MOS管升降壓電路解析
MOS管作為關(guān)鍵的半導(dǎo)體器件,廣泛應(yīng)用于降壓和升壓電路中。本文將詳細(xì)解析MOS管在降壓和升壓電路中的工作原理,并介紹一種經(jīng)典的低成本MOS管降壓穩(wěn)壓電路。
一、MOS管降壓電路


(一)工作原理
MOS管降壓電路通過MOS管的開關(guān)控制,利用電感儲能和二極管分?jǐn)傠娏鲗?shí)現(xiàn)電壓降低。具體工作過程如下:
MOS管導(dǎo)通階段:當(dāng)MOS管導(dǎo)通時,電源電壓加在電感兩端,電感開始儲能。此時,D1續(xù)流二極管也會分?jǐn)傄徊糠蛛娏?,形成兩個電流回路。這一階段,電流主要通過電感和MOS管向負(fù)載供電。
MOS管關(guān)斷階段:當(dāng)MOS管關(guān)斷時,電感兩端的電壓極性發(fā)生變化,產(chǎn)生一個反向電動勢。此時,D1續(xù)流二極管導(dǎo)通,使電流繼續(xù)流經(jīng)負(fù)載,但由于二極管的分?jǐn)傋饔茫敵鲭娏餍∮谳斎腚娏?,從而?shí)現(xiàn)降壓。


(二)電路特點(diǎn)
電流分?jǐn)偅篋1續(xù)流二極管不僅起到續(xù)流作用,還可以分?jǐn)傄徊糠蛛娏?,減輕MOS管的負(fù)擔(dān),降低電路發(fā)熱。
降壓效果:通過MOS管的開關(guān)控制和電感的儲能作用,實(shí)現(xiàn)輸出電流小于輸入電流,達(dá)到降壓效果。
二、MOS管升壓電路


(一)工作原理
MOS管升壓電路通過MOS管和電感的配合,使得輸出電流大于輸入電流,達(dá)到提升電壓的效果。具體工作過程如下:
MOS管導(dǎo)通階段:當(dāng)MOS管導(dǎo)通時,電源電壓加在電感兩端,電感開始勵磁儲能。此時,D1續(xù)流二極管截止,電流主要通過電感和MOS管向負(fù)載供電。
MOS管關(guān)斷階段:當(dāng)MOS管關(guān)斷時,電感兩端的電壓極性發(fā)生變化,產(chǎn)生一個反向電動勢。此時,D1續(xù)流二極管導(dǎo)通,電感儲存的能量與輸入電流疊加,使輸出電流大于輸入電流,實(shí)現(xiàn)升壓。


(二)電路特點(diǎn)
能量疊加:電感儲存的能量在MOS管關(guān)斷時與輸入電流疊加,使輸出電壓高于輸入電壓。
升壓效果:通過MOS管的開關(guān)控制和電感的儲能作用,實(shí)現(xiàn)輸出電流大于輸入電流,達(dá)到升壓效果。
三、MOS管降壓穩(wěn)壓電路


(一)電路結(jié)構(gòu)
經(jīng)典的低成本MOS管降壓穩(wěn)壓電路主要由NMOS管Q2、電感、二極管和相關(guān)無源元件組成。
(二)工作原理
降壓穩(wěn)壓過程:NMOS管Q2在此電路中起到關(guān)鍵作用,工作于放大區(qū)。假設(shè)NMOS管Q2的Vgs值為2.5V,那么NMOS管Q2的源極輸出電壓為12V-2.5=9.5V左右。即使B+側(cè)的電壓在一定范圍內(nèi)跳動,NMOS管Q2的輸出電壓也能保持穩(wěn)定。
耐壓考慮:需要確保NMOS管Q2的DS間耐壓值能夠承受所需的電壓,以保證電路的正常工作。
(三)散熱設(shè)計
大電流情況:當(dāng)負(fù)載電流較大時,NMOS管Q1會存在很大的功率損耗,導(dǎo)致發(fā)熱量較大。因此,在PCB布局時,需要注意做好散熱設(shè)計,以確保MOS管的工作溫度在允許范圍內(nèi)。
散熱措施:可以通過增加散熱片、優(yōu)化PCB布局等方式來提高散熱效果。
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