N溝道MOS管開關電路-N溝道開關電路損失及發現問題詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2018-07-10
場效應管按溝道分可分為Ｎ溝道和Ｐ溝道MOS管（在符號圖中可看到中間的箭頭方向不一樣）。
按資料可分為結型管和絕緣柵型管，絕緣柵型又分為耗盡型和增強型，一般主板上大多是絕緣柵型管簡稱MOS管，而且大多選用增強型的Ｎ溝道，其次是增強型的Ｐ溝道，結型管和耗盡型管簡直不用。場效應晶體管簡稱場效應管.由大都載流子參加導電,也稱為單極型晶體管.它歸于電壓操控型半導體器材. 場效應管是使用大都載流子導電,所以稱之為單極型器材,而晶體管是即有大都載流子,也使用少量載流子導電,被稱之為雙極型器材. 有些場效應管的源極和漏極能夠交換使用,柵壓也可正可負,靈活性比晶體管好。
電路說明：其中，PWM信號為50HZ方波信號，占空比0.5.HV電壓值為406.5V，負載接40W燈泡。
現在測試負載兩端的波形，理想情況下是高電平400V左右，考慮到MOS管內阻 1.5歐姆左右（這款的VDS電壓較大，mos管內阻也較大，一般mos管是毫歐級別），低電平為0。但是實際測出來有偏差，如下：
最高值只有256V，而且一直在跳動。
查了電路應該沒問題，后來繼續翻看P5NK60Z 芯片的技術參數PDF文檔，看到如下圖：
橫坐標是VGS電壓 縱坐標是ID電流大小 。此圖反映的是在施加25V 漏源極電壓時候的技術參數圖。顯然可以看出，此時如果VGS為5V時， ID并沒有達到最大狀態 也就是不能實現mos管的飽和導通狀態，如果沒有飽和導通，則MOS管的內阻會相對較大（可以理解為D、S兩點之間的阻值），由于分壓的作用 D、S間的電壓。 如圖箭頭所示，這兩點之間的電壓會增大，這就會直接導致負載兩端電壓被拉低。
所以總結起原因，就是，光耦控制電壓，直接輸送到門極的電壓 5V驅動電壓實在是給得太低了，MOS沒有飽和導通，根據P5NK60Z芯片資料，這里應該將5V改為10才能保證mos管飽和導通，滿足負載電壓要求。
不管是N溝道MOS管還是P溝道MOS管，導通后都有導通電阻存在，這樣電流就會在這個電阻上消耗能量，這部分消耗的能量叫做導通損耗。選擇導通電阻小的MOS管會減小導通損耗。現在的小功率MOS管導通電阻一般在幾十毫歐左右，幾毫歐的也有。MOS在導通和截止的時候，一定不是在瞬間完成的。MOS兩端的電壓有一個下降的過程，流過的電流有一個上升的過程，在這段時間內，MOS管的損失是電壓和電流的乘積，叫做開關損失。通常開關損失比導通損失大得多，而且開關頻率越高，損失也越大。導通瞬間電壓和電流的乘積很大，造成的損失也就很大。縮短開關時間，可以減小每次導通時的損失；降低開關頻率，可以減小單位時間內的開關次數。這兩種辦法都可以減小開關損失。
N溝道MOS管驅動跟雙極性晶體管相比，一般認為使MOS管導通不需要電流，只要GS電壓高于一定的值，就可以了。這個很容易做到，但是，我們還需要速度。在MOS管的結構中可以看到，在GS，GD之間存在寄生電容，而MOS管的驅動，實際上就是對電容的充放電。對電容的充電需要一個電流，因為對電容充電瞬間可以把電容看成短路，所以瞬間電流會比較大。選擇/設計MOS管驅動時第一要注意的是可提供瞬間短路電流的大小。
第二注意的是，普遍用于高端驅動的N溝道MOS管，導通時需要是柵極電壓大于源極電壓。而高端驅動的MOS管導通時源極電壓與漏極電壓（VCC）相同，所以這時柵極電壓要比VCC大4V或10V。如果在同一個系統里，要得到比VCC大的電壓，就要專門的升壓電路了。很多馬達驅動器都集成了電荷泵，要注意的是應該選擇合適的外接電容，以得到足夠的短路電流去驅動MOS管。
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