MOS管在电动车控制板中几个应用
mos管在电动车控制板中几个应用
一、mos管应用电路
mos驱动，有几个特别的需求:
低压应用
当运用5v电源，这时分假如运用传统的图腾柱构造，由于三极管的vbe有0.7v左右的压降，招致实践最终加在gate上的电压只要4.3v。这时分，我们选用标称gate电压4.5v的mos管就存在一定的风险;同样的问题也发作在运用3v或者其他低压电源的场所。
宽电压应用
输入电压并不是一个固定值，它会随着时间或者其他要素而变动。这个变动招致pwm电路提供应mos管的驱动电压是不稳定的。
为了让mos管在高vgate下安全，很多mos管内置了稳压管强行限制vgate的幅值。在这种状况下，当提供的驱动电压超越稳压管的电压，就会惹起较大的静态功耗。
同时，假如简单的用电阻分压的原理降低vgate，就会呈现输入电压比拟高的时分，mos管工作良好，而输入电压降低的时分vgate缺乏，惹起导通不够彻底，从而增加功耗。
双电压应用
在一些控制电路中，逻辑局部运用典型的5v或者3.3v数字电压，而功率局部运用12v以至更高的电压。两个电压采用共中央式衔接。
这就提出一个请求，需求运用一个电路，让低压侧可以有效的控制高压侧的mos管，同时高压侧的mos管也同样会面对1和2中提到的问题。
在这三种状况下，图腾柱构造无法满足输出请求，而很多现成的mos驱动ic，似乎也没有包含vgate限制的构造。于是设计了一个相对通用的电路来满足这三种需求。用于nmos的驱动电路如下所示：
vl和vh分别是低端和高端的电源，两个电压能够是相同的，但是vl不应该超越vh。
q1和q2组成了一个反置的图腾柱，用来完成隔离，同时确保两只驱动管q3和q4不会同时导通。
r2和r3提供了pwm电压基准，经过改动这个基准，能够让电路工作在pwm信号波形比拟陡直的位置。
q3和q4用来提供驱动电流，由于导通的时分，q3和q4相对vh和gnd最低都只要一个vce的压降，这个压降通常只要0.3v左右，大大低于0.7v的vce。
r5和r6是反应电阻，用于对gate电压停止采样，采样后的电压经过q5对q1和q2的基极产生一个激烈的负反应，从而把gate电压限制在一个有限的数值。这个数值能够经过r5和r6来调理。
r1提供了对q3和q4的基极电流限制，r4提供了对mos管的gate电流限制，也就是q3和q4的ice的限制。必要的时分能够在r4上面并联加速电容。
二、mos管驱动
在mos管的构造中能够看到，在gs，gd之间存在寄生电容，mos管的驱动，实践上就是对电容的充放电。对电容的充电需求一个电流，由于对电容充电霎时能够把电容看成短路，所以霎时电流会比拟大。选择mos管驱动时第一要留意的是可提供霎时短路电流的大小。
另外：普遍用于高端驱动的nmos，导通时需求是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的mos管导通时源极电压与漏极电压(vcc)相同，所以这时栅极电压要比vcc大4v或10v。假如在同一个系统里，要得到比vcc大的电压，就要特地的升压电路了。很多马达驱动器都集成了电荷泵，要留意的是应该选择适宜的外接电容，以得到足够的短路电流去驱动mos管。
上边说的4v或10v是常用的mos管的导通电压，设计时当然需求有一定的余量。而且电压越高，导通速度越快，导通电阻也越小。如今也有导通电压更小的mos管用在不同的范畴里，但在12v汽车电子系统里，普通4v导通就够用了。
三、mos在电动车控制器中的应用
我们电动车上用的功率mos常cmos集成电路中的小功率mos构造是不一样的。小功率mos是平面型构造。而电动车上上用的功率mos是平面构造。平面型构造是指，mos栅极，源级和漏级都在芯片外表(或者说正面)，而沟道也在芯片外表横向排列。(我们常见的教科书的引见mos原理普通都是拿平面构造引见)。
而功率mos的平面构造(沟道是深槽平面构造)是栅极和源级引线从芯片正面引出(其实栅极也不在外表而是内部，只是比拟靠近外表)，而漏级是从芯片反面引出(其实整个芯片反面都是漏级衔接在一同的，整个个漏级用焊接资料直接焊接在金属板上，就是mos的金属背板，普通是铜镀锡的)，所以我们见到的mos普通金属板和中间引脚(就是漏级)是完整导通的(有些特殊的封装是能够做到金属板和中间脚绝缘的)。
功率mos内部从漏级到源级是有一个二极管的，这个二极管根本上一切的功率mos都具有，和它自身构造有关系(不需求单独制造，设计自身就有)。当然能够经过改动设计制造工艺，不造出这个二极管。但是这会影响芯片功率密度，要做到同样耐压和内阻，需求更大的芯片面积(由于构造不同)。大家只是晓得这回事就行了。
我们所见的mos管，其实内部由成千上万个小mos管并联而成(实践数量普通是上千万个，和芯片面积和工艺有关)。假如在工作中，有一个或几个小管短路，则整个mos表现为短路，当然大电流短路mos可能直接烧断了(有时表现为金属板和黑色塑封间开裂)，又表现为开路。
大家可能会想这上千万个小mos应该很容易呈现一个或几个坏的吧，其实真没那么容易，目前的制造工艺根本保证了这些小单位各种参数高度分歧性。它们的各种开关动作简直完整分歧，当然最终烧坏时，肯定有先接受不了的小管先坏。所以管子的稳定性和制造工艺密不可分，差的工艺可能招致这些小管的参数不那么分歧。有时一点小的工艺缺陷(比方一个1um以至更小的颗粒假如在关键位置)常常会形成整个芯片(缺陷所在的管芯)报废。
四、mos开关管损失
mos管导通后都有导通电阻存在，这样电流就会在这个电阻上耗费能量，这局部耗费的能量叫做导通损耗。小功率mos管导通电阻普通在几mω-几十mω左右。
mos在导通和截止的时分，一定不是在霎时完成的。mos两端的电压有一个降落的过程，流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内，mos管的损失是电压和电流的乘积，叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多，而且开关频率越快，损失也越大。
导通霎时电压和电流的乘积很大，形成的损失也就很大。缩短开关时间，能够减小每次导通时的损失;降低开关频率，能够减小单位时间内的开关次数。这两种方法都能够减小开关损失。
五、mos管电路的特性
用低端电压和pwm驱动高端mos管
用小幅度的pwm信号驱动高gate电压需求的mos管
vgate的峰值限制
输入和输出的电流限制经过运用适宜的电阻，能够到达很低的功耗
pwm信号反相。nmos并不需求这个特性，能够经过前置一个反相器来处理。
电动车常用的mos型号mcc,为mcb130n10y mcac80n10y ，雷卯电子都有对应替代型号已批量在出货详询代理和业务。
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当运用5v电源，这时分假如运用传统的图腾柱构造，由于三极管的vbe有0.7v左右的压降，招致实践最终加在gate上的电压只要4.3v。这时分，我们选用标称gate电压4.5v的mos管就存在一定的风险;同样的问题也发作在运用3v或者其他低压电源的场所。
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输入电压并不是一个固定值，它会随着时间或者其他要素而变动。这个变动招致pwm电路提供应mos管的驱动电压是不稳定的。
为了让mos管在高vgate下安全，很多mos管内置了稳压管强行限制vgate的幅值。在这种状况下，当提供的驱动电压超越稳压管的电压，就会惹起较大的静态功耗。
同时，假如简单的用电阻分压的原理降低vgate，就会呈现输入电压比拟高的时分，mos管工作良好，而输入电压降低的时分vgate缺乏，惹起导通不够彻底，从而增加功耗。
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这就提出一个请求，需求运用一个电路，让低压侧可以有效的控制高压侧的mos管，同时高压侧的mos管也同样会面对1和2中提到的问题。
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vl和vh分别是低端和高端的电源，两个电压能够是相同的，但是vl不应该超越vh。
q1和q2组成了一个反置的图腾柱，用来完成隔离，同时确保两只驱动管q3和q4不会同时导通。
r2和r3提供了pwm电压基准，经过改动这个基准，能够让电路工作在pwm信号波形比拟陡直的位置。
q3和q4用来提供驱动电流，由于导通的时分，q3和q4相对vh和gnd最低都只要一个vce的压降，这个压降通常只要0.3v左右，大大低于0.7v的vce。
r5和r6是反应电阻，用于对gate电压停止采样，采样后的电压经过q5对q1和q2的基极产生一个激烈的负反应，从而把gate电压限制在一个有限的数值。这个数值能够经过r5和r6来调理。
r1提供了对q3和q4的基极电流限制，r4提供了对mos管的gate电流限制，也就是q3和q4的ice的限制。必要的时分能够在r4上面并联加速电容。
二、mos管驱动
在mos管的构造中能够看到，在gs，gd之间存在寄生电容，mos管的驱动，实践上就是对电容的充放电。对电容的充电需求一个电流，由于对电容充电霎时能够把电容看成短路，所以霎时电流会比拟大。选择mos管驱动时第一要留意的是可提供霎时短路电流的大小。
另外：普遍用于高端驱动的nmos，导通时需求是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的mos管导通时源极电压与漏极电压(vcc)相同，所以这时栅极电压要比vcc大4v或10v。假如在同一个系统里，要得到比vcc大的电压，就要特地的升压电路了。很多马达驱动器都集成了电荷泵，要留意的是应该选择适宜的外接电容，以得到足够的短路电流去驱动mos管。
上边说的4v或10v是常用的mos管的导通电压，设计时当然需求有一定的余量。而且电压越高，导通速度越快，导通电阻也越小。如今也有导通电压更小的mos管用在不同的范畴里，但在12v汽车电子系统里，普通4v导通就够用了。
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用小幅度的pwm信号驱动高gate电压需求的mos管
vgate的峰值限制
输入和输出的电流限制经过运用适宜的电阻，能够到达很低的功耗
pwm信号反相。nmos并不需求这个特性，能够经过前置一个反相器来处理。
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