方波信號直接驅(qū)動場效應(yīng)管
方波信號驅(qū)動場效應(yīng)管：要看方波信號是不是能夠直接驅(qū)動場效應(yīng)管, 那么我們就要先了解場效應(yīng)管的一些特點(diǎn),然后針對場效應(yīng)管的特點(diǎn)去選配方波信號產(chǎn)生電路。
場效應(yīng)管的特點(diǎn)
場效應(yīng)管是一個輸入電阻很高的電壓控制型器件，它可分為結(jié)型場效應(yīng)管( FET )和絕緣柵型場效應(yīng)管( MOSFET ) , 在實(shí)際應(yīng)用中絕緣柵型場效應(yīng)管使用最廣泛,在這里我主要說一下增強(qiáng)型的NMOS場效應(yīng)管,這種類型的管子在實(shí)際應(yīng)用電路中是最為常見的。
對于這種增強(qiáng)型場效應(yīng)管要使它導(dǎo)通一定要在柵極G和源極S之間加一個正向的電壓才可以,也就是說Ugs這個電壓要大于零,并且要有一定的電壓值才能使這個場效應(yīng)管充分導(dǎo)通,元件符號和工作結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。
場效應(yīng)管是一種電壓控制器件，只要前級電路輸出的電壓幅度足夠大，便可以直接驅(qū)動場效應(yīng)管工作，故方波信號的幅度若能夠滿足要求，是可以直接驅(qū)動場效應(yīng)管工作的，若方波信號的幅度較小，則需加一級三極管放大電路來增幅，然后才能驅(qū)動場效應(yīng)管工作。下面我們詳細(xì)介紹一下方波信號驅(qū)動場效應(yīng)管時需要注意的幾個問題。
簡單的場效應(yīng)管開關(guān)電路
場效應(yīng)管是一種電壓控制器件，其直流輸入電阻極高，一般都在吉?dú)W級以上，工作時所需的驅(qū)動電流遠(yuǎn)小于雙極型三極管，但這種器件對驅(qū)動電壓的幅度要求較高；
像8N50、IRF540這類大功率場效應(yīng)管，它們一般約需10V左右的驅(qū)動電壓方能充分飽和導(dǎo)通，即使像AO3401、SI2302這類低開啟電壓的管子，一般也需4～5V的驅(qū)動電壓才能充分飽和，故若想用方波信號直接驅(qū)動場效應(yīng)管工作，其幅度必須能夠滿足驅(qū)動要求。
大功率N溝道場效應(yīng)管IRF540。
若方波發(fā)生器電路的輸出幅度較小，直接驅(qū)動場效應(yīng)管，可能無法使管子飽和導(dǎo)通，加一級三極管放大電路，通過該電路去驅(qū)動場效應(yīng)管工作。
三極管放大電路。
NPN型三極管的供電電壓選用12～15V，場效應(yīng)管的柵極直接接NPN管的集電極，幅度較小的方波信號通過1KΩ電阻加至三極管的基極，這樣三極管的集電極便可以輸出幅度足夠大的信號驅(qū)動場效應(yīng)管工作。
簡單的矩形波發(fā)生器電路。
在用矩形波或方波信號驅(qū)動場效應(yīng)管工作時，不僅對其幅度有要求，一般還要求這些波形的上升沿或下降沿陡直，這樣可以避免場效應(yīng)管較長時間的停留在線性放大區(qū)。
簡單波形發(fā)生器電路其輸出波形的上升沿或下降沿不夠陡直，若用這類信號直接驅(qū)動場效應(yīng)管工作，會使管子較長時間的停留在線性放大區(qū)，此時場效應(yīng)管漏源兩極之間的管壓降會顯著增大，若其漏極負(fù)載電流較大，管子將會發(fā)熱。
555構(gòu)成的矩形波發(fā)生器電路。
NE555是一款用途廣泛的雙極型555時基IC，其工作電壓范圍為5～16V，并且?guī)ж?fù)載能力強(qiáng)，輸出電流及灌入電流皆可達(dá)200mA。
在其外圍接少量的電阻、電容等元件，使其工作于無穩(wěn)態(tài)工作模式，即可產(chǎn)生矩形波及方波等波形。
由于NE555的高頻性能良好，其輸出波形的上升時間及下降時間只有100nS，故NE555構(gòu)成的方波發(fā)生器可以輸出邊沿陡直的方波信號，只要該信號幅度足夠大，即可直接驅(qū)動場效應(yīng)管工作。
NE555驅(qū)動場效應(yīng)管的電路。
NE555與外圍的R1、C1及D1、D2等元件一起組成一個占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器，合理選用外圍元件，本電路即可輸出占空比為50％的方波信號。
為了提高輸出信號的幅度，本電路采用12V直流電源供電，這樣在驅(qū)動BUZ11這類場效應(yīng)管時，其輸出信號幅度不低于11.5V，足可以驅(qū)動場效應(yīng)管使其飽和。
場效應(yīng)管與NE555電路連接時，只要在其柵極接一個數(shù)十～數(shù)百Ω的電阻即可。NE555的輸出端③腳輸出高電平時，其幅度不低于11V，場效應(yīng)管BUZ11飽和導(dǎo)通，其漏極負(fù)載工作；當(dāng)NE555的③腳輸出低電平時，其幅度只有零點(diǎn)幾伏，BUZ11截止，漏極負(fù)載停止工作。
方波信號產(chǎn)生電路
方波信號產(chǎn)生電路可以用分離元件實(shí)現(xiàn)，也可以用集成電路實(shí)現(xiàn)，我們最常用的是一種名叫NE555集成定時器芯片通過外圍的一些電阻和電容構(gòu)成一個方波產(chǎn)生電路，這種芯片的工作電壓范圍比較寬，從1.5伏到16V都可以工作。
為了使NE555芯片的第三腳能夠輸出一定功率的方波驅(qū)動信號，最好給這個芯片加12V伏的電壓，這樣第三腳就可以輸出大約8V的電壓了，當(dāng)輸出高脈沖的時候就可以使場效應(yīng)管充分得到導(dǎo)通。其工作原理圖如下圖所示的那樣。
方波信號直接驅(qū)動場效應(yīng)管的實(shí)際應(yīng)用
方波信號當(dāng)然可以直接驅(qū)動場效應(yīng)管，前提是：
1.方波電壓的幅度必須大于場管導(dǎo)通電壓，保證場管處于開關(guān)狀態(tài)。
2.頻率如果大到GS間結(jié)電容導(dǎo)致方波嚴(yán)重畸變的程度，必須加圖騰柱之類的緩沖驅(qū)動電路，不然場管發(fā)熱嚴(yán)重。
方波信號驅(qū)動場效應(yīng)管的例子在實(shí)際電路中有很多的應(yīng)用。比如在電磁爐中為了使絕緣柵管IGBT工作在振蕩狀態(tài)，那么就需要一個能夠產(chǎn)生方波的電路去直接驅(qū)動絕緣柵管IGBT的柵極G。
在修電瓶車充電器時，所用的振蕩管也是場效應(yīng)管，它是由電源管理芯片UC3842第6引腳輸出PWM波形去驅(qū)動場效應(yīng)管，使它產(chǎn)生振蕩，為高頻變壓器提供高頻脈沖電壓，如下圖所示。
還有就是在變頻器中的六個逆變管絕緣柵管IGBT也是有方波電路直接驅(qū)動的，類似這種電路例子還有很多。
我們通過介紹可以看出，只要方波信號功率達(dá)到使場效應(yīng)管導(dǎo)通的要求，是可以直接驅(qū)動場效應(yīng)管的。
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