栅极驱动
1．输入与电平转换部分： 输入信号线由DATA引入，1脚是地线，其余是信号线。注意1脚对地连接了一个2K欧的电阻。当驱动板与单片机分别供电时，这个电阻可以提供信号电流回流的通路。当驱动板与单片机共用一组电源时，这个电阻可以防止大电流沿着连线流入单片机主板的地线造成干扰。或者说，相当于把驱动板的地线与单片机的地线隔开，实现“一点接地”。 高速运放KF347（也可以用TL084）的作用是比较器，把输入逻辑信号同来自指示灯和一个二极管的2.7V基准电压比较，转换成接近功率电源电压幅度的方波信号。KF347的输入电压范围不能接近负电源电压，否则会出错。因此在运放输入端增加了防止电压范围溢出的二极管。输入端的两个电阻一个用来限流，一个用来在输入悬空时把输入端拉到低电平。 不能用LM339或其他任何开路输出的比较器代替运放，因为开路输出的高电平状态输出阻抗在1千欧以上，压降较大，后面一级的三极管将无法截止。 2．栅极驱动部分： 后面三极管和电阻，稳压管组成的电路进一步放大信号，驱动场效应管的栅极并利用场效应管本身的栅极电容（大约 1000pF）进行延时，防止H桥上下两臂的场效应管同时导通（“共态导通”）造成电源短路。 当运放输出端为低电平（约为1V至2V,不能完全达到零）时，下面的三极管截止，场效应管导通。上面的三极管导通，场效应管截止,输出为高电平。当运放输出端为高电平（约为VCC-(1V至2V),不能完全达到VCC）时，下面的三极管导通，场效
场效应管电机驱动-MOS管H桥原理
精心整理 场效应管电机驱动-MOS管H桥原理 所谓的H桥电路就是控制电机正反转的。下图就是一种简单的H桥电路，它由2个P型场效应管Q1、Q2与2个N型场效应管Q3、Q3组成，所以它叫P-NMOS管H桥。 与非网 模拟与电源技术社区 桥臂上的4个场效应管相当于四个开关，P型管在栅极为低电平时导通，高电平时关闭；N型管在栅极为高电平时导通，低电平时关闭。场效应管是电压控制型元件，栅极通过的电流几乎为“零”。 正因为这个特点，在连接好下图电路后，控制臂1置高电平（U=VCC）、控制臂2置低电平（U=0）时，Q1、Q4关闭，Q2、Q3导通，电机左端低电平，右端高电平，所以电流沿箭头方向流动。设为电机正转。 与非网 模拟与电源技术社区 控制臂1置低电平、控制臂2置高电平时，Q2、Q3关闭，Q1、Q4导通，电机左端高电平，右端低电平，所以电流沿箭头方向流动。设为电机反转。
与非网 模拟与电源技术社区 当控制臂1、2均为低电平时，Q1、Q2导通，Q3、Q4关闭，电机两端均为高电平，电机不转； 当控制臂1、2均为高电平时，Q1、Q2关闭，Q3、Q4导通，电机两端均为低电平，电机也不转， 所以，此电路有一个优点就是无论控制臂状态如何（绝不允许悬空状态），H桥都不会出现“共态导通”（短路），很适合我们使用。 （另外还有4个N型场效应管的H桥，内阻更小，有“共态导通”现象，栅极驱动电路较复杂，或用专用驱动芯片，如MC33883，原理基本相似，不再赘述。） 下面是由与非门CD4011组成的栅极驱动电路，因为单片机输出电压为0~5V，而我们小车使用的H桥的控制臂需要0V或7.2V电压才能使场效应管完全导通，PWM输入0V或5V时，栅极驱动电路输出电压为0V或7.2V，前提是CD4011电源电压为7.2V。切记！！ 故CD4011仅做“电压放大”之用。之所以用两级与非门是为了与MC33886兼容。
最新大功率晶体管驱动电路的设计及其应用
大功率晶体管驱动电路的设计及其应用
摘要：介绍了大功率晶体管（GTR）基极驱动电路的设计，分析了基极驱动电路的要求及其设计方法，并给出一种实用的驱动电路。 关键词：大功率晶体管；基极驱动电路；分析；设计 1 引言 作为逆变电路中的核心部件——大功率开关器件，一般分为三大类型，即双极型、单极型和混合型。双极型GTO、GTR、SITH等；单极型有功率MOSFET、SIT等；混合型有IGBT、MGT（MOS门极晶体管）等。这些大功率器件的运行状态及安全性直接决定了变频器和逆变器性能的优劣，而性能良好的驱动电路又是开关器件安全可靠运行的重要保障。本文重点介绍GTR的基极驱动电路。 大功率晶体管（GiantTransistor—GTR）也称巨型晶体管，是三层结构的双极全控型大功率高反压晶体管，它具有自关断能力，控制十分方便，并有饱和压降低和比较宽的安全工作区等优点，在许多电力变流装置中得到了应用。 在电力电子装置中，GTR主要工作在开关状态。GTR是一种电流控制型器件，即在其基极注入电流I B后，集电极便能得到放大了的电流IC，电流放大倍数由h FE来评价。对于工作在开关状态的GTR，关键的技术参数是反向耐压V CE和正向导通电流IC。由于GTR不是理想的开关，当饱和导通时，有管压降V CES，关断时有漏电流I CEO；加之开关转换过程中具有开通时间t on。（含延迟时间t d和上升时间t r），关断时间
t off（含存贮时间t s和下降时间t f），因此使用GTR时，对其集电极功耗PC与结温T jm也应给予足够的重视。 2 基极驱动电路设计原则 GTR基极驱动电路和性能直接影响着GTR的工作状况，因此在设计基极驱动电路时应考虑以下两点：最优化驱动方式和自动快速保护。 所谓最优化驱动，就是以理想的基极驱动电流波形去控制GTR的开关过程，以便提高开关速度，减小开关损耗。理想的基极驱动电流波形如图1所示。由图1可以看出，为加快开通时间和降低开通损耗，正向基极电流在开通初期不但要求有陡峭的前沿，而且要求有一定时间的过驱动电流I B1。导通阶段的基极驱动电流I B2应使GTR恰好维持在准饱和状态，以便缩短存储时间t s。一般情况下，过驱动电流I B1的数值选为准饱和基极驱动电流值I B2的3倍左右，过驱动电流波形前沿应控制在 0.5μs以内，其宽度控制在2μs左右。关断GTR时，反向基极驱动电流 I B3应大一些，以便加快基区中载流子的抽走速度，缩短关断时间，减小关断损耗，实际应用中，常选I B3=I B1或更大一些。这种基极驱动波形一般由加速电路和贝克箝位电路来实现。
较大功率直流电机驱动电路的设计方案
1 引言 直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便、调速围广，过载能力强，可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转，能满足生产过程中自动化系统各种不同的特殊运行要求，因此在工业控制领域，直流电机得到了广泛的应用。 许多半导体公司推出了直流电机专用驱动芯片，但这些芯片多数只适合小功率直流电机，对于大功率直流电机的驱动，其集成芯片价格昂贵。基于此，本文详细分析和探讨了较大功率直流电机驱动电路设计中可能出现的各种问题，有针对性设计和实现了一款基于25D60-24A 的直流电机驱动电路。该电路驱动功率大，抗干扰能力强，具有广泛的应用前景。 2 H 桥功率驱动电路的设计 在直流电机中，可以采用GTR 集电极输出型和射极输出性驱动电路实现电机的驱动，但是它们都属于不可逆变速控制，其电流不能反向，无制动能力，也不能反向驱动，电机只能单方向旋转，因此这种驱动电路受到了很大的限制。对于可逆变速控制， H 桥型互补对称式驱动电路使用最为广泛。可逆驱动允许电流反向，可以实现直流电机的四象限运行，有效实现电机的正、反转控制。而电机速度的控制主要有三种，调节电枢电压、减弱励磁磁通、改变电枢回路电阻。三种方法各有优缺点，改变电枢回路电阻只能实现有级调速，减弱磁通虽然能实现平滑调速，但这种方法的调速围不大，一般都是配合变压调速使用。因此在直流调速系统中，都是以变压调速为主，通过PWM(Pulse Width Mo dulation)信号占空比的调节改变电枢电压的大小，从而实现电机的平滑调速。 2.1 H 桥驱动原理 要控制电机的正反转，需要给电机提供正反向电压，这就需要四路开关去控制电机两个输入端的电压。当开关S1 和S4 闭合时，电流从电机左端流向电机的右端，电机沿一个方向旋转;当开关S2 和S3 闭合时，电流从电机右端流向电机左端，电机沿另一个方向旋转， H 桥驱动原理等效电路图如图1 所示。
大功率LED的驱动电路设计(PT4115应用)
大功率LED 的驱动电路设计（PT4115应用） 摘要：LED （light emitting diode ）即发光二极管，是一种用途非常广泛的固体发光光源，一种可以将电能转化为光能的电子器件。由于LED 具有节能、环保、使用寿命非常长，LED 元件的体积非常小，LED 的发出的光线能量集中度很高，LED 的发光指向性非常强，LED 使用低压直流电即可驱动，显色性高（不会对人的眼睛造成伤害）等优点，LED 被广泛应用在背光源、照明、电子设备、显示屏、汽车等五大领域。而且随着LED 研发技术的不断突破，高亮度、超高亮度、大功率的LED 相继问世，特别是白光LED 的发光效率已经超过了常用的白炽灯，正朝着常照明应用的方向发展，大有取代传统的白炽灯甚至节能灯的趋势。 本论文主要介绍采用恒流驱动方式实现驱动电路，并且提出一种基于恒流驱动芯片PT4115的高效率的大功率LED 恒流驱动解决方案。该种驱动电路简单、高效、成本低，适合当今太阳能产品的市场化发展。。 关键词：大功率LED ；驱动电路；恒流驱动芯片PT4115 一、LED 主要性能指标： 1）LED 的颜色：目前LED 的颜色主要有红色,绿色,蓝色,青色,黄色,白色,暖白,琥珀色等其它的颜色； 2）LED 的电流：一般小功率的LED 的正向极限电流多在20mA 。但大功率LED 的功率至少在1W 以上，目前比较常见的有1W 、3W 、5W 、8W 和10W 。1W LED 的额定电流为350mA,3W LED 的750mA 。 3）LED 的正向电压：LED 的正极接电源正极,负极接电源负极。一般1W 的大功率LED 的正向电压为3.5V~3.8V 。 4）LED 的反向电压：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏 LED 发光强度：光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向的(发)光强(度)，单位为坎德拉（cd ）。 5）LED 光通量：光源在单位时间内发射出的光量称为光源的发光通量。单位为流明(lm)。如1W 大功率LED 的光通量一般为60~80LM 。 6）LED 光照度：1流明的光通量均匀分布在1平方米表面上所产生的光照度.，单位为勒克斯(lx)。 7）LED 显色性：光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度。 8）LED 的使用寿命：LED 一般可以使用50,000小时以上。 9）LED 发光角度：二极管发光角度也就是其光线散射角度，主要靠二极管生产时加散射剂来控制。 二、大功率LED 的驱动方式： LED 驱动简单的来讲就是给LED 提供正常工作条件(包括电压,电流等条件)的一种电路,也是LED 能工作必不可少的条件,好的驱动电路还能随时保护LED ，避免LED 被损坏。 LED 驱动通常分为以下三种方式： (1) 镇流电阻驱动：就是简单的的在LED 变LED 的驱动电流.。 LED 的工作电流为： R U U I L -= 所以I 与镇流电阻R 成反比；当电源电压U 时，R 能限制I 的过量增长，使I 不超出LED
600KW IGBT驱动功率计算
600A模块的驱动功率计算 下面是参考的资料 驱动光耦及IGBT功耗计算 一种算法；参考附件；（IGBT 驱动器驱动能力的计算） 1 确定IGBT 门极电荷以及门极电容。 首先，在负载端没有输出电压的情况下，我们可以作如下计算。门极电荷可以利用公式 计算： Q＝∫idt＝CΔU 确定了Q, 我们可以用示波器观测门极电压，同时电压的上升ΔU 在测量中也能在示波 器上清楚的观测到。（见图1） 利用公式CIN＝Q/ΔU。 CIN为输入结电容 2 Ciss 在折算中的经验公式 在IGBT 手册中的电容值Ciss，在实际电路应用中不是一个特别有用的参数，因为它是 通过电桥测得的，由于测量电压太小而不能到达门极门槛电压，在实际开关中增加的内部回馈效应（Miller 效应）在测量中未被包括在内。在测量电路中，一个25V 的电压加在集电极“C”上，在这种测量构架下，所测结电容要比Vce＝0V 时要小一些。因此，Ciss 仅仅只能在IGBT 互相作比较时使用。 对于SIEMENS 和EUPEC 的IGBT 而言，下面的经验公式经过验证是较为准确可信的。CIN＝5*Ciss （Ciss 可从IGBT 手册中得到） 3 驱动功率的计算 在输入结电容中存贮的能量可通过如下计算： W＝1/2 CINΔU2^2 1 CINΔU2，ΔU 是门极上上升的电压。 在+15V -8V驱动电压下，ΔU 是23V。 在每个工作周期，门极被充电二次。一个IGBT 所需的驱动功率计算如下： 则 W＝F* CIN*ΔU2^2 F=15K Ciss=5.3nf(查表) CIN=5*5.3=26.5 nf W=15000*23^2*26.5 =210Mw HCPL-316J输出功耗为600mW＞＞实际驱动功率210Mw 210 277 500
场效应管和mos管的区别
功率场效应晶体管MOSFET 1.概述 MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 2.功率MOSFET的结构和工作原理 功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。 2.1功率MOSFET的结构 功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率MOS管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET （Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。 按垂直导电结构的差异，又分为利用V型槽实现垂直导电的VVMOSFET和具有垂直导电双扩散MOS结构的VDMOSFET（Vertical Double-diffused MOSFET），本文主要以VDMOS 器件为例进行讨论。 功率MOSFET为多元集成结构，如国际整流器公司（International Rectifier）的HEXFET 采用了六边形单元；西门子公司（Siemens）的SIPMOSFET采用了正方形单元；摩托罗拉公司（Motorola）的TMOS采用了矩形单元按“品”字形排列。 2.2功率MOSFET的工作原理 截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间形成的PN结J1 反偏，漏源极之间无电流流过。 导电：在栅源极间加正电压UGS，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。但栅极的正电压会将其下面P区中的空穴推开，而将P区中的少子—电子吸引到栅极下面的P区表面 当UGS大于UT（开启电压或阈值电压）时，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。 2.3功率MOSFET的基本特性
场效应管驱动电阻的经典计算方法
Q L Rg Cgs DR IVE VC C 12V
驱动电压： 驱动电流： 可以看到当Rg比较小时驱动电压上冲会比较高，震荡比较多，L越大越明显，此时会对MOSFET及其他器件性能产生影响。但是阻值过大时驱动波形上升比较慢，当MOSFET有较大电流通过时会有不利影响。 此外也要看到，当L比较小时， 此时驱动电流的峰值比较大，而一般 IC的驱动电流输出能力都是有一定 限制的，当实际驱动电流达到IC输 出的最大值时，此时IC输出相当于 一个恒流源，对Cgs线性充电，驱动 电压波形的上升率会变慢。电流曲线 就可能如左图所示（此时由于电流不 变，电感不起作用）。这样可能会对 IC的可靠性产生影响，电压波形上升 段可能会产生一个小的台阶或毛刺。
TR(nS) 19 49 230 20 45 229 Rg(ohm) 10 22 100 10 22 100 L(nH) 30 30 30 80 80 80 可以看到L 对上升时间的影响比较小，主要还是Rg 影响比较大。上升时间可以用2*Rg*Cgs 来近似估算，通常上升时间小于导通时间的二十分之一时，MOSFET 开关导通时的损耗不致于会太大造成发热问题，因此当MOSFET 的最小导通时间确定后Rg 最大值 也就确定了 Rg 140Ton_min Cgs ，一般Rg 在取值范围内越小越好，但是考虑EMI 的话可以 适当取大。 以上讨论的是MOSFET ON 状态时电阻的选择，在MOSFET OFF 状态时为了保证栅极电荷快速泻放，此时阻值要尽量小，这也是Rsink 功率晶体管的达林顿驱动电路图 早期的无刷直流电机根据容量不同，可分为晶体管驱动电机和晶闸管驱动电机两种。一般低压小容量的无换向器电机采用晶体管电机的方案；而容量较大的，通常都是晶闸管电机。由于晶体管和晶闸管不同，它的集电极负载电流和基极控制电流之间是直接联系的，要关断晶体管，只要把基极电流下降到零，就能使集电极电流消失，因此在晶体管电机中不存在逆变器的换相问题，这不但可以简化电机的控制电路，而且能够显著改善电机的性能。一般在7。5kW以下的电机中多用晶体管，而在10kW以上的电机里，往往采用晶闸管。当然这个界限也是相对的，随着大功率晶体管生产水平的提高，这个界限也会有所提高。 双极型大功率晶体管（GTR或称BJT），是一种冰晶球结构的晶体管，其工作结温高达200℃，在环境条件极端恶劣的航天领域，具有其他功率器件无法替代的优势。此外，GTR 在高电压、大电流下较ICBT和MOSFET具有更低的通态饱和压降（在10A负载电流下，通态饱和压降小于0.2V），可以最大限度地提高变换器的效率。 大功率晶体管具有关断反向电压小的特点，开关噪声远远小于功率MOS-FET，并且工作在通态时处于饱和状态，GTR的功率损耗很小。但是大功率晶体管的单管放大倍数小，为了使其工作在饱和状态，必须增大基极驱动电流，增加驱动功耗；同时，由于放大倍数小，使其容易失去饱和而工作在放大区，使得大功率晶体管的功率损耗显著增大，并且缩小了安全运行范围。为此需采用了达林顿驱动结构，但常规的达林顿驱动结构通态下极易深度饱和，关断时存储时间长、关断损耗大，给电机换向带来较大影响。 本节以三相三状态永磁无刷直流电机晶体管放大电路为例，介绍功率晶体管驱动电路的设计。 通过实验和分析计算，本书研究并应用了一种改进的采用两只NPN型晶体管构成的达林顿驱动电路，晶体管VT1的型号为3DK10E，晶体管VT2的型号为3DK109F，达林顿电路如图所示。 光电耦合器件简介 光电偶合器件（简称光耦）是把发光器件（如发光二极体）和光敏器件（如光敏三极管）组装在一起，通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件。光电耦合器分为很多种类，图1所示为常用的三极管型光电耦合器原理图。 当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极体通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，CE导通；当输入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止，CE不通。对于数位量，当输入为低电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输入为高电平“1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“ 0”。若基极有引出线则可满足温度补偿、检测调制要求。这种光耦合器性能较好，价格便宜，因而应用广泛。 功率场效应管的原理、特点及参数 功率场效应管的原理、特点及参数 功率场效应管又叫功率场控晶体管。 一．功率场效应管原理：半导体结构分析略。本讲义附加了相关资料，供感 兴趣的同事可以查阅。实际上，功率场效应管也分结型、绝缘栅型。但通常指 后者中的MOS 管，即MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）。它又分为N 沟道、P 沟道两种。器件符号如下： N 沟道P 沟道图1-3：MOSFET 的图形符号MOS 器件的电极分别为栅极G、漏极D、源极S。和普通MOS 管一样，它也有：耗尽型：栅极电压为零时，即存在导电沟道。无论VGS 正负都起控制作用。增强型：需要正偏置栅极电 压，才生成导电沟道。达到饱和前，VGS 正偏越大，IDS 越大。一般使用的功 率MOSFET 多数是N 沟道增强型。而且不同于一般小功率MOS 管的横向导电 结构，使用了垂直导电结构，从而提高了耐压、电流能力，因此又叫VMOSFET。 二．功率场效应管的特点：这种器件的特点是输入绝缘电阻大（1 万兆欧以上），栅极电流基本为零。驱动功率小，速度高，安全工作区宽。但高压时， 导通电阻与电压的平方成正比，因而提高耐压和降低高压阻抗困难。适合低压 100V 以下，是比较理想的器件。目前的研制水平在1000V/65A 左右（参考）。 其速度可以达到几百KHz，使用谐振技术可以达到兆级。 三．功率场效应管的参数与器件特性：无载流子注入，速度取决于器件的电 容充放电时间，与工作温度关系不大，故热稳定性好。（1）转移特性：ID 随UGS 变化的曲线，成为转移特性。从下图可以看到，随着UGS 的上升，跨导 将越来越高。 场效应管电机驱动M O S 管H 桥原理 所谓的H桥电路就是控制电机正反转的。下图就是一种简单的H桥电路，它由2个P型场 效应管Q1 Q2与2个N型场效应管Q3 Q3组成，所以它叫P-NMO管H桥。 与非网 模拟与电源技术社区 桥臂上的4个场效应管相当于四个开关，P型管在栅极为低电平时导通，高电平时关闭；N 型管在栅极为高电平时导通，低电平时关闭。场效应管是电压控制型元件，栅极通过的电流几乎为“零”。 正因为这个特点，在连接好下图电路后，控制臂1置高电平(U=VCC、控制臂2置低电平 (U=0时，Q1 Q4关闭，Q2 Q3导通，电机左端低电平，右端高电平，所以电流沿箭头 方向流动。设为电机正转 与非网 模拟与电源技术社区 控制臂1置低电平、控制臂2置高电平时，Q2 Q3关闭，Q1、Q4导通，电机左端高电平, 右端低电平，所以电流沿箭头方向流动。设为电机反转 与非网 模拟与电源技术社区 当控制臂1、2均为低电平时，Q1、Q2导通，Q3 Q4关闭，电机两端均为高电平，电机不转；当控制臂1、2均为高电平时，Q1、Q2关闭，Q3 Q4导通，电机两端均为低电平，电机也不转，所以，此电路有一个优点就是无论控制臂状态如何（绝不允许悬空状态），H桥都不会出 现“共态导通”（短路），很适合我们使用。 （另外还有4个N型场效应管的H桥，内阻更小，有“共态导通”现象，栅极驱动电路较 复杂，或用专用驱动芯片，如MC33883原理基本相似，不再赘述。） 下面是由与非门CD4011组成的栅极驱动电路，因为单片机输出电压为0~5V,而我们小车 使用的H桥的控制臂需要0V或7.2V电压才能使场效应管完全导通，PW输入0V或5V时, 栅极驱动电路输出电压为0V或7.2V，前提是CD4011电源电压为7.2V。切记！！ 故CD4011仅做“电压放大”之用。之所以用两级与非门是为了与MC33886兼容 与非网 模拟与电源技术社区 两者结合就是卜面的电调试时两个PW输入端其中一个接地，另一个悬空（上拉置1），电机转为正常。监视MOS管温度，如发热立即切断电源检查电路。 功率场效应晶体管(MOSFET)基本知识功率场效应管(Power MOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。由于其易于驱动和开关频率可高达500kHz，特别适于高频化电力电子装置，如应用于DC/DC变换、开关电源、便携式电子设备、航空航天以及汽车等电子电器设备中。但因为其电流、热容量小，耐压低，一般只适用于小功率电力电子装置。 一、电力场效应管的结构和工作原理 电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。 电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。按垂直导电结构的不同，又可分为2种：V形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。 电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。N沟道增强型双扩散电力场效应晶体管一个单元的部面图，如图1(a)所示。电气符号，如图1(b)所示。 电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。当漏极接电源正，源极接电源负时，栅极和源极之间电压为0，沟道不导电，管子处于截止。如果在栅极和源极之间加一正向电压UGS，并且使UGS大于或等于管子的开启电压UT，则管子开通，在漏、源极间流过电流ID。UGS超过UT越大，导电能力越强，漏极电流越大。 二、电力场效应管的静态特性和主要参数 LED驱动变压器设计计算公式 LF-GOE100YA0920A电源设计计算书 电源的主要特性及功能描述; 输入电压范围AC90V~AC305V，额定输入电压范围AC100V~AC277V.输入电源工作频率47Hz~63Hz，额定输入频率50Hz~60Hz.输出功率112W，额定输出DC90V~DC120V@0.92A开路输出电压：小于135V，短路输入功率：小于15W. 效率：90V ac input大于87%，220V ac input大于89%，277V ac input大于90%. 输出纹波：在输入电压范围内，纹波电压小于1.2V，其它功能附详细的规格书. 电源的相关参数设计计算如下： 1.对于电源工作保险丝的选定 Po(max)=126V*0.92A*1.05=121.716W（输出电压电流按照规格书的额定输出的上限计算）.Pin(max)=Po(max)/Eff=121.716W/0.80=152.145W（按照电源起动到PFC电压还没升起来的这段时间的效率并适当取低一点点进行计算，否则，频繁的开关机有可能会冲坏保险丝）. Iin rms(max)=Pin(max)/Vin(min)=152.145W/75V=2.029A（最小输入电压根据电源的最低起动电压计算，这款电源设定最低起机电压为75V，允许电源在最低起机电压下带额定负载起机） 考虑到电路中PFC校正值并不是完整的1，需要除以0.99的功率因素，以及查相关的保险丝的图表所得，在最高工作环境温度65度时，需扣除0.8的过热等因素引起的加速熔断的折扣率，再除以安规要求的0.75的折扣率，即保险丝因选择：2.029A/0.99/0.8/0.75=3.416A. 由于PFC+PWM两极架构的电源开机讯间的输入浪涌电流非常大，加热敏电阻后也能达到近80A，由此保险丝需选择大于3.416A的高分断能力的慢断型。 再考虑到这款LED电源是使用在室外的路灯上，需要承受较多且较大的雷击，按照规格要求是线对线打4KV，需选择耐4KV以上雷击的保险丝。 综合以上对此款产品的保险丝最小应选择AC300V5A慢断型保险丝。 2.桥堆的选定： 依据前面的计算知道，电源的最大输入功率为152.145W，最大输入RMS电流是2.029A，（最低输入电压频繁开关机，输出带满负载工作，此时PFC电路还没开始工作） 桥堆输出最低直流电压：DC(min)=AC75V*1.35=DC101.25V.（输入电压降额到AC75V，全波整流后的输出最大电压为输入的有效电压乘以根号2，但是随着输出带负载越大这个系数将会越低，这里取1.35，这个值不可以按照PFC上的输出电压进行计算，因为起机的时候PFC还没有开始工作，如果按照工作以后PFC上的电压进行计算，那当电源频繁的开关机动作的时候，桥堆将会被电流冲坏）。输入功率除以桥堆后的输出DC电压就得到了桥堆的输出平均电流：152.145W/101.25V=1.5027A.. 一般二极管类的元器件，考虑工作峰值电流的冲击，热损耗及高环境温度下工作等因素，这里按照输出平均电流的三倍进行取值。得：1.5027A*3=4.508A，由于5A的桥堆不常见，这里直接取6A的桥堆。 一种大功率场效应管隔离驱动电路 余洋云南交通技术学院 摘要：本文介绍了一种高性能的的大功率场效应管隔离驱动电路，并就其技术原理、性能、特点以及运用做了详细的阐述。 关键词：场效应管,隔离,驱动电路 A high power MOSFET isolated driver circuit Yu Yang yunnan traffic institute of technology abstract：This article describes one model of china-made high-power MOSFET Isolation drive Circuit and detailed introduction of its performance,features and application. Keywords: MOSFET, Isolation, drive Circuit 1 概述 大功率场效应管因工作频率高，驱动损耗小等优点在高频大功率电子设备中成为不可替代的功率半导体器件，尤其是在高频大功率开关电源以及高频感应加热设备中，大功率场效应管几乎是了唯一可以选择的功率器件。由于主回路工作电压高，驱动功率大，且开关频率高，为了减少功率变换电路对控制电路（尤其是以DSP等数字处理器为核心的控制系统）干扰，实际运用中需要把功率电路和控制电路隔离，因此就需要具有隔离驱动功能的大功率场效应管驱动电路。目前市场上的场效应驱动器很多，但大多以IR公司的小功率的专用IC为主，这类IC 的缺点在于本能实现控制电路与功率电路的隔离驱动，且驱动能力小。本文向大家介绍的大功率场效应管隔离驱动电路具有驱动功率大、工作频率高、电路简单等特点，可应用于250A/1000V以内容量的大功率场效应管隔离驱动。 电路采用了变压器调制解调隔离驱动技术，信号延迟时间短，抗干扰能力强；采用了干扰脉冲抑制技术，脉冲宽度小于调制电路RS触发器1/2时钟周期宽度的干扰脉冲都将被忽略；内部集成隔离的DC/DC变换电路，只需外供15V电源即可稳定工作。 场效应管电机驱动-MOS管H桥原理 所谓的H 桥电路就是控制电机正反转的。下图就是一种简单的H 桥电路，它由2 个P型场效应管Q1、Q2 与2 个N 型场效应管Q3、Q3 组成，所以它叫P-NMOS 管H 桥。 桥臂上的4 个场效应管相当于四个开关，P 型管在栅极为低电平时导通，高电平时关闭；N 型管在栅极为高电平时导通，低电平时关闭。场效应管是电压控制型元件，栅极通过的电流几乎为“零”。 正因为这个特点，在连接好下图电路后，控制臂1 置高电平（U=VCC）、控制臂2 置低电平（U=0）时，Q1、Q4 关闭，Q2、Q3 导通，电机左端低电平，右端高电平，所以电流沿箭头方向流动。设为电机正转。 控制臂1 置低电平、控制臂2 置高电平时，Q2、Q3 关闭，Q1、Q4 导通，电机左端高电平，右端低电平，所以电流沿箭头方向流动。设为电机反转。 当控制臂1、2 均为低电平时，Q1、Q2 导通，Q3、Q4 关闭，电机两端均为高电平，电机不转； 当控制臂1、2 均为高电平时，Q1、Q2 关闭，Q3、Q4 导通，电机两端均为低电平，电机也不转，所以，此电路有一个优点就是无论控制臂状态如何（绝不允许悬空状态），H 桥都不会出现“共态导通”（短路），很适合我们使用。 （另外还有4 个N 型场效应管的H 桥，内阻更小，有“共态导通”现象，栅极驱动电路较复杂，或用专用驱动芯片，如MC33883，原理基本相似，不再赘述。） 下面是由与非门CD4011 组成的栅极驱动电路，因为单片机输出电压为0~5V，而我们小车使用的H 桥的控制臂需要0V 或7.2V 电压才能使场效应管完全导通，PWM 输入0V 或5V时，栅极驱动电路输出电压为0V 或7.2V，前提是CD4011 电源电压为7.2V。切记！！ 故CD4011 仅做“电压放大”之用。之所以用两级与非门是为了与MC33886 兼容。 2009-11-16 14:24 IRF系列POWER MOSFET 功率场效应管型号参数查询及代换 带有"-"号的参数为P沟道场效应管,带有/的参数的为P沟道,N沟道双管封装在一起的场效应管,没注明的均为N沟道场效应管. 型号Drain-to-Source V oltage漏极到源极电压Static Drain-Source On-State Resistance静态漏源 通态电阻Continuous Drain Current漏极连续电流(TC=25℃) PD Total Power Dissipation 总功率耗散(TC=25℃）Package 封装Toshiba Replacement 替换东芝型号V ender 供应商 型号耐压（V）内阻（mΩ）电流（A）功率（W）封装厂商 IRF48 60 - 50 190 TO-220AB - IR IRF024 60 - 17 60 TO-204AA - IR IRF034 60 - 30 90 TO-204AE - IR IRF035 60 - 25 90 TO-204AE - IR IRF044 60 - 30 150 TO-204AE - IR IRF045 60 - 30 150 TO-204AE - IR IRF054 60 - 30 180 TO-204AA - IR IRF120 100 - 8.0 40 TO-3 - IR IRF121 60 - 8.0 40 TO-3 - IR IRF122 100 - 7.0 40 TO-3 - IR IRF123 60 - 7.0 40 TO-3 - IR IRF130 100 - 14 75 TO-3 - IR IRF131 60 - 14 75 TO-3 - IR IRF132 100 - 12 75 TO-3 - IR IRF133 60 - 12 75 TO-3 - IR IRF140 100 - 27 125 TO-204AE - IR IRF141 60 - 27 125 TO-204AE - IR IRF142 100 - 24 125 TO-204AE - IR IRF143 60 - 24 125 TO-204AE - IR IRF150 100 - 40 150 TO-204AE - IR IRF151 60 - 40 150 TO-204AE - IR IRF152 100 - 33 150 TO-204AE - IR IRF153 60 - 33 150 TO-204AE - IR IRF220 200 - 5.0 40 TO-3 - IR IRF221 150 - 5.0 40 TO-3 - IR IRF222 200 - 4.0 4.0 TO-3 - IR IRF223 150 - 4.0 40 TO-3 - IR IRF224 250 - 3.8 40 TO-204AA - IR IRF225 250 - 3.3 40 TO-204AA - IR IRF230 200 - 9.0 75 TO-3 - IR IRF231 150 - 9.0 75 TO-3 - IR IRF232 200 - 8.0 75 TO-3 - IR LED驱动电路工程中的计算方法 由已知电源功率计算LED的数量 例:额定输出功率为10W电源,使用额定的正向电流20mA,耗散功率为70mW条件下可配置多少个LED? 依以上公式 (即取所得数据的整数) 1：对于恒压驱动方式: 由已知的输出电源电压计算每支路串联LED数量及并联支路数 (1)计算每条支路的LED个数 (2)计算并联支路数 注:VLED值依不同发光颜色各有不同,用稳压电源驱动LED时,为了控制电流,通常需要串联电阻器. 例:一个额定输出电压为DC 24V,功率为10W电源,使用额定正向电流20mA,耗散功率为70mW额定的正向电压为1.8V.可配置多少个LED呢? (取所得数据的整数) 可以带10组支路,每支路14个LED串联构成的电路,共140个LED. 2：对于恒流驱动方式 由已知的电源输出电流及LED的电流值计算出并联支路数及每支路数量 (1)计算并联的支路数 (2)计算支路串接LED个数: 例:一个额定输出电流为DC 0.35A,额定功率为10W电源,驱动耗散功率为70mW,正向电流为0.02A的LED,可怎样配置? 并联支数路: (取所得数据的整数) 每支路串接数:个数 即可以带17组,每组8个LED串接,共136个LED. 线路损耗及线路压降的计算 P电线=I R V电线=IR R电线=σ (备注:L为电线长度;S为电线横截面积;σ为电线电导率)也可以查电工手册. 例:用长度为10米(正、负极电线各5米),24AWG的铜芯电线,通过电流为2A,其损耗的功率及线路压降为多少? 查电工手册可知:R电线 = 0.737W V电线 = 2×0.737 =1.474V P电线 = 2 ×0.737 = 2.948W 从以上计算可以看出,线路电流较大时,要注意选择合适的导线截面,否则线路损耗及线路压降是相当大的. 我们只有完全了解LED和LED电源的基本特性,才能正确设计和使用LED光源. 资料整理——东莞市鸿泽洺电子有限公司https://www.360docs.net/doc/f13953678.html, 场效应管电机驱动-MOS管H桥原理 时间:2010-09-16 来源: 作者:Liang110034@https://www.360docs.net/doc/f13953678.html, 点击：4161 字体大小:【大中小】 所谓的H 桥电路就是控制电机正反转的。下图就是一种简单的H 桥电路，它由2 个P型场效应管Q1、Q2 与2 个N 型场效应管Q3、Q3 组成，所以它叫P-NMOS 管H 桥。 桥臂上的4 个场效应管相当于四个开关，P 型管在栅极为低电平时导通，高电平时关闭；N 型管在栅极为高 电平时导通，低电平时关闭。场效应管是电压控制型元件，栅极通过的电流几乎为“零”。 正因为这个特点，在连接好下图电路后，控制臂1 置高电平（U=VCC）、控制臂2 置低电平（U=0）时，Q1、 Q4 关闭，Q2、Q3 导通，电机左端低电平，右端高电平，所以电流沿箭头方向流动。设为电机正转。 控制臂1 置低电平、控制臂2 置高电平时，Q2、Q3 关闭，Q1、Q4 导通，电机左端高电平，右端低电平， 所以电流沿箭头方向流动。设为电机反转。 当控制臂1、2 均为低电平时，Q1、Q2 导通，Q3、Q4 关闭，电机两端均为高电平，电机不转； 当控制臂1、2 均为高电平时，Q1、Q2 关闭，Q3、Q4 导通，电机两端均为低电平，电机也不转，所以，此电路有一个优点就是无论控制臂状态如何（绝不允许悬空状态），H 桥都不会出现“共态导通”（短路），很适合我们使用。 （另外还有4 个N 型场效应管的H 桥，内阻更小，有“共态导通”现象，栅极驱动电路较复杂，或用专用驱动芯片，如MC33883，原理基本相似，不再赘述。） 下面是由与非门CD4011 组成的栅极驱动电路，因为单片机输出电压为0~5V，而我们小车使用的H 桥的控制臂需要0V 或7.2V 电压才能使场效应管完全导通，PWM 输入0V 或5V时，栅极驱动电路输出电压为0V 或7.2V，前提是CD4011 电源电压为7.2V。切记！！ 故CD4011 仅做“电压放大”之用。之所以用两级与非门是为了与MC33886 兼容。功率晶体管的达林顿驱动电路图
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