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金属氧化物半导体场效应晶体管元件

www.bysj580.com / 2017-02-16

金属氧化物半导体场效应晶体管元件

通常用来切换电源通断的器件是金属氧化物半导体场效应晶体管或MOSFET。之所以使用这些器件是因为它们可以用一个小的电压信号来控制大电流的通断 下面给出了MOSFET的常用符号,它的边上是一个继电器式等效电路。某些专业的人士可能认为继电器模型不是准确的等效电路,但是它可以帮助我们显示MOSFE用作电源转换器件时是如何工作的。  。
该器件在栅极信号的控制下,来接通漏极和源极问的电能。MOSFE'I、的阈值电压取决于MOSFET本身。任何一个高于阈值电压的栅极电压将使MOSFlET快速打开。可是,栅极上有一个重要的输入电容,因此当你想再次关断器件时,你必须给输入电容放电,这将会使你的关断时间稍微加长。因此你需要仔细地选择一个合适的最大栅极电压以便你可以得到合适的开和关的转换时间。

H桥式驱动器的结构
    为了能够完全控制电动机的正反转,通常使用H桥式结构,如图2.30所示。 顾名思义,MOSFET以H形状分布在电动机周围,这样如果Ql和Q4接通,电动机在一个方向上转动,如果Q2和Q3接通,那么电动机将在另一个方向上转动。如果,由于某些特殊原因你让Q1和Q3同时接通,或Q2和Q4同时接通,那么电动机就会被烧坏,因MOSFEqF、直接将电源线短接在一起,从而很可能大概在几毫秒内损坏电源。这种情况通常被称为“直通”并且决不允许发生。

通周期运行,断周期制动
H桥式结构电路既可以驱动电动机,同样也可以提供制动的作用。图2.31显示了它是如何实现制动的。
就像前面所描述的那样,电动机的速度控制是通过给电动机施加通断脉冲来实现的。在上面左图的结构中,MOSFET Ql和Q4在导通期间内全部导通,从而给电动机提供电能使它正转。在关断时问内Q1被切断,此时Q3被导通,从而将电动机的电源切断。电源被切断后,电动机就作为发电机运行,它的两端产生感应电压。电动机现在成了一个电压源,这就意味着Q3、Q4被同时接通后,电流通过Q3、Q4.的反方向流动。这些MOSF。ET对电流有一个很小的阻抗,因此在导通期间在电流的反方向上有一个强大的“电动机”力。这个反向电动机力的作用是给正向运行的电动机一个反向的制动力。
左下图显示了MOSFET Q2和Q3接通后电动机反向运行时的接通的电流回路。在关断期间,Q2被切断,此时Q4被接通,从而电动机再次作为发电机运行,它的感应电流再次流过Q3和Q4如右下图所示。MOSFEI、同样给感应电流提供一个低阻抗通路,因此这次的最终效果是产生一个正向的制动力。
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