电鳗

注册

 

发新话题 回复该主题

MOS管电流方向能反着流吗体二极管能过多 [复制链接]

1#
两个问题:1、MOS管导通电流能否反着流?D到S,S到D方向随意?2、MOS管体二极管能过多大的电流?为啥会有这两个问题?我们在最开始学习MOS管的时候,应该都是从NMOS开始的,电流的方向都是从D到S的。而实际应用电路,NMOS会有电流从S到D的情况,比如下面这个NMOS管防电源反接电路(仅仅是个示意图,实际电路需要多考虑一些因素)。原理我还是先大致说下。1、在电源正常接入的时候电源正极VCC经过后级负载电路接到体二极管,那么体二极管就会导通,于是此时S极的电压就约为0.7V左右(体二极管导通电压)。同时栅极G极接的是VCC,所以Vgs=Vcc-0.7VVgsth,NMOS管会导通。NMOS管导通之后,导通压降基本为0,那么Vgs=Vcc,MOS管维持导通状态。这样整体电源通路就是通的,电源给后级负载供上了电,后级电路正常工作。这里有一点需要特别注意,就是此时MOS管的电流是S到D的,与往常我们经常见的D到S是反的。2、在电源接反的时候(电源和地接反了)栅极G接电源负极,也就是0V,S极经过负载接到了电源负极,也就是0V,所以Vgs=0V,MOS管也不导通。与此同时,D极为Vcc,S极为0V,体二极管反向偏置,也不导通,所以无法通过NMOS管流过电流。对于负载来说,就是电源断开了。接反的电源不会怼到后面的负载上面,所以后级电路就不会烧了,我们只要把前面的电源正负极接对,那么后级电路又能正常工作了,如此,便实现了防反接的功能。需要说一点,这里的防反接并不是说电源接反了,后级电路也还能工作。而是电源接反了,后级电路不会冒烟烧坏了。我以前乍一看到这个电路的时候,其实是心里打鼓的这个MOS管导通时,电流能反着流?D到S,S到D无所谓吗?除了这个电流的方向问题,还有就是MOS管的体二极管问题,这个二极管能过多大的电流?如果不了解,会认为这个二极管能流过的电流非常小,因为它还有一个名称叫“寄生二极管”,很容易被它骗。寄生二字,会很容易让人联想到寄生电感,寄生电容,而这两个东西一般都是很小的,所以很容易误认为这个寄生二极管也很弱,过不了比较大的电流。问题解答这两个问题,其实用一个电路就能解答了,就是下面这个BUCK电路。应该都知道上面这是个buck电路吧,下管是NMOS管,在上管断开,下管导通的时候,电感的电流来源于下管。也就是说,下管NMOS的电流方向是从S到D的,也就是反着流,并且这个电流可以是很大的,因为电感的电流是可以比较大的,跟负载有关。除此之外,我们也知道,BUCK在开关切换的时候,会存在死区时间(上管和下管都不导通的时候)。而电感的电流是不能断的,死区时间电感的电流就是走的下管的体二极管。又因为电感的电流取决于负载电流,是可以到几安培的,所以说下管的体二极管的电流也是可以很大的。那MOS管的体二极管电流最大能到多少呢?选型的时候需要考虑吗?很多MOS管是不标注这个参数的,但是也有一些厂家标注了,比如这个NMOS管SI从上面手册看到,可以通过的持续电流是2.1A。这个是怎么来的呢?这个我觉得可能是根据功耗限制来的。如果通过的电流时间很短,那么可以通过更大一点的电流,如果时间比较长,那么流过的电流就不能太大。从上图可以看到,环境温度25℃的最大功耗是2.5W。这么看的话,前面说的持续电流是2.1A,应该也是根据功耗限制来的。根据常规硅二极管,通过2.1A电流时,导通压降大概是1V左右,那么功耗就是P=2.1A*1V=2.1W,跟2.5W也差不太多。当然,以上只是我的猜测而已,并没有找到什么比较官方的说法。一个更详细的手册写到这里,我又找到一个更为详细的MOS管手册,英飞凌的NMOS管BSCN04LS6,里面有详细介绍体二极管的过流能力,包括持续和瞬间的电流。这个手册让我确信了上面的猜测。下面是BSCN04LS6手册里面的体二极管的参数从上表直接可以看到,体二极管的持续电流是可以到38A,脉冲电流是可以到A的,同时,也可以看到,二极管最大导通电压是1V。可能会有些诧异,这个二极管持续电流能到38A这么大?实际应用自然是到不了,我们需要注意上面是有个条件,那就是Tc=25℃的,c是case,也就是外壳保持25℃情况下的。我们实际应用中,如果不加特别的散热措施,肯定是没法保证这个MOS外壳是这个温度,自然也就不能持续通过38A的电流。不过这也无关紧要,我们仅仅是看这个参数的意义,想知道它是怎么来的。我们再看看手册里面的功耗限制可以看到,在Tc=25℃时,功耗限制是38W,前面知道导通电压是1V,电流限制是38A,正好功耗限制等于电压乘以电流,这也太巧了。所以,体二极管能通过的电流就是根据功耗限制来的没跑了。同时,我们看到,在Ta=25℃,功耗限制是3W,这个Ta就是环境温度了,这个与实际使用情况应该是更为接近的(不使用特别散热措施)。如果用这个值计算,那么体二极管能持续通过的电流也就是3W/1V=3A左右,当然,这个是我的推测,手册里面没写。到这里,至少我们应该知道了,体二极管还是能过比较大的电流的。当然,还有一个问题,上面说的是持续的电流,必然还有瞬间电流的问题,瞬间电流能过多大呢?这个问题反而更为重要一点,因为正常使用中,我们不会给MOS管的体二极管通过持续时间比较长的电流。如果有这个需要,我们直接让MOS管导通不就好了吗,功耗还能更低。前面举例的BUCK中,体二极管也只是在死区时间才会有电流通过,这个时间是相当短暂的。所以这个瞬间能过多大的电流反而更值得看一看。我们还是看BSCN04LS6的手册,因为它都直接标出来了。这个管子导通电流可以到59A,在10us时间内能通过的电流是A,而体二极管也是A,二者是相同的,而且都很大,也就是说体二极管的瞬间电流根本就不会成为使用的瓶颈。也许这就是为什么我们很少去
分享 转发
TOP
发新话题 回复该主题