使用高壓MOS作為開關(guān),例如下圖(來(lái)自于ADI官網(wǎng))LTC2949的典型應(yīng)用電路中,使用高壓MOS作為絕緣檢測(cè)的橋臂開關(guān);選用高壓MOS的原因是成本相對(duì)比光MOS要低。
在總電壓采樣中使用高壓MOS作為開關(guān)的常用原理簡(jiǎn)圖如下:R1、R2為分壓電阻,ADC通過(guò)采集R1上面的電壓來(lái)計(jì)算總壓;其中NMOS的位置和一般用法不同,它的S級(jí)沒有直接接地,而是接到了采樣電阻R1上;R3、R4為NMOS的驅(qū)動(dòng)分壓電阻。
問題一:NMOS驅(qū)動(dòng)電壓的選取
以ST的高壓MOS(型號(hào)為STD3N95K5AG)為例,如下圖(來(lái)自于ST官網(wǎng)):其VDS可最高承受950V的電壓。
我們選用MOS作為開關(guān)時(shí),一般會(huì)查看其驅(qū)動(dòng)的門限電壓,如下圖:VGS(th)在3V~5V之間,所以驅(qū)動(dòng)電壓要>5V。
另外,為了盡量減小其導(dǎo)通時(shí)的電阻,避免造成采樣誤差,我們希望MOS管處于飽和導(dǎo)通的狀態(tài),所以其驅(qū)動(dòng)電壓最好大于米勒平臺(tái)電壓,大概為8.5V。(關(guān)于米勒平臺(tái)這里有挺多內(nèi)容的,實(shí)話講,我也掌握得不全面)
除此之外,還有一個(gè)地方容易忽略,就是采樣電阻R1上面的分壓,假如其在全電壓范圍內(nèi)的分壓最大為5V,那么MOS的驅(qū)動(dòng)電壓也要把此部分計(jì)算進(jìn)去,即最小的驅(qū)動(dòng)電壓為8.5V+5V=13.5V。
問題二:IGSS電流問題
MOS管與三極管不同,它是電壓驅(qū)動(dòng)型,但并不意味著其G、S兩端不需要消耗電流,只是一般將MOS作為數(shù)字開關(guān)時(shí)這個(gè)基本沒有影響;但是在今天這個(gè)應(yīng)用中IGS是不能被忽略的,下圖中給出了此MOS的最大IGSS:為±10uA,這個(gè)其實(shí)已經(jīng)很大了。
具體地,如下圖所示:這個(gè)電流IGS也會(huì)流經(jīng)采樣電阻R1,必然會(huì)造成R1上的采樣誤差,尤其在高溫情況下,IGS會(huì)增大,造成采樣誤差也隨之增加;這個(gè)誤差是不能避免的,只能盡量去降低,一種解決方法是降低NMOS的VGS驅(qū)動(dòng)電壓,調(diào)整到既能完全導(dǎo)通MOS、又能滿足精度要求的電壓點(diǎn)。
問題三:IDSS電流問題
這個(gè)是指MOS管在未導(dǎo)通時(shí)(VGS=0),DS兩端的漏電流;此型號(hào)MOS的IDSS如下圖所示,高溫下漏電流可達(dá)到50uA。
它的影響在于當(dāng)我們未驅(qū)動(dòng)MOS管導(dǎo)通時(shí),由于IDS漏電流的存在,導(dǎo)致R1上面是有壓降的,此時(shí)會(huì)采集到一個(gè)電壓,但此時(shí)理論上電壓應(yīng)該為0V,這樣就產(chǎn)生了矛盾,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成誤判,例如當(dāng)繼電器后端的電壓采樣點(diǎn),當(dāng)繼電器未閉合時(shí),不應(yīng)該采集到電壓。
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