robomaster-MOS管开关电路-TPCA8122不能快速关断深入研究

一、mos关闭电路知识基础

1、PMOS
PMOS是栅极低电平（Vgs| 2、NMOS
NMOS网格电平极高（Vgs >Vt)导通，低电平断开，可用于控制与电源的导通。NMOS一般来说，源极接在电源负极(低电位)，而栅极接在电源正极。
3、MOS开关损失
NMOS还是PMOS，导通电阻后，电流会在电阻上消耗能量，这部分消耗的能量称为导通损耗。选择导通电阻小的MOS管道会减少导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右，也有几毫欧。

MOS导通和截止时间一定不能在瞬间完成。MOS两端电压下降，流过的电流上升，MOS管道损失是电压和电流的乘积，称为开关损失。通常，开关损失远大于导通损失，开关频率越快，损失越大。
瞬时电压和电流的乘积很大，造成了很大的损失。缩短开关时间可以减少每次导通时的损失；减少开关频率，减少单位时间内的开关次数。这两种方法都可以减少开关损失。
4、MOS开关特性(选择MOS管）
(1)N沟或P沟。MOSFET.在典型的功率应用中，当一个MOSFET当负载连接到干线电压时，接地MOSFET构成低压侧开关。N通道应用于低压侧开关MOSFET，考虑到关闭或导通设备所需的电压。当MOSFET当连接到总线和负载接地时，应使用高压侧开关。P沟通常用于这种拓扑MOSFET，
(2)需要确定mos管道的额定电流，因为导通时会有电流峰值。然后是连续电流模式，类似于电压。然后选择Rds→导通损耗。
(3)确定热要求:需要考虑最坏情况和最好情况，采用最坏的计算结果，留出热要求余量。(热阻、结温等。
5、三极管的正确应用
（1）NPN型三极管适用于射极接头GND集电极连接到负载VCC只要基极电压高于射极电压(此处为)GND）0.7V，即发射结正偏（VBE为正），NPN三极管可以开始导通。
高电平驱动基极NPN型三极管导通(低电平时不导通)；除限流电阻外，基极的设计更好，下拉电阻为10-20k到GND；优点是，①当基极控制电平由高到低时，基极可以更快地降低，NPN三极管能更快更可靠地截止；②系统刚上电时，基极是确定的低电平。
（2）PNP型三极管适用于射极接头VCC集电极连接到负载GND情况。只要基极电压低于射极电压(这里是VCC）0.7V，即发射结反偏（VBE为负），PNP三极管可以开始导通。
低电平驱动基极PNP型三极管导通(高电平时不导通)；除限流电阻外，基极设计更好，连接拉电阻10-20k到VCC；优点是，①当基极控制电平由低变高时，基极可以更快地被拉高，PNP三极管能更快更可靠地截止；②系统刚上电时，基极是确定的高电平。
负载变化可以避免耦合到控制端
为了避免负载变化耦合到控制端(基极Ib或栅极Vgs）精密逻辑器件(如MCU）集电极或漏极应连接负载。
6、MOS开关缓启动电路思路分析：
MOS管缓启动电路的思路很简单，充分利用MOS不要让管道的线性区域MOS管道从截止日期突然跳到饱和，即给予Vgs慢变而不是突变，所以MOS管道在上电过程中相当于可变电阻，可以给负载电容充电
电容器两端的电压不能突变，所以在MOS管道的栅极和源极之间跨接一个电容器。栅极通过电阻或恒流源缓慢放电电容器，而不是简单粗暴的开关接地，使其能够短接地Vgs慢慢变化。
缺点:会有断电延迟。如果时间要求很高，这种电路就不适用了。

二、MOS开关电路设计思路:(电容充放电)
发射机构关闭模块需要添加到主控板上，要求能够通过24V的电压，并且能够实现程控。
因为需要实现机械结构的原因无法使用类似继电器的开关器件，想到了可以用MOS快速关闭。设计了以下电路图。
TPCA8122是一款PMOS，V_dss=40V (完全大于我对24V的要求)、V_gs=10V 所以我用两个10K电阻分压V_gs实际=12V ，可以实现MOS导通和截止。芯片数据:Id=60A,驱动3508电机的电流要求完全足够。
二极管：采用稳压管，稳定电压，实现快速关闭。（一个PMOS管道中会有寄生二极管。二极管的作用是防止源漏端反接。PMOS而言，比起NMOS其优点是其开启电压可为0，而DS电压之间的电压差不大，NMOS导通条件要求VGS大于阈值，这将导致控制电压必须大于所需的电压，并造成不必要的麻烦。）
源极与栅极之间的间接电阻可以起到排放电阻的作用。电容放电。
Rfashe2：，如果没有这个电阻，电路有可能处于不稳定状态，特别是在一上电瞬间初始化，很容易产生噪声，容易引起三极管误动作，特别是对于一些通用的输入/输出口，因此这个电阻其实是偏置电阻，使得没有驱动信号时候基极被拉低，使得电路更加可靠。(一般不超过100K）。(如果这个电阻有问题，可能会MOS管道不能正常关闭)。