每日短訊:三極管作為MOSFET驅動電路的幾個好處

2023-04-17 09:11:39 來源:電路一點通

說實話,這些電路大多都是在面試或者課本里出現,考察一下大家對三極管的理解。 但真正在實際電路中,很少看到三極管工作在放大區。


(資料圖片)

說到這里,也給在學校的大學生們吃個定心丸,課本里一天天“集電極正偏”“共集共射”這個極正偏那個極反偏,說實話在工作里沒多大用處,你把這些題都做會也設計不出來實際的電路; 設計實際電路的工程師也不一定會解題。

所以不必被這些圖嚇著,在實際應用中,更多的,三極管被用來作為邏輯,或者驅動電路,那么更多的是了解其開關特性就足夠了。

今天來講一個在實際案例中使用的比較多的一個場景,就是三極管作為mosfet的驅動電路:

先放一張Pmos的圖,以便方便對應下面應用的圖中各個極的名稱。 好的,然后我們直接跳到下面這個實際電路中(假設M1是PMOS)R1這里畫的有問題請忽略那一條線。

先大致看一下這個電路的邏輯。

當三極管Q1的基極驅動為低電平,Q1不導通,PMOS M1的Vgs沒有電壓差,M1右側無電壓;

當三極管Q1的基極驅動為高電平,Q1導通,PMOS的Vgs接近-12V,M1導通,右側為V2輸入電壓12V。

當然順便寫一下Pmos導通的條件,我知道很多人都不會記得:

PMOS(P型金屬氧化物半導體場效應管)導通的條件是其柵極電位低于源極電位,形成正向偏置,使得溝道中形成一個可導電的電子通道,從而形成漏極-源極導通的通路。 (關注公眾號 電路一點通)當PMOS的柵極電位低于源極電位一定的閾值電壓時,漏極-源極通路的電阻會顯著降低,PMOS器件就開始導通了。 (哪個是柵極,源極,漏極對照上面的圖,不能再幫更多了)

理解了原理,我們更進一步,如何給電阻電容取值。

先看連接Pmos gate的R2,對于Pmos來說,gate上的阻抗很大,所以R2可以選擇較大的電阻,這里流過它的電流無論如何都很低。

R3:選擇10K,經驗法則,當三極管導通時,流過它的電流為12/10K=1.2mA. 這里需要返回去查三極管的手冊,

2N3904查到電流放大倍數大約在80左右,所以Ib=1.2mA/80=15uA。

**R1: **根據Ib的電流就很容易算出R1的阻值,假設三極管的驅動電壓為3.3V,那么R1就為(3.3-0.7)/15uA=173K.

我們上面剛剛說過,多數三極管的應用 ,我們根本不會用到其放大區的功能。

當Ic已知時,根據三極管的特性曲線,可以得到對應的最大Ib值,也就是使三極管處于放大區的臨界值。 如果Ib超過了這個臨界值,三極管就可能進入飽和區,導致輸出信號失真。

那我們是希望其進入飽和區,所以R1選擇比173KΩ小就ok,這里我們選擇了10K。

最后的最后,再講講為什么MOSFET需要三極管來驅動,當前沒有看到一篇文章來講這個事情,可能大多數工程師也是根據過往的經驗法則。

在MOSFET開關電路中,使用三極管作為驅動電路可以帶來以下幾個好處:

降低開關電路的驅動電壓要求:MOSFET需要一定的門極電壓才能開啟,但在實際應用中,需要對門極電壓進行一定程度的升壓以達到要求的電壓水平。 使用三極管作為驅動電路可以通過其電壓放大功能,將門極電壓升高到所需的水平,從而降低了對驅動電壓的要求。

提高開關速度和響應速度:使用三極管作為驅動電路可以提供更高的驅動電流,從而加快MOSFET的開關速度和響應速度,降低開關過程中的功耗和損耗。

提高開關效率和穩定性:由于三極管具有較高的電壓放大系數和電流放大系數,可以提供穩定的電流和電壓輸出,從而提高開關電路的效率和穩定性。

需要注意的是,使用三極管作為MOSFET驅動電路也存在一些缺點,如驅動電路復雜度較高、功耗較大等,因此在實際應用中需要根據具體情況進行權衡和選擇。

最后再說一下C1的作用,mosfet和三極管一樣,都比較靈敏,這里為了防止誤導通,所以增加這個RC。

審核編輯:湯梓紅

標簽:

上一篇:
下一篇: