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《泰德蘭電子》功率MOSFET的應用問題分析---用CPU的GPIO口直接控制一個MOSFET管,MOSFET作為後端負載的開關,這種應用有什麼風險?
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  • 1 # 萌8電腦維修

    回覆:檢查VCC以及MR34/MR35分壓後的電壓值VGS,VGS絕對值要比MQ1的VGS(th)高才能保證MOSFET完全開啟,否則後面的系統可能不工作;同時檢查GPIO口的驅動能力,是否滿足驅動的要求。如果很小,最好用GPIO口驅動一個三極體的B極,三極體的集電極C下拉MOSFET的G極。由實際的浪湧電流再調整MC11值,以及MR34/MR35值。在PCB設計時,MQ1的D,S用大銅皮連線,如果多層板,在多個層放銅皮,用多個過孔分別進行連線。

  • 2 # 電子產品設計方案

    MOSFET導通時的內阻非常小,驅動負載能力比三極體更強

    MOSFET可以用於快速開關、電平轉換、負載驅動。MOSFET導通內阻更小,可以透過的電流比三極體多很多,更適合用於驅動負載。電動工具的電機驅動用的就是MOSFET,承受的電流可以達到幾十A。

    CPU的GPIO直接控制MOSFET

    MOSFET是電壓控制型的元件,如果CPU的GPIO的輸出電壓大於MOSFET導通電壓要求,直接驅動是沒有問題的。

    N溝道MOSFET:CPU的GPIO(DR)設定為高電平時MOSFET導通,GPIO(DR)設定為低電平時MOSFET斷開

    P溝道MOSFET:CPU的GPIO(DR)設定為低電平時導通,GPIO(DR)設定為高電平時MOSFET斷開

    不同的驅動電壓,MOSFET導通時的內阻會有差異,驅動電壓較低時,內阻會增大,導致MOSFET發熱增大。如果CPU的工作電壓較低,GPIO直接驅動MOSFET的確存在一定的風險。在設計MOSFET驅動電路時,一定要充分考慮CPU的GPIO的驅動電壓

    CPU驅動電壓不足可以加入三極體驅動

    三極體是電流型的驅動元件,雖然CPU工作電壓較低,透過調整三極體的基極電阻可以使控制電流(Ib)滿足三極體驅動要求,再透過三極體集電極提供驅動電壓給MOSFET。

    N溝道MOSFET:CPU的GPIO(DR)設定為低電平時導通,三極體截止,三極體的集電極為高電平,可以驅動N MOSFET導通;CPU的GPIO(DR)設定為高電平時,三極體導通,三極體的集電極為低電平,N MOSFET管就斷開了。

    P溝道MOSFET:CPU的GPIO(DR)設定為高電平時導通,三極體導通,三極體的集電極為低電平,可以驅動P MOSFET導通;CPU的GPIO(DR)設定為低電平時,三極體截止,三極體的集電極為高電平,P MOSFET管就斷開了。

    總結

    用CPU的GPIO口直接控制MOSFET管,MOSFET作為後端負載的開關是否存在風險需要看MOSFET的選型和電路的設計是否合理。如果設計合理,CPU的GPIO驅動MOSFET的電壓足夠是不存在風險的。在不確定是否存在風險的情況下,建議加入三極體控制MOSFET,以確保產品設計的可靠性!

  • 3 # 玩轉嵌入式

    MOS管是電壓驅動的元器件,通常被用作較大功率的電子開關,來控制直流負載迴路的通斷。MOS管可以分為NMOS和PMOS,具有三個電極,分別為:1)門極G;2)源極S;3)漏極D。其中門極為控制端,源極S和漏極D為輸出端。

    MOS管的控制方式

    MOS管透過GS之間的電壓VGS來控制通斷,NMOS和PMOS的控制方式不一樣,如下:

    NMOS的控制方式

    NMOS的VGS > Vth時,NMOS導通,用微控制器控制NMOS時,微控制器輸出高電平可以控制NMOS管的導通,微控制器輸出低電平時NMOS管關斷。控制電路如下圖所示。

    PMOS的控制方式

    PMOS的VGS<VTH時,PMOS管導通。用微控制器控制PMOS時,微控制器輸出低電平,PMOS導通;微控制器輸出高電平時,PMOS截止關斷。控制電路如下圖所示。

    微控制器直接控制MOS管的應用風險

    微控制器的供電為5V或者3.3V,而且以3.3V居多,MOS管的Vth一般在(2-5)V,用微控制器可以直接控制。對於過電流能力較強大功率MOS管而言,Vth的值可能更大。這時候用微控制器就不能直接控制了。

    實際上,為了使MOS管更穩定的工作,我們一般會用三極體來控制MOS管,因為三極體是流控型的器件,微控制器驅動三極體更為合適。下圖是微控制器透過三極體控制NMOS的電路圖。

    微控制器輸出高電平時,三極體導通,NMOS的G極為低電平,NMOS截止關斷;微控制器輸出低電平時,三極體截止,G極為高電平,NMOS導通。這樣可以有效的避免微控制器輸出的電平無法滿足VTH的情況。

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