功率驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

功率驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)第1頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）1、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖1-1電力MOSFET的結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)第2頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月功率MOSFET是一種單極性器件，導(dǎo)通時(shí)只有一種極性的載流子（多子）參與導(dǎo)電。（如N型MOS管，多子是電子）功率MOSFET是一種集成器件，也就是說(shuō)一個(gè)功率MOS管通常有許多元細(xì)胞并聯(lián)而成。（一個(gè)40A的管子由上萬(wàn)個(gè)單元并聯(lián)而成）。柵極與基片之間用SiO2隔離，因此它同其它兩個(gè)極之間是絕緣的，故MOS管輸入阻抗非常高。MOS管的極間電容比較大，尤其它的輸入電容可達(dá)幾百PF。第3頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.MOS管主要技術(shù)參數(shù)

漏源電壓BVDSMOSFET的工作電壓主要由MOS管的漏極擊穿電壓BVDS決定，而B(niǎo)VDS又是J1結(jié)的反偏電壓極限值。BVDS隨溫度而變化，在一定的范圍內(nèi)大約結(jié)溫度每升高10℃，BVDS增加1%，也就是說(shuō)結(jié)溫上升，耐壓值也上升。（而雙極型晶體管則相反）。最大漏極電流IDmax

標(biāo)稱MOS管電流額定參數(shù)。MOS管的額定電流主要由溝道寬度決定，提高IDmax主要靠增加單位管芯面積的溝道寬度。第4頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月閾值電壓VGS（th）（開(kāi)啟電壓）當(dāng)外加?xùn)艠O電壓>VGS（th）時(shí)，漏區(qū)和源區(qū)的表面反型層形成了連接的溝道。一般MOS管的開(kāi)啟電壓為2-4V。導(dǎo)通電阻（Ron）相當(dāng)于雙極型器件的飽和電阻，它主要有溝道電阻Rc和漂移區(qū)電阻Rd所決定。最高工作頻率fm在漏極電壓VDS的作用下，電子從源區(qū)出發(fā)，通過(guò)溝道到達(dá)漏區(qū)需要一定的時(shí)間。當(dāng)控制信號(hào)的周期與此時(shí)間相當(dāng)時(shí)，電子就來(lái)不及跟隨信號(hào)變化，這個(gè)信號(hào)的頻率就是VMOS管的最高工作頻率fm。第5頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月極間電容功率場(chǎng)效應(yīng)管極間電容是影響器件開(kāi)關(guān)頻率的主要因素。三個(gè)極間電容如圖1-14所示。輸入電容：Ciss=CGS+CGD輸出電容：Coss=CDS+CGD圖1－2第6頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第7頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第8頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第9頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、LED及繼電器驅(qū)動(dòng)1、LED顯示器驅(qū)動(dòng)A、動(dòng)態(tài)顯示

LED顯示可選擇動(dòng)態(tài)掃描顯示，或選74LS164移位寄存器作靜態(tài)顯示。第10頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月目前普通LED發(fā)光管的最大驅(qū)動(dòng)電流為20MA，故可取每段發(fā)光管的最大驅(qū)動(dòng)電流為IF=2.5mA。第11頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月B、靜態(tài)顯示用74LS164，第12頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月74LS164每路輸出端最大灌電流為8mA,(但電源端最大工作電流為54mA).故取:第13頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、繼電器驅(qū)動(dòng)A、用分立元件可取繼電器工作電流50mA,三極管放大倍數(shù)為100則:第14頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月B、用達(dá)林頓集成電路驅(qū)動(dòng)如果系統(tǒng)中有多個(gè)信號(hào)繼電器需要驅(qū)動(dòng),可考慮用ULN2000系列達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)集成電路。第15頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第16頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8路達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)芯片ULN2800系列:第17頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第18頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路——主電路與控制電路之間的橋梁。性能良好的驅(qū)動(dòng)電路，可使電力電子器件工作在較理想的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，縮短開(kāi)關(guān)時(shí)間，減小開(kāi)關(guān)損耗，對(duì)提高裝置的運(yùn)行效率、可靠性和安全性都有重要意義。功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路的主要作用有：電平轉(zhuǎn)移電流放大電氣隔離故障保護(hù)第19頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A、用分立元件構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路第20頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月采用上述分立元件電路的優(yōu)點(diǎn)是成本低,缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路自身功耗大，波形上升沿和下降沿都不夠陡。解決驅(qū)動(dòng)電路自身功耗大的方法是用小功率MOS管如2N7000（60V/0.2A,N)代替S8050,用NTK3142(-20V/0.28A,P)代替S8550。改善MOS管柵極驅(qū)動(dòng)波形的辦法只能是加大它柵極驅(qū)動(dòng)電流。第21頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月B、低端MOS管的驅(qū)動(dòng)第22頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第23頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第24頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第25頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月采用IR4427的雙路低端驅(qū)動(dòng)第26頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月C、高端MOS管驅(qū)動(dòng)電路第27頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第28頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第29頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第30頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月D、MOS管半橋驅(qū)動(dòng)電路第31頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第32頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第33頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第34頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月E、MOS管全橋驅(qū)動(dòng)電路全橋驅(qū)動(dòng)可用2片半橋驅(qū)動(dòng)集成電路（IR2110）：第35頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月F、自帶振蕩電路的全橋驅(qū)動(dòng)芯片第36頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第37頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月G、D類功放驅(qū)動(dòng)電路第38頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第39頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)

傳統(tǒng)小功率直流電機(jī)控制采用線性集成電路如LB298，但功耗太大，為此可采用開(kāi)關(guān)集成電路。第40頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第41頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第42頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第43頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第44頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第45頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)名稱:24BYJ48-01額定電壓12VDC相數(shù)4減速比1/64步距角5.625°/64直流電阻50Ω±7%(25℃)空載牽入頻率>600Hz空載牽出頻率>1000Hz第46頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月控制極123456785++++++++4---

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1---第47頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月節(jié)拍：1234567891011脈沖時(shí)序圖：5：

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