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MOS管并联方法和工作原理以及并联均流技术分析

返回列表来源:壹芯微 发布日期 2019-05-15 浏览:-

壹芯微作为国内专业生产二三极管的生产厂家,生产技术已经是非常的成熟,进口的测试仪器,可以很好的帮组到客户朋友稳定好品质,也有专业的工程师在把控稳定质量,协助客户朋友解决一直客户自身解决不了的问题,每天会分享一些知识或者客户的一些问题,今天我们分享的是,MOS管并联方法和工作原理以及并联均流技术分析,请看下方

mos管并联方法

什么是并联

并联是元件之间的一种连接方式,其特点是将2个同类或不同类的元件、器件等首首相接,同时尾尾亦相连的一种连接方式。通常是用来指电路中电子元件的连接方式,即并联电路。

MOS管功率管并联需要考虑的要点

MOS管并联方法,为了使并联电路中每个MOS管尽可能的均流,在设计并联电路时需要考虑如下要素 :

1、饱和压降VDs或导通RDSon:对所有并联的MOS管而言 ,导通时其管压降是相同的,其结果必然是饱和电压小的MOS管先流过较大的电流 ,随着结温的升高,管压降逐渐增大,则流过管压降大的MOS管的电流又会逐渐增大,从而减轻管压降小的MOS管的工作压力。因此,从原理上讲,由于N沟道功率型MOS管的饱和压降VDs或导通电阻RDSon具有正的温度特性 ,是很适合并联的。

2、开启电压VGS(th):在同一驱动脉冲作用下 ,开启电压VGS(th)的不同,会引起MOS管的开通时刻不同,进而会引起先开通的MOS管首先流过整个回路的电流,如果此时电流偏大,不加以限制 ,则对MOS管的安全工作 造成威胁;

3、开通、关断延迟时间Td(on)、td(off);开通上升、关断下降时间tr、tf:同样,在同一驱动脉冲作用下,td(on)、td(off)、tr 、tf的不同 ,也会引起MOS管的开通/关断时刻不同,进而会引起先开通/后关断的MOS 管流过整个回路的电流,如果此时电流偏大,不加以限制,则同样对MOS 管的安全工作造成威胁。

4、驱动极回路的驱动输入电阻、等效输入 电容、等效输入电感等,均会造成引起MOS管的开通/关断时刻不同。从上所述 ,可以看出,只要保证无论在开通、关断、导通的过程流过MOS管的 电流均使MOS管工作在安全工作区内,则MOS管的安全工作得到保障。为此,本文提出一种MOS管的新的并联方法,着重于均流方面的研究,可有效的保证MOS管工作在安全工作区内,提高并联电路的工作可靠性。

一种新MOS管并联方法的工作原理

1、MOS管并联方法电路图

以3只IR公司的IRF2807 MOS管并联试验为例,工作电路图如图1 。

MOS管并联

2、MOS管并联工作原理

在图1中,采用对每个并联的MOS管单独实限流技术来限制流过每个MOS管的电流。具体方法如下 :

在每个MOS管串联作电流检测用的采样电阻(图中的RlO、Rll、R12),实时对流过每个MOS管的电流进行监测。3路分流器的采集信号均送人4比较器

LM339,作为判断是否过流的依据:只要流过任何一个MOS管的电流超过对其所限定的电流保护值,则控制回路依据送出的过流保护信号马上 限制驱动脉冲的开度,保证当前流过每个MOS管的电流不超过所限定的电保护值 。

在图1中,如果在PW Nin驱动脉冲加入后 ,假定MOS1先开通,MOS2、MOS3暂 时未开通 ,则电流只能先流过MOS1,而且电流被限制在其限制值以内;接着MOS2又开通,则部分原先流过MOS1的电流会被分流到MOS2 ,必然引起流过MOS1的电流小于其限制值,于是过流信号消失,PW Nin驱动脉冲开度加大 ,直至电流 重新到达MOS1或MOS2的电流限制点后,PW Nin驱动脉冲才会停止增加。以后MOS3导通的又重复上述的电流分配过程 ,直至到达新的电流平衡。同理,可分析MOS管任何时刻单个或多个导通时电流的自行分配过程 。mos管并联方法均流技术定义

MOS管并联方法均流技术,双极型晶体管把输入端电流的微小变化放大后,在输出端输出#FormaTImgID_0#N沟道mos管符号一个大的电流变化。双极型晶体管的增益就定义为输出输入电流之比(beta)。另一种晶体管,叫做场效应管(FET),把输入电压的变化转化为输出电流的变化。FET的增益等于它的transconductance, 定义为输出电流的变化和输入电压变化之比。市面上常有的一般为N沟道和P沟道,详情参考右侧图片(N沟道耗尽型MOS管)。而P沟道常见的为低压mos管。

场效应管通过投影#FormaTImgID_1#P沟道mos管符号一个电场在一个绝缘层上来影响流过晶体管的电流。事实上没有电流流过这个绝缘体,所以FET管的GATE电流非常小。最普通的FET用一薄层二氧化硅来作为GATE极下的绝缘体。这种晶体管称为金属氧化物半导体(MOS)晶体管,或,金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。因为MOS管更小更省电,所以他们已经在很多应用场合取代了双极型晶体管。

MOS管并联方法均流技术分析

普通的功率MOSFET因为内阻低、耐压高、电流大、驱动简易等优良特性而得到了广泛应用。当单个MOSFET的电流或耗散功率不满足设计的需求时就遇到了并联mos管的问题。并联mos管的两大问题,其一就是mos管的选型,其二就是mos管参数的筛选。

首先我们测试从某网店购买的IRF4905型PMOS管。从图中可见此PMOS管的字符与常见的IR公司器件有较大差异,遂使用DF-80A型二极管正向压降测试仪对此mos管进行实际的ID-VDS曲线测试。先从官网下载IRF4905的ID-VDS曲线,可见当Vgs为-6.5V时,Id约在90A时恒流。用二极管测试仪DF-80A连接待测MOS管,测试仪输出正极接IRF4905的S极,测试仪的负极接IRF4905的D极,用线性稳压电源加电位器接到IRF4905的G极,调节电位器,使Vgs=-6.5V。

实际测试:ID扫描范围:0-100A,测试脉宽300微秒。可得到一个奇怪的测试曲线,与数据手册中的曲线并不一致,在85A附近类似恒流趋势,但是随后曲线发生转折,变成了近似恒压曲线。敲开该mos管发现,内部晶片仅芝麻粒大小。从手册上可得该PMOS管的电流可达74A,显然此批料为假货。如果购料后没经过测试即上机,几乎必然出现炸管事故。

我们再从本地电子市场购买一管IRF4905。再次用DF-80A型二极管正向特性测试仪测量ID-VDS曲线。参数同上:ID扫描范围:0-100A,300us脉冲宽度。测量结果如下:该曲线与数据手册的描述相符。进一步解剖结果显示,该PMOS管晶片面积大,且金属部分呈紫铜色,与假芯片MOS管形成了鲜明对比。而且使用DF-80A型二极管正向压降测试仪测试时,ID电流均是脉冲形式,平均功率很低,所以待测MOS管均不明显发热,保护器件不受损。

选定了MOS管的供应商后将挑选参数尽量一致的MOS管。我们用16只IRF4905管并联做并联分流,这些MOS管源极并联,栅极通过电阻网络连接,漏极悬空待测。测试方法同上。利用该软件的Excel数据导出功能,可以很方便的比较每个MOS管的特性曲线。

MOS管的ID-VDS曲线,使用Excel的绘制折线图功能生成。该曲线清晰展示了有4只mos管的导通电阻小于其余的MOS管,这些MOS管工作时将流过更大的电流,易受损。因此将这四只MOS管换新后,16条ID-VDS曲线近乎完美重合,达到了并联使用要求。

MOS管并联

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