MOS和IGBT的区别讲解 1

MOS管即MOSFET，中文全称是金属-氧化物半导体场效应晶体管，由于这种场效应管的栅极被绝缘层隔离，所以又叫绝缘栅场效应管。
MOSFET又可分为N沟耗尽型和增强型；P沟耗尽型和增强型四大类。

MOS晶体管种类与电路符号：有的MOSFET内部会有个二极管，这是体二极管，或者叫寄生二极管、续流二极管。

关于寄生二极管的作用，有两种解释：

1、MOSFET的寄生二极管，作用是防止VDS过压的情况下，烧坏MOS管，因为在过压对MOS管造成破坏之前，二极管先反向击穿，将大电流直接到地，从而避免MOS管被烧坏。
2、防止MOS管的源极和漏极反接时烧坏MOS管，也可以在电路有反向感生电压时，为反向感生电压提供通路，避免反向感生电压击穿MOS管。可以理解为电感提供续流回路
MOSFET具有输入阻抗高、开关速度快、热稳定性好、电压控制电流等特性，在电路中，可以用作放大器、电子开关等用途。

耗尽型和增强型

一、指代不同

1、耗尽型：即在栅极偏压时就能够导电的器件。

2、增强型：即在栅极偏压时是不导电的器件，也就是只有当栅极电压的大小大于其阈值电压时才能出现导电沟道的场效应晶体管。

二、特点不同

1、耗尽型：场效应管的源极和漏极在结构上是对称的，可以互换使用，耗尽型MOS管的栅——源电压可正可负。因此，使用场效应管比晶体管灵活。

2、增强型：增强型的原始沟道较窄、掺杂浓度较低，使得在栅电压为0时沟道即被夹断，只有加上正栅偏压 时才产生沟道而导电；输出伏安特性仍然为饱和特性。

三、原理不同

1、耗尽型：当VGS=0时即形成沟道，加上正确的VGS时，能使多数载流子流出沟道，因而“耗尽”了载流子，使管子转向截止。

2、增强型：当VGS=0时管子是呈截止状态，加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道。

新能源汽车旋转变压器驱动电路讲解（最终）

大家好！我是张飞实战电子的郭嘉老师，这篇文章聊一聊新能源汽车旋转变压器驱动电路讲解最终篇。

旋变器驱动电路总结

图（1）  旋变解码芯片AD2S1210的典型电路

由于旋变器的输入信号要求，激励缓冲器必须提供高达 200mA 的单端电流。图 1 所示的缓冲电路不仅提供电流驱动能力，而且提供 AD2S1210 激励输出信号的增益。本电路说明性能要求及推荐的激励缓冲拓扑结构，典型旋变器的输入电阻在100 Ω 至 200 Ω 之间，初级线圈应利用 7 V rms 的电压驱动。该旋变解码芯片支持 3.15 V p-p ±27%范围的输入信号。AD2S1210的额定频率范围为 2 kHz 至 20 kHz。采用 Type II 跟踪环路跟踪输入信号，并将正弦和余弦输入端的信息转换为输入角度和速度所对应的数字量。该器件的额定最大跟踪速率为 3,125rps。

AD2S1210 采用 5 V 电源供电，输出缓冲电路要求 12 V 电源（图1所示），以便向旋变器提供所需的差分信号幅度。

图 1 所示为 AD2S1210、AD8662 和相关电路的原理图，其中包括一个推挽输出级，它能够向旋变器提供所需的电源。本电路的优势之一是当不存在信号时，输出晶体管只需要少量静态电流。AD2S1210 的激励输出通常在EXC和/EXC输出端提供 3.6 Vp-p正弦信号，这将产生一个 7.2 V p-p差分信号。汽车旋变器的典型转换比为 0.286。因此，如果将一个单位增益缓冲器配合 AD2S1210 使用，则旋变器输出的幅度约为差分2 V p-p。这种信号的幅度不足以满足 AD2S1210 的输入幅度要求。理想情况下，正弦和余弦输入应具有差分 3.15 V p-p 的幅度，因此缓冲器级应提供约 1.5 的增益。

图 1 所示激励缓冲器的增益通过电阻 R1 和 R2 设置。在电路测试期间，R1 和 R2 电阻的值分别为 10 kΩ 和 15.4 kΩ，对应的增益为 1.54。电阻 R3 和 R4 设置放大器的共模电压 VCM(2) = +3.75 V。激励输出的共模电压 VCM(1) = +2.5 V（中间电源电压），差分电压VPP(1)=3.6V。因此，缓冲器输出共模电压 VCM(OUT)约为+5.7 V（+12 V 电源的大约一半）,VPP(out)=5.54V。

2.2 kΩ 电阻为推挽电路输入端的二极管 D1、D2 提供偏置电流，并确立该侧的静态电流。D1 和 Q1 上的电压(VBE)应保持一致，D2 和 Q2 上的电压(VBE)应保持一致。3.3 Ω 电阻和 4.7 Ω 电阻上的电压也应保持一致。选择运算放大器 AD8662 是为了满足推挽输出级的驱动要求。旋变器和 RDC 转换器往往用于工况比较差环境中，因此一般需要能够在扩展温度范围（−40°C 至+125°C）工作的器件。该运放应提供 2 MHz 以上的带宽，输入失调电压应小于 1 mV。注意不得在 0 V 附近让信号引入失真，因为该失真可能无法被旋变器本身滤除。确保无失真的方法是设置输出晶体管的偏置，使得过零时仍然有足够的电流来维持线性。

由于所选的拓扑结构可以采用单电源供电，因此针对缓冲器选择的运放也应当能够采用单供电轨供电。AD8662 采用+5 V 至+16 V 的单电源供电，提供轨到轨输出，因而是理想的选择。电容C1 与电阻R2 并联形成一个低通滤波器，用来滤除EXC和/EXC输出上可能存在的任何噪声。应谨慎选择此滤波器的截止频率，确保滤波器所引起的载波相移不超过AD2S1210 的锁相范围。注意，电容C1 不是必需的，因为旋变器可以滤除AD2S1210 激励输出中的高频成分。应当注意，在电路验证过程中，旋变器的输出直接连接到AD2S1210 输入。客户应用中经常会使用其它调整电阻和/或无源 RC 滤波器。在 AD2S1210 之前可以使用其它无源器件，但应注意不要超过数据手册规定的 AD2S1210 最大锁相范围。外

部无源器件可能会导致通道间幅度不匹配误差，这会直接转化为位置误差。因此，信号路径中推荐使用至少 1%容差的电阻和 5%容差的电容。

图 4.1 所示为 70°角时采集到的 12 位角度精度码：

12 位角度精度码直方图，70°角，10,000 次采样

图 4. 2 位角度精度码直方图，70°角，10,000 次采样

所示为 16 位角度精度码直方图。

16 位角度精度码直方图，70°角，10,000 次采样

图 4.3 所示为 100 rps 旋转速率和 16 位分辨率设置时的速度输出码直方图。

16 位速度输出码直方图，100 rps，10,000 次采样

MOS和IGBT的区别讲解 2

什么是 IGBT？ 

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极 型晶体管，是由晶体三极管和 MOS 管组成的复合型半导体器 件。IGBT 作为新型电子半导体器件，具有输入阻抗高，电压控制 功耗低，控制电路简单，耐高压，承受电流大等特性，在各 种电子电路中获得极广泛的应用。

IGBT 的电路符号至今并未统一，画原理图时一般是借用三极 管、MOS 管的符号，这时可以从原理图上标注的型号来判断 是 IGBT 还是 MOS 管。 同时还要注意 IGBT 有没有体二极管，图上没有标出并不表 示一定没有，除非官方资料有特别说明，否则这个二极管都 是存在的。

IGBT 内部的体二极管并非寄生的，而是为了保护 IGBT 脆弱 的反向耐压而特别设置的，又称为 FWD（续流二极管）。 判断 IGBT 内部是否有体二极管也并不困难，可以用万用表 测量 IGBT 的 C 极和 E 极，如果 IGBT 是好的，C、E 两极测得 电阻值无穷大，则说明 IGBT 没有体二极管。 IGBT 非常适合应用于如交流电机、变频器、开关电源、照明 电路、牵引传动等领域。

IGBT 的理想等效电路如下图所示，IGBT 实际就是 MOSFET 和 晶体管三极管的组合，MOSFET 存在高压时导通电阻高的缺 点，但 IGBT 克服了这一缺点，在高压时 IGBT 仍具有较低的 导通电阻。

另外，相似功率容量的 IGBT 和 MOSFET，IGBT 的速度可能会 慢于 MOSFET，因为 IGBT 存在关断拖尾时间，由于 IGBT 关断 拖尾时间长，死区时间也要加长，从而会影响开关频率。 选择 MOS 管还是 IGBT？

在电路中，选用 MOS 管作为功率开关管还是选择 IGBT 管， 这是工程师常遇到的问题，如果从系统的电压、电流、切换 功率等因素作为考虑，可以总结出以下几点：

也可从下图看出两者使用的条件，阴影部分区域表示 MOSFET 和 IGBT 都可以选用，“？”表示当前工艺还无法达到的水 平。

总的来说，MOSFET 优点是高频特性好，可以工作频率可以达 到几百 kHz、上 MHz，缺点是导通电阻大在高压大电流场合 功耗较大；而 IGBT 在低频及较大功率场合下表现卓越，其 导通电阻小，耐压高。 

MOSFET 应用于开关电源、镇流器、高频感应加热、高频逆变 焊机、通信电源等等高频电源领域；IGBT 集中应用于焊机、 逆变器、变频器、电镀电解电源、超音频感应加热等领域。

MOS和IGBT的区别讲解 3-栅极电阻选型测试（大功率）

一、实验仪器及硬件 

1、罗氏线圈电流探头：

2、多通道示波器及高压差分探头：

3、手工绕制的空心电感：

二、双脉冲测试实验台 

但是对于开发电力电子装置的工程师，无须专门搭建测试平台，直接使用正在开发中的变流 器即可。在该平台上得到的信息可以充分反映变流器的实际情况。

三、实验前的计算 

我们以 FF1000R17IE4 为被测对象，做一次计算：

555搭建的的鱼缸水温自动控制器

一、常规基本设计法

设计一个鱼缸水温自动控制器，让家里养的具有观赏价值的热带鱼安全过冬，我们该如何去做呢?下面将以此为例介绍电路设计流程。电路设计以555时基集成电路为核心，进行多种扩展。

(1)考虑鱼缸水温自动控制器的设计目的 对于具有观赏价值的热带鱼，为使它们安全过冬，需要对鱼缸水温进行监测，并实现自动加温，从而使得水温保持在26℃左右。在设计中要求自动加热控制器运行稳定、可靠性好，而且结构尽可能简单。

(2)提出鱼缸水温自动控制器设计任务思路和基本要求并进行元器件选择

1、设计任务思路和基本要求  热带鱼缸水温自动控制器通过使用负温度系数热敏电阻器作为感温探头，将温度变化转换为电压值，然后通过555定时器根据电压参数变化通过加热器对鱼缸内的水自动加热，从而使鱼缸水温保持在26℃左右

2、主要元器件选择   IC集成块选用NE555时基集成电路;电源需要采用220V整流得到12V直流电压，在这里我们选择4148型硅整流二极管用于整流电路;温度感温头Rt选用常温下的470Ω MF51型负温度系数热敏电阻器;控制继电器K选用工作电压12V的 JZC-22F小型中功率电磁继电器。计算出各个元件参数。

(3)画出鱼缸水温自动控制器单元设计模块

1、电路设计简单原理构思  220V电压通过二极管整流、电容器滤波后，给电路的控制部分提供了约12V的电压。555时基电路接成单稳态触发器(使用2端)。设控制温度为26℃，通过调节电位器RP使得负温度系数的热敏电阻达到使用要求。当温度低于26℃，Rt阻值升高，555时基电路输出高电平控制继电器K导通，触点吸合加热管开始加热，直到温度恢复到26℃时，Rt阻值变小，555时基电路输出低电平，K继电器断开，触点断开，加热停止。

2、电路设计原理框图

（4）对鱼缸水温自动控制器进行设计

1、查找NE555资料，见第一集或第一章（已经讲过）

2、设计鱼缸水温自动控制器电路原理图

   按照NE555芯片功能，再加上上述的电源电路和感温检测电路、加热执行电路，组成了我们需要设计的鱼缸水温自动控制器电路，如下图所示

鱼缸水温自动控制器电路原理图

3、鱼缸水温自动控制器电路设计工作原理分析    220V电源电压通过二极管VD2桥式整流、电容器C2滤波后，给电路的控制部分提供了约12V的电压。555时基电路接成单稳态触发器，暂态为11s（1.1R2*C1）。

设控制温度为26℃，通过调节电位器RP使得RP+Rt=2R,，Rt为负温度系数的热敏电阻。当温度低于26℃时，Rt阻值升高，555时基电路的2脚为低电平，则3脚由低电平输出变为高电平输出，继电器K导通，触点吸合，加热管开始加热，直到温度恢复到26℃时，Rt阻值变小，555时基电路的2脚处于高电平，3脚输出低电平，继电器断开，触点断开，加热停止。

4、电路元件参数计算    电路元件的参数计算是一件很麻烦的事，并且实际计算出的数值在电路中可能不适用，还要根据经验选取。