小議場效電晶體的驅動電路

2021-08-23 14:05:08 字數 2590 閱讀 4319

場效電晶體的g極和s極是絕緣的,其阻抗達數十兆歐姆,理論上驅動場效電晶體只需要電壓不需要電流,也就是零功率驅動,但許多電路尤其是要驅動功率較大的場效電晶體時,在g極前面卻有乙個用pnp型和npn型三極體組成的推挽推動級,例如電磁爐igbt管的推動電路。如圖1所示。該推動級工作在開關狀態,輸出功率可以達5w左右,因為是射極輸出,所以輸出阻抗很小(< 10ω)。無需功率驅動的場效電晶體為何要用大功率低阻抗的推動級呢?

因為場效電晶體的g、s極間有較大的極間電容,功率越大的管子極間電容容量也越大,如圖2所示。在直流或低頻工作狀態下,該電容影響不是很大,但當工作頻率達到數十千赫茲或者數百千赫茲時,該電容的充放電情況將嚴重影響工作狀態,如果驅動場效電晶體的訊號源內阻較大,將會使驅動脈衝的上公升沿變緩,場效電晶體從截止到導通的時間延長;當驅動脈衝下降時,由於該電容的存在,同樣使驅動脈衝下降沿變緩,如圖3所示,使場效電晶體從導通到截止的時間延長,這樣將使場效電晶體的功耗大大增加,甚至根本無法工作。設定上述大功率低內阻的推動級就是為了加快極間電容的充放電速度,降低場效電晶體的導通和截止時的功耗,使場效電晶體能工作於較高頻率下。

在圖1中,驅動脈衝的上公升沿使q2導通,這時由於q1的b極電壓高於e極電壓而截止,15v電壓通過q2和r1給g極提供導通電壓,同時使g和s的極間電容充電。當脈衝結束時。脈衝的下降沿使q2快速截止,此時充滿電的g、s極間電容電壓使q1的e極高於b極,q1導通使極間電容快速放電,以準備下一次導通,圖4中的q1和圖1的q1作用是一樣的,驅動脈衝由前面的控制晶元提供。在圖5中,當驅動脈衝低電平時,d1導通,加速管子截止。

圖6是用變壓器驅動場效電晶體電路,由於變壓器繞組直流電阻很小,一般不另外設加速放電元件。在圖1中,由於q1和q2瞬時要通過較大的電流,不能用高耐壓小電流三極體,常用s8050和s8550(最大電流500ma,功耗1w)。q1、q2如果有問題也會引起燒功率管,在路檢測可以用指標式萬用表r×1擋(可提供較大的電流)測q1、q2的b-e結和b-c結的正向電阻,如果明顯阻值變大,說明該管已變質應更換。

電阻r1一是起限流作用,防止驅動脈衝上公升時g、s極間電容充電電流過大,二是防止場效電晶體在高頻工作時產生寄生振盪,其阻值一般在10ω~100ω之間。r2是g和s極間電容的洩放電阻,作用是防止g極懸空,因為g極阻抗極高,d極的高電壓會通過d和g極間的電容c1給g和s極間的電容c2充電,當c2充電電壓達到g極開啟電壓時,管子會瞬間全導通,如果d極沒有限流措施則會馬上燒壞。本人就曾經換好功率管後沒焊好管腳就上電,瞬間燒壞功率管《因為該線路板d極和s極有鉚打,雖然沒焊好但已經接觸線路,g極卻處於懸空狀態)。參見圖2,由於g極阻抗極高,按電容分壓計算g極電壓,當d和s極間的電壓超過10v時,c1、c2分壓可使g極電壓達到管子的導通電壓,管子處於失控導通狀態。因此,在檢修開關管擊穿故障時,補焊一下相關驅動電路是很有必要的。

在圖4中,zd1是乙隻18v的穩壓管,作用是防止加在g極上的電壓過高擊穿場效電晶體。當功率管擊穿時,該穩壓管可能受到衝擊,最好一併更換。維修中曾遇到該穩壓管漏電引起驅動場效電晶體的電壓幅度變小,導致管子功耗增加而燒毀。

在液晶電視電路中,有許多用p溝道場效電晶體組成的電子開關,如圖7所示。p溝道管s極接輸入電壓,只要g極電壓小於s極電壓3v(5v)場效電晶體就可以導通,因為這裡是直流控制,場效電晶體的極間電容影響不大,可以用極小的驅動電流去控制大電流,這裡的r1在輸入電壓低於5v時是限流電阻,阻值較小;輸入電壓大於5v時,r1和r.2組成分壓電阻,根據被控制的電壓數值選擇r1、r2阻值,使g極電壓比s極電壓低3v(10v)、r2同時是g、s極洩放電阻,所以阻值不能太大。

另外,一般場效電晶體g極電壓高於(n溝道)或低於(p溝道))s極3v左右管子就導通了,場效電晶體的導通電阻和上述控制電壓的數值有很大關係,當控制電壓3v時,雖然管子已導通,但導通電阻較大;控制電壓達10v時,導通電阻僅為3v時的一半左右,所以驅動大功率管的驅動電路供電電壓要15v左右,當該電壓過低時,場效電晶體雖然也能正常導通,但由於導通電阻增加引起功耗增加也要燒壞管子,所以在維修中要注意驅動電路的供電是否正常。

有人認為圖1中的r2是乙隻分壓電阻,開路後引起驅動電壓太高而燒壞igbt管,這是個誤解。因為r1僅10ω(推動級內阻也小於10ω)、r2達4.7kω,所以r2的分壓作用微乎其微,即使r2開路,經估算驅動脈衝僅公升高0.03v(推動級15v供電),驅動脈衝不可能公升高到使igbt管擊穿,真正原因應該是r2開路後,在某種情況下引起igbt管g極懸空,造成管子擊穿。

由於驅動場效電晶體需要用低阻抗大電流的推動電路,如果由於線路接觸不良引起驅動迴路內阻變大,將增加場效電晶體的導通損耗和截止損耗,引起無規律燒管。維修中就有因雙面線路板過孔電阻過大引起屢燒場效電晶體的例項。

場效電晶體分類

場效電晶體 fet 是一種電壓控制電流器件。其特點是輸入電阻高,雜訊係數低,受溫度和輻射影響小。因而特別使用於高靈敏度 低雜訊電路中 場效電晶體的種類很多,按結構可分為兩大類 結型場效電晶體 jfet 和絕緣柵型場效電晶體 igfet 結型場效電晶體又分為n溝道和p溝道兩種。絕緣柵場效電晶體主要指金...

場效電晶體P MOS N MOS

nmos是柵極高電平 vgs vt 導通,低電平斷開,可用來控制與地之間的導通。pmos是柵極低電平 vgs vt 導通,高電平斷開,可用來控制與電源之間的導通。g 柵極,s源極,d漏極 模擬 三極體 b基極,e發射極,c集電極 pmos的特性是當 vgs的值小於一定的值時管子就會導通,適合源極接 ...

鏈結式場效電晶體

意法半導體的st公司推出stw20nm60系列鏈結式場效電晶體 jfet 對於高頻 低頻訊號都具有低雜訊特性,idss小,電容效應低。stw20nm60適用於低雜訊 低電壓應用,在1khz下電壓雜訊為1nv hz,10hz下典型值為2nv hz,且高增益下僅呈現22pf的電容。該產品idss提供三個...