1 簡介
OC門與OD門是分別通過三極管和MOS管搭建,首先來初步了解一下這兩種器件的區別:
1.1 三極管
主要特性
三極管主要分為NPN管和PNP管,兩種都屬于流控型器件。兩種三極管均由三個極構成,分別為基極 b(base)、發射極 e(emitter)、集電極 c(collector)。其電路符號見下:
NPN三極管:Vbe電壓大于導通電壓(一般為0.7V)時,三極管導通;
PNP三極管:Vbe電壓小于導通電壓(一般為0.7V)時,三極管導通。
關鍵參數
Icm 是集電極最大允許電流
三極管工作時,當它的集電極電流超過一定數值時,它的電流放大系數β將下降。為此規定三級電流放大系數β變化不超過允許值時的集電極最大電流稱為Icm。所以在使用中當集電極電流Ic超過Icm時不至于損壞三級管,但會使β值減小,影響電路的工作性能;
Bvceo 是三級管基極開路時,集電極-發射極反向擊穿電壓。
如果在使用中加載集電極與發射極之間的電壓超過這個數值時,將可能使三極管產生很大的集電電流,這種現象叫擊穿。三極管擊穿后會造成永久性損壞或性能下降;
Pcm 是集電極最大允許耗散功率。
三極管在工作時,集電極電流集在集電結上會產生熱量而使三極管發熱。若耗散功率過大,三極管將燒壞。在使用中如果三極管在大于Pcm下長時間工作,將會損壞三極管。需要注意的是大功率的三極管給出的最大允許耗散功率都是在加有一定規格散熱器情況下的參數。使用中一定要注意這一點。
特征頻率 fT 隨著工作頻率的升高,三極管的放大能力將會下降,對應β=1時的頻率fT叫作三極管的特征頻率
電流方向
NPN 是B→E 的電流(IB)控制C→E 的電流(IC),E極電位最低,且正常放大時通常C極電位最高,即 VC > VB > VE
PNP是E→B 的電流(IB)控制 E→C 的電流(IC),E極電位最高,且正常放大時通常C極電位最低,即 VC < VB < VE
1.2 MOS管
主要特性
MOS管主要分為NMOS管和PMOG管,兩種都屬于壓控型器件。兩種MOS管均由三個極構成,分別為源極S(source)、柵極G(Gate)和漏極(Drain)。其電路符號見下:
NMOS管:Vgs電壓大于Vgs(th)=時,NMOS管導通;
PMOS管:Vgs電壓小于Vgs(th)=時,PMOS管導通;
關鍵參數
開啟閾值電壓(Vgsth)
有些MOS管閾值電壓不到1V,MOS管就能開始導通,有的MOS管開啟電壓至少2V。
持續工作電流(Ihold)
MOS管工作時,能持續通過D極和S極間的電流。
柵極和源極之間的最大值(Vgs)
當MOS管開始導通時,這個電壓值較小,當柵極和源極間的電壓值達到一個值時,MOS管才能完全導通。加載這兩端的電壓值也有個極限,不能超過給出的最大值。
最大耐壓值(Vdss)
加載到D極和S極間的最大電壓值。通過MOS管加載到負載上的電壓值,一定要小于最大耐壓值,而且留有足夠的余量。
Vbr擊穿電壓
在G極和S極間的電壓值為0時,在D極和S極間加載電壓,當電壓值達到多少V時,MOS管被擊穿。
導通電阻
它的電阻越小越好,電阻越小,功耗就越小,發熱量就越小。一般為幾十毫歐,小的能達到幾毫歐。
名稱 | 意義 |
---|---|
RGS | 柵源電阻,柵源之間電壓與柵極電流之比 |
IDSS | 零柵壓漏極電流,正溫度系數 |
IGSS | 柵源漏電流,特定的柵源電壓下流過柵極的電流 |
沖擊電流(Idm) :負載啟動的瞬間,可以有很高的沖擊電流,包括浪涌等。這個沖擊電流一般為保持工作電流的4倍。
漏電流 :開啟電壓為0時,MOS管沒導通時,在D極和S極加載電壓時,D極和S極之間會有很小的電流。
開啟時間、上升時間、關斷時間、下降時間 :這4個參數說明MOS管的開速度,MOS管用在高頻信號電路中,這個參數很重要。比如一個頻率為50Khz的PWM波,有高電平和低電平,MOS管需要不停的關閉和打開,如果MOS管導通和關閉速度不夠,這個PWM波不能完整傳輸。
MOS管辨認細節
連線最多的為源極(紅色方框部分),G極比較好辨認。
箭頭指向內為NMOS管,箭頭指向外為PMOS。
NMOS的≥門限電壓時,NMOS導通;PMOS的
≥門限電壓時,NMOS導通。
2 OC門與OD門電路分析
OC門
OC(Open Collector)門又叫 集電極開路門 ,主要針對的是 BJT電路 :
分析 :
INPUT = 0時,Q1截止,Q1的集電極為高,Q2導通,OUTPUT = 0;
INPUT = 1時,Q1導通,Q1的集電極為低,Q2截止,OUTPUT = 1;
OD門
OD(Open Drain)門又叫 漏極開路門 ,主要針對的是 MOS管 :
分析 :
INPUT = 0時,Q3截止,Q3的集電極為高,Q4導通,OUTPUT = 0;
INPUT = 1時,Q3導通,Q3的集電極為低,Q4截止,OUTPUT = 1。
3 OC門與OD門總結
OC門采用的是 三極管 ,OD門采用的是 MOS管 。
都只能輸出 低電平或者高阻態 , 都需要上拉電阻上拉,才能輸出高電平 。
可以通過控制上拉電壓的大小,設置輸出的電壓大小。
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