帶電阻負載的簡單電路

 

電源開關feichangzhongyao。tamendecaozuojuedinglechanpindekekaoxinghexiaolv。weilegaishankaiguandianludexingneng，zaigonglvkaiguanzhijianfangzhiyizhiqilaiyizhidianyafengzhi，bingzaikaiguandakaishiyizhidianludianganyinqidezhendang。lianghaodeyizhiqishejikeyidailaigenggaodekekaoxing、更高的效率和更少的電磁幹擾（EMI）。讓我們從一個簡單的電路開始，其中作為開關元件的MOSFET驅動一個8Ω的電阻負載（圖1）。對MOSFET進行少量加熱是完全正常的。如果我們把柵極電位設置為10V
，我們就可以把MOSFET切換到“on”狀態。在這種情況下
，它的內阻很低，元件就像是一根閉合的電線。漏極上的電壓接近0伏。電流流過電阻器和MOSFET。

 

圖1:MOSFET驅動電阻負載。

 

相反地，如果我們在MOSFET的柵極上施加0伏的電壓，組件就會切換到“關閉”狀態。在這種情況下，它的內阻非常高
，就好像電路中沒有元件一樣。電阻器上沒有電流，也沒有電壓。通過對MOSFET施加頻率為1khz的(de)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)，漏(lou)極(ji)輸(shu)出(chu)遵(zun)循(xun)與(yu)柵(zha)極(ji)相(xiang)同(tong)的(de)波(bo)形(xing)，但(dan)具(ju)有(you)相(xiang)位(wei)反(fan)轉(zhuan)。對(dui)於(yu)許(xu)多(duo)類(lei)型(xing)的(de)開(kai)關(guan)設(she)備(bei)，即(ji)使(shi)連(lian)接(jie)到(dao)電(dian)阻(zu)負(fu)載(zai)，也(ye)會(hui)產(chan)生(sheng)輸(shu)出(chu)峰(feng)值(zhi)，其(qi)特(te)征(zheng)是(shi)持(chi)續(xu)時(shi)間(jian)很(hen)短(duan)，如(ru)圖(tu)2所示。這些峰值（約2V）是不危險的，可以減少或消除使用並聯電容器。

 

圖2：漏極上的峰值

 

使用的MOSFET是IRF530（圖3）。讓我們來看看它的絕對最大額定值：

 

VDS:100伏

 

VGS：±20伏

 

連續漏極電流（10 V和TC=25°C下的VGS）：14 A

 

連續漏極電流（10 V和TC=100°C下的VGS）：19 A

 

脈衝漏極電流：56A

 

最大功耗（TC=25°C）：88 W

 

RDS（開）：0.16Ω

 

用MOSFET進行的模擬都包含在它的電學極限之內。

 

圖3:MOSFET IRF530

 

與感應負載相同的電路

 

現在讓我們用感性負載而不是電阻負載來檢查相同的電路（圖4）。感應負載（電動機


、變壓器、線圈等）的存在是非常關鍵的。柵極的每個矩形脈衝對應於漏極上的一個非常高的峰值。這些峰值比以前的寬得多（有幾微秒的長度）
，可以達到幾千伏的電壓。這些電壓尖峰被稱為“感應反彈”。顯然，它們可能對負載和電路造成危險。危險的電壓電弧也可能出現。如果電壓尖峰足夠高，就有可能破壞MOSFET和其他與之相連的元件。為什麼會有這麼大的山峰
？當MOSFET“打開”時
，電流流過電感，情況良好。感應負載儲存了感應能量。當晶體管“關”時

，線圈的電流不能立即改變，仍然有電流流過電感器。這個電流決定了幾分鍾內的電位差很大。但是，請注意
，電路V（漏極）的輸出電壓的平均值為12 V，其RMS值約為168 V。

 

圖4:MOSFET驅動感應負載。

 

我們可以在漏極上看到巨大的電壓尖峰。有時，小線圈的小尖峰並不能破壞元件，但如果MOSFET驅動一個大電機
，破壞的風險非常高。峰值電壓與線圈的電感成正比，如圖5所示。峰值的持續時間以微秒為單位。

 

圖5：峰值電壓與線圈電感成正比。

 

為了降低峰值電壓，一個RC抑製器被應用到MOSFET上
，如圖6所suo示shi。通tong常chang
，緩huan衝chong器qi由you一yi個ge低di值zhi電dian阻zu和he一yi個ge小xiao電dian容rong組zu成cheng。電dian阻zu值zhi必bi須xu與yu電dian感gan器qi的de諧xie振zhen電dian阻zu值zhi相xiang似si。抑yi製zhi器qi的de電dian容rong必bi須xu大da於yu諧xie振zhen電dian路lu的de電dian容rong，但dan必bi須xu足zu夠gou小xiao
，以yi使shi電dian阻zu器qi的de功gong耗hao保bao持chi在zai最zui小xiao。必bi須xu使shi用yong適shi當dang的de方fang程cheng式shi仔zai細xi計ji算suanR（減速）和C（減速）的值。

 

圖6：典型的RC抑製器

 

現在峰值電壓已經從3000伏下降到70伏左右，從電子元件的危險角度來看是無害的。如果負載隻有電阻，則不需要RC抑製器。圖7顯示了另一個使用鉗位齊納二極管的示意圖。

 

圖7：鉗位齊納二極管

 

在這種情況下，峰值也會降低。在某些情況下
，在某些頻率下
，可能會出現低振蕩（圖8）。在這種情況下
，隻需將一個小電容並聯在齊納二極管上就足夠了。

 

圖8:MOSFET漏極上約56khz的振蕩

 

 

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