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5V_ext为输入,5V_MEAS为输出,请问电路原理是什么,作用是什么?

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分析:输入通过场效应管体二极管到输出,2个三极管组成部分为恒流源结构由于集电极大电阻,假设Q2导通则是为场效应管栅极控制构成体二极管导通,这可使得场效应管应用彻底关闭,为何不直接栅极接输出?假设反接电路会出现什么情况?反接电流经过Q2发射极到R17形成,可导致Q2导通,由于集电极大电阻,设Q2导通则场效应管获得关闭条件,Q1不得电不工作。

查这种场效应管资料,看P沟道有点难受,看N沟道比较形象,P沟道则下方为电源正极,栅极到电源正极短路则场效应管作用彻底关闭,变为体二极管状态,则整个电路不导通,则上面分析正确。场效应管的体二极管的作用一、场效应管的体二极管是什么?[color=var(--pcui-font-color)]
场效应管(尤其是功率MOSFET)的体二极管(Body Diode)是其结构固有的寄生元件。以N沟道MOSFET为例,当源极(S)与衬底(P型硅)短接时,衬底与漏极(N型硅)之间会自然形成PN结,即体二极管。其特性包括:
  • 导通电压:典型值为0.7~1.5V(硅材料),高于肖特基二极管但低于普通整流管。
  • 反向恢复时间:通常在几十纳秒(ns)级别,例如IRF540N的体二极管反向恢复时间约60ns(数据来源:Infineon技术手册)

二、体二极管的核心作用[color=var(--pcui-font-color)]
  • 提供反向电流通路:
在桥式电路或电机驱动中,当MOSFET关断时,体二极管可为感性负载(如电机线圈)的续流电流提供路径,避免高压击穿。例如,电动汽车的逆变器中,体二极管能承受高达100A的瞬时反向电流(参考:TI应用报告SLUA618)。
  • 抑制电压尖峰:
快速开关过程中,体二极管可吸收寄生电感产生的瞬态电压(如Buck电路的振铃现象),保护MOSFET免受损坏。实测数据显示,体二极管可将尖峰电压限制在额定电压的120%以内(数据来源:ON Semiconductor AN-6005)。
  • 同步整流的双向导通:
在DC-DC转换器中,体二极管与MOSFET的主动开关配合,实现高效率能量回馈。例如,同步Buck电路在低边MOSFET关断时,体二极管先导通续流,随后控制器打开MOSFET以降低导通损耗。
三、设计注意事项[color=var(--pcui-font-color)]
  • 效率与发热的权衡:
体二极管的导通损耗较大,高频应用中需通过外部并联肖特基二极管(如MBR0520)降低功耗。
  • 反向恢复问题:
体二极管的电荷存储效应可能导致短路电流,优化驱动时序(如死区时间设置)是关键。例如,SiC MOSFET通过材料改进将反向恢复电荷(Qrr)降至传统硅器件的1/10。
  • 失效模式:
长期承受大反向电流可能导致体二极管退化,需严格遵循器件手册的SOA(安全工作区)参数。
四、扩展阅读:体二极管与普通二极管的对比
特性
体二极管
肖特基二极管

导通压降
0.7~1.5V
0.3~0.5V
反向恢复时间
20~100ns
<10ns
成本
无额外成本
需外置器件
通过上述分析可见,体二极管是MOSFET不可忽视的“双刃剑”,合理利用可提升系统可靠性,但需针对性设计以避免潜在缺陷。
三极管恒流电路利用三极管的电流放大特性和负反馈机制,使输出电流基本不受负载变化、电源波动影响:双管方案(更常见):两个NPN三极管互相钳制,T1作功率输出管,T2作采样控制管。当电流偏大→T2导通更强→拉低T1基极→电流回落;反之亦然,形成负反馈闭环。双NPN恒流源:成本低、可靠性高,恒定电流≈0.7V / R_sample,广泛用于LED驱动等场景。对精度要求不高时,双NPN方案性价比最高;精密场合建议运放+基准源方案。

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