我們是否需要 MOSFET的柵極電阻?它應(yīng)該是什么作用?它應(yīng)該在下拉電阻之前還是之后?
MOS管也可以沒(méi)有柵極電阻的情況下工作,但添加一個(gè)柵極電阻可以防止一些潛在的問(wèn)題。一般為1000 Ω就可以。請(qǐng)參閱下面的電路圖,用于連接 MOSFET 柵極電阻器(下拉電阻器是可選的):
為什么需要柵極電阻?
在晶體管的工作原理中,我們知道MOSFET的柵極到源極,其實(shí)相當(dāng)于有一個(gè)電容器。
電容器的工作原理如下:
當(dāng)電容器充電時(shí),電流流過(guò)它。開(kāi)始時(shí)很多,然后越來(lái)越少。
當(dāng)電容器充滿電時(shí),沒(méi)有電流流過(guò)它。
當(dāng) MOSFET 導(dǎo)通時(shí),其柵源電容已充滿電。因此,沒(méi)有電流流過(guò)柵極。但是,當(dāng)MOSFET導(dǎo)通時(shí),您將有一個(gè)電流為這個(gè)柵源電容充電。因此,在一秒鐘內(nèi),可能會(huì)有很大電流流動(dòng)。
為了確保這個(gè)短脈沖電流對(duì)于我們的單片機(jī)(或連接的任何器件)來(lái)說(shuō)不會(huì)太高,您需要在輸出引腳和MOSFET晶體管的柵極之間添加一個(gè)串聯(lián)的電阻器。
如下圖所示。
怎么選擇電阻值?
電路中比較常用的電阻值是:1000 Ω,但是這取決于我們的電路。我們可以使用電流的歐姆定律計(jì)算從電阻器流過(guò)的最大電流:I = V/R;
例如,在輸出引腳上有5V 單片機(jī)的情況下,1000 Ω為您提供的最大電流為5 mA(STM32引腳最大可以承受的電流高達(dá)20 mA):I = 5V/1000Ω;
如果要快速打開(kāi)和關(guān)閉輸出,請(qǐng)記住,您使用的電阻越高,MOSFET打開(kāi)/關(guān)閉的速度就越慢。
MOSFET 柵極電阻器放置
在很常見(jiàn)的電路中,其實(shí)我們的柵極電阻是與下拉電阻配合使用的,此處我們需要注意,如果將柵極電阻放置在下拉電阻的左側(cè),您將獲得一個(gè)分壓器電路,該電路將降低柵極的電壓:
如果我們選擇的柵極電阻至少比下拉電阻小100倍,那么電壓的降低是如此之小,以至于無(wú)關(guān)緊要。但是,如果它們的值更接近一點(diǎn),則由于下拉電阻與柵極電阻分壓的原因,導(dǎo)致柵極上的電壓將低于引腳電壓。
解決方案是什么?在兩者之間切換位置,以便下拉電阻直接連接到輸出引腳:
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