上節(jié)我們認(rèn)識(shí)了開關(guān)管的第一種電壓尖峰的抑制手段,就是利用TVS或者穩(wěn)壓管工作時(shí)的電流再次對(duì)開關(guān)管的門極進(jìn)行充電,讓開關(guān)管的門極的變化不在劇烈,因此能讓開關(guān)管的電壓尖峰抑制到合理的范圍。開關(guān)管還有其他的電壓尖峰抑制方式嗎?
答案是肯定有的,我們這節(jié)就要進(jìn)行詳細(xì)的講解。
這種方法就是利用電阻對(duì)電壓尖峰進(jìn)行分壓,然后把這個(gè)分壓電壓與提前設(shè)置的一個(gè)參考電壓比較,讓比較輸出的電壓去控制一個(gè)PMOS,讓PMOS投切電源進(jìn)行門極的在充電,目的也是和上節(jié)的一樣,就是讓關(guān)斷的電壓降落的更緩慢點(diǎn),不至于讓電壓尖峰產(chǎn)生很大的值損壞開關(guān)管。至于參考電壓的值,也是根據(jù)電壓尖峰電阻分壓計(jì)算的,需要假定最大可忍受的電壓尖峰值,根據(jù)此值進(jìn)行分壓計(jì)算。
我們這里還是利用上節(jié)的原理圖進(jìn)行講解
160V電壓尖峰演示電路
160V電壓尖峰
根據(jù)上面的原理我們搭建原理圖如圖所示
第二種抑制方案
我們假設(shè)我們能忍受的最大的電壓尖峰為80V,根據(jù)14.4K和100K電阻分壓就可以大概獲得10V,因此我們把10V設(shè)置為最大電壓尖峰的閾值,只要工作時(shí),電壓尖峰的分壓超過10V,我們的電壓尖峰抑制電路開始工作,進(jìn)而抑制電壓尖峰。
電壓尖峰被抑制住到了90V附近
實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,電壓尖峰果然被抑制了,但是和我們?cè)O(shè)計(jì)的80V有點(diǎn)偏差,這個(gè)偏差實(shí)際和我們選擇的控制電路中的運(yùn)放和PMOS管的型號(hào)有很大關(guān)系,運(yùn)放需要找個(gè)高速的運(yùn)放,高速的運(yùn)放能降低控制過程的時(shí)間,讓控制信號(hào)能正常的發(fā)揮作用,判斷一個(gè)運(yùn)放是不是高速運(yùn)放最直接的參數(shù)就是壓擺率SR,通常的單位為有伏每秒(v/s)、伏每毫秒(v/ms)、伏每微秒(v/us),高速運(yùn)放的都是伏每微秒級(jí)別的,我們最開始的仿真使用的運(yùn)放也是個(gè)高速運(yùn)放,壓擺率為1500v/us,但是我們還看到控制的電壓尖峰的與設(shè)計(jì)的還是有偏差,因此我們決定在來個(gè)更狠的運(yùn)放,直接2500v/us,仿真結(jié)果顯示電壓尖峰被抑制到了82V左右,
高速運(yùn)放電壓尖峰被抑制到了82V
但是還和我們的預(yù)設(shè)的電壓尖峰有偏差,不過變小了,偏差的原因現(xiàn)在就不能在換更高高速的運(yùn)放了,因?yàn)槌杀咎吡耍鋵?shí)我們剛才的運(yùn)放的成本就很高了,30多塊一顆,如果各位觀眾老爺是土豪,就當(dāng)我沒說
其實(shí)這個(gè)偏差一部分也是由于這個(gè)PMOS造成的,我們最開始使用的PMOS的導(dǎo)通電阻大概是16.5mΩ,隨后我們換一個(gè)更小的導(dǎo)通的電阻的PMOS,大概是9.6mΩ,我們?cè)賮砜聪路抡娼Y(jié)果,關(guān)斷尖峰大概就是80V了,基本滿足預(yù)期了
關(guān)斷電壓尖峰為80V左右
我們?yōu)槭裁催x擇導(dǎo)通電阻更小的PMOS呢?因?yàn)閷?dǎo)通電阻越小的話,一般就是耐壓低的開關(guān)管(但也不是絕對(duì),也要看管子的工藝了,有的耐壓低的也有大的導(dǎo)通電阻),耐壓低的開關(guān)管,對(duì)應(yīng)的開通閾值更低,只要門極電壓小幅度變化就能導(dǎo)致管子的的阻抗較小的變化。
門極電壓小幅度變化就能導(dǎo)致管子的的阻抗較小的變化不好理解?你可以這樣理解,不論高低壓的管子,他們的最大阻抗認(rèn)為一樣,門極控制電壓最大都為15V,高壓的管子的開通閾值高,低壓的管子的開通閾值低,那么高壓的管子可以調(diào)節(jié)的電壓范圍就比低壓的窄,因?yàn)殚_通的閾值大,開通閾值相對(duì)15V的范圍就小,兩者之差我們記為V,最大阻抗除于前面說的這個(gè)調(diào)節(jié)電壓范圍V,這個(gè)比值是不是耐壓低的管子的更小,因此單位控制電壓變化導(dǎo)致管子的阻抗變化的范圍更小,也可以這樣說,低壓開關(guān)管調(diào)節(jié)的更精細(xì)。
因此選擇低壓并且導(dǎo)通阻抗小的PMOS就能抑制抑制電壓尖峰到我們?cè)O(shè)計(jì)的地方。
至此,我們的第二種電壓尖峰的方案講解完畢,但是該方案也有個(gè)缺點(diǎn),就是會(huì)存在一個(gè)門極振蕩,門極振蕩導(dǎo)致電壓尖峰振蕩的問題,
電壓尖峰抑制振蕩
至于這個(gè)振蕩問題的解決,請(qǐng)聽下回分解!
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原理圖
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