最開始學習三極體的時候,很注重它的工作原理,後來到了實際應用,就直接把三極體或mosfet直接當作乙個開關器件使用。直到前這幾天,接觸到mosfet組成的h橋驅動電路時,發現把它純當作乙個開關器件來看,會出現許多問題。在這裡總一下問題和對出現問題的一些原因做一些分析。個人知識有限,很多地方思慮難免有所不足,希望能夠與網上各位一起學習交流。
目前我們一般將h橋驅動當作電機或步進電機的驅動,如下圖1所示,要做好驅動電路,必須得了解清楚mosfet的一些原理,才不會出錯。
圖1 h橋全橋驅動電機
先來看一下mosfet和三極體,它們倆功能上差不多,但是原理和應用範圍還是有較大的區別的。這裡主要討論一些mosfet的應用,說得比較淺顯。mosfet的門極(g極,gate),顧名思義就是將mosfet導通的電壓,起到乙個開關mosfet的作用,三極體的基極(b),差不多也是這個作用。當vgs的電壓在某一範圍時(典型地是2~5v),vds≈0,也就是mosfet導通了。因此,我們只需要通過控制vgs的電壓,就可以開關mosfet,這樣就起到了電子開關的作用。
圖2 mosfet和三極體
mosfet的驅動負載應該接在漏極(d),如下圖3所示。在圖中的左方電路中,g極電勢為4v,而s極接地,即電勢為0v,因此vgs=4v,所以mosfet導通,從圖中也可以看到vd=0.075v,近似為0。而圖中右方接負載的電路是無法帶動負載的(也就是無法導通mosfet)。它的原因如下:如果下面右圖中的mosfet導通,那麼vs≈vd=24v,此時vgs=vg-vs=-20v,這是不會導通這個mosfet的。而當mosfet截止,那麼ids≈0,這時又vs=0,mosfet又導通了,一導通後又像上面所說的過程,會截止。
圖3 mosfet負載連線方式
有了上面單個mosfet驅動電路的分析,理解h橋驅動也就很容易了。如下圖4所示(綠表示mosfet導能,紅表示截止),如果想電機正轉,只需導通q1和q4,如果要反轉,需導通q2和q3。各情況下的電流方向在圖中已經表示得很清楚了。
圖4 h橋驅動電機電路
在導通各個mosfet的時候,一定要注意:mosfet的導通條件是vgs>3v(一般來講是這個值),而不是vg>3v,即不能簡單地認為只要vg>3v,就可導通mosfet,從而驅動電路。通常情況下,vg遠不止要大於3v。以上圖4中電機正轉的電路為例,當q1導通時,此時24v=vd≈vs,而這時,要保證vgs>3v,就有vg>(3+24=27)v,如何做到vg有27v,甚至更高的電壓,這個時候就要有驅動電路來驅動mosfet了,也就是要使用mosfet驅動晶元。
這也是專案中的乙個小小問題,以前不是很明白mosfet的工作原理,這裡犯下錯誤,讓我記憶深刻。日後在學習的過程中,要掌握好理論知識,也要多實踐,這樣才能更加深刻地理解。雖常聽長輩要學以致用,但是真正做到的,少之又少。一是我們一般沒有條件去使用我們的知識,二是我們本身對知識的理解就淺顯,認為很難或者是太容易,讓我們無法使用或者沒必要去過多留心它。
熟悉了mosfet的使用後,想對pn結的工作原理進行更深的認識,後面打算總結一下。最後,希望這點總結能夠給各位正在學習h橋的同學解點點疑惑,同時,個人知識有限,如果文中有什麼不正確之處,還請各位同學多多指教。
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