标签：学习 电感 电阻 mos 笔记 硬件 电路 电压 电流
这几天在学习一些基础知识，为下学期上战场做准备.......但是学的很凌乱，也只能自己尝试把这几天学的东西整理成一个系统把。
这几天我初步认识了：直刷电机、无刷电机、双极性电机。mos管驱动电路，开关电路，开关电源，补偿电路，限流电阻，零电阻，磁珠，功率因数矫正电路、环路反馈，buck电路，boost电路............
直刷电机
直流有刷电机是内含电刷装置的将直流电能转换成机械能或将机械能转换成直流电能的旋转电机。
突出来的棒是转子，两边黄和青蓝色的就是电刷（接线在电刷上），屎黄色是换向器。
有刷电机有定子和转子两大部分组成，定子上有磁极（绕组式或永磁式），转子有绕组，通电后，转子上也形成磁场（磁极），定子和转子的磁极之间有一个夹角，在定转子磁场（N极和S极之间）的相互吸引下，使电机旋转。改变电刷的位置，就可以改变定转子磁极夹角（假设以定子的磁极为夹角起始边，转子的磁极为另一边，由转子的磁极指向定子的磁极的方向就是电机的旋转方向）的方向，从而改变电机的旋转方向。
无刷电机
无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。由于无刷直流电机是以自控式运行的，所以不会像变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。
无刷电机采取电子换向，线圈不动，磁极旋转。无刷电机，是使用一套电子设备，通过霍尔元件，感知永磁体磁极的位置，根据这种感知，使用电子线路，适时切换线圈中电流的方向，保证产生正确方向的磁力，来驱动电机。消除了有刷电机的缺点。
两者差别
一.有刷电机便宜一点，无刷贵
二.无刷电机少了电刷，运转摩擦力小，噪音小，低干扰，使用寿命长
三.直流有刷电机控制精度高，响应速度快，运行平稳，制动效果好。
四.有刷电机多由模拟电路控制，而无刷电机多由数字电路控制。
现在讲mos管。力图把mos管讲透!
深度学习MOS管
这是个Nmos管，他在电路中的基本操作是——当输入低电平时，mos管截止不导电；输入高电平是，mos导通。
当PN结N接负，P接正极，这是PN结正偏，此时电场方向向右，电子受力向左。因为N型多子是电子，电子受力于右边向P区运动，在p区与空穴复合，形成电流。而这便是PN结导通的情况。
反之，受力方向向左，电子于左运动不与空穴复合无电流pn结截止状态，PN结不导通。（这就是pn结单向导电性了，二极管也由此诞生）
在两个N区各自引出黑色的金属电极作为漏极和源极 ；再上电，
此时我们会发现，因为PN结的单向导电性，所以内部其实就等效于两个镜面对称的二极管。一个导通一个不导通，所以整体就是不导通的npn区。
可倘若我们再加上一个薄薄的二氧化硅层和金属板并把电线接入金属板上，其目的就是为了让这块区域可以通电。我们把这块区域叫做栅极。再由此上电的时候，金属板上变产生电场
由此便可把P区的少子——电子吸引到栅极，从而达到把空穴赶走而成功地使两个旁边的N区电子相连，形成N沟道，所以N沟道的意思就是两块N型导体之间相连的沟道。
而当形成N沟道的之时，我们便可以把d极s极之间的n沟道看成一个电阻
我们把这个在D极和S极之间的R称之为Rds，因为在栅极所加的电压不够大的时候，p区被电场吸引而到达栅极的电子不够多，是不会形成N沟道的。所以此时Rds电阻无穷大。而所加的Vgs电压够大了，N沟道就形成了，完全形成的时候Rds就已经相对于之前的无穷大要小的许多许多且是一个较为稳定的阻值。而形成过程中Rds就在不停的下降。如下图表示：
..............................................................（我是分割线）...................................
而我们外接电压后，n区域的电子就会流动起来，从半导体内部出去形成电流，此时PN结就不存在了，整个半导体就会导通了。
而且要注意，前面说过栅极是有二氧化硅绝缘层的，也就是说，栅极的输入阻抗会很高，起码万欧姆为单位甚至上亿欧姆，也就是说，栅极几乎不取电流（因为它本身就由绝缘层构成）。
也由此，栅极输入阻抗高，进一步导致，栅极很容易积累电荷，电荷多了容易高压，进而栅极很大可能静电击穿，造成mos管损坏。
.........................................................（我是手动分割线）.............................................................
上边我们讲了Nmos管，接下来我们简单解释一下：
Pmos管
我们之前的Nmos管是一大块的p区域半导体衔接上两块N型半导体而形成主体，而Pmos管正好相反：
pmos管是大区域是N型（正规点：叫 衬底），两个小区域是P型。
我们同样也是在中间部分加上绝缘层，金属板，然后加电压，但注意这个电压是对应着Nmos管相反的电压。
为什么呢？
之前我已做了铺垫，你要在pn结里边导通，必须要让N区域的电子受力方向走向P区域的，这样才能导通。也就是说：我们需要再栅源之间加个反向电压：
这样我们实现了左半边N区域里边的电子走向P区域与p区域的多子（空穴）复合形成电流，也就是说，电子到了P区域了，衬底形成的P沟道反而是空穴类型的沟道，（这也是为什么pmos管的那个箭头是指出去的原因）而且随着电压的不均匀，P沟道是靠近P区域才会变宽。但是右边的没有导通啊。怎么办呢？
向源极和漏极之间再加个反向电压：而且这个反向电压的绝对值要比同样是反向电压的在源极和栅极的那个要大：
这样就能用电势差强行把右边的 打开。（我是这么理解的，假设VDD是VGG两倍，那么VGG的负极肯定是VDD的负极要大，反而是p区域的电子被吸引出来与衬底的电子联通一起往左端的P区域走，因而让右端多出空穴来，从而达到形成空穴类型的p沟道，因此形成一个流出去的电流）（mdgbb这个沟道的形成不就是电容充电过程吗）
所以他的特性曲线是这样的：
mos管的寄生电容
当我们谈论mos管时，有个很讨厌的东西就不得不提起——寄生电容。
大部分的mos管都会有三个寄生电容，而寄生电容的原因是什么呢？一个是材料本身自动引起的，一个是外界电压引起的
1. 势垒电容：功率半导体中，当N型和P型半导体结合后，由于浓度差导致N型半导体的电子会有部分扩散到P型半导体的空穴中，因此在结合面处的两侧会形成空间电荷区（该空间电荷区形成的电场会阻值扩散运动进行，最终使扩散运动达到平衡）；——所以我这里的理解就是上图左边两个都是势垒电容。
2.扩散电容：当外加正向电压时，靠近耗尽层交界面的非平衡少子浓度高，远离非平衡少子浓度低，且浓度自高到底逐渐衰减直到0。当外加正向电压增大时，非平衡少子的浓度增大且浓度梯度也增大，外加电压减小时，变化相反。该现象中电荷积累和释放的过程与电容器充放电过程相同，称为扩散电容。
MOS管的寄生电容，如图C1、C2的值，这个寄生电容越小越好。如果C1、C2的值比较大，MOS管导通的需要的能量就比较大，如果电源IC没有比较大的驱动峰值电流，那么管子导通的速度就比较慢，就达不到想要的效果。
而也因此我们在mos于实际电路中的运用，就得考虑到寄生电容的因素了。
现在我们讨论实际电路的设计咯
mos管实际电路可以用来干嘛？
开关作用，驱动、放大作用，
在此我们要介绍一个泄放电阻的概念：
泄放电阻一般于mos管栅极并联，其目的是泄放mos管二次通电时第一次通电所积累的电荷，以防mos管损坏。
假如没有R2，，第一次mos管导通后关掉电源时，C1所积累的电荷无法被释放，而所存的电荷量积累成电压卡在栅极绝缘层处，所以mos管依旧是导通的。在第二次上电时，电压哗哗上去而再加上第一次所积累的电荷形成的电压，崩的一声两倍电压叠加没准mos管就直接被击穿而损坏了。
而加上R2电阻（这个电阻也叫做下拉电阻，这个电阻一般取值为5-10k）之后，c1上端的电荷就可以顺着R2支路导向地而实现泄放电压的作用了。
因而工程上总结：
MOS管一般都是慢开快关（二极管充电需要时间嘛，充完电才能导通嘛。而放电一般很快嘛，就这么记）。在关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压快速泄放，保证开关管能快速关断。
为使栅源极间电容电压的快速泄放，常在驱动电阻上并联一个电阻和一个二极管，如上图所示，其中VD1常用的是快恢复二极管。这使关断时间减小，同时减小关断时的损耗。R1是防止关断的时电流过大，把电源IC给烧掉。
而其实，上边我给出来的那个就是一个由mos管控制的驱动电路了。
那么什么是驱动电路？
驱动电路就为了使信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。驱动电路，其实质是一个功率放大电路，从而满足负载额定功率使得负载可以正常版工作，从而可以响应微权弱的输入信号。
他不就是个功放电路吗？
但是模电课本上只学了他后边放大这一部分，却没有前边二极管和泄放电阻这些前置准备。
这就是课本和工程之间的差别。
比如这个推挽结构的电路，也是个驱动电路：
当电源IC驱动能力不足时，可用推挽驱动。
这种驱动电路好处是提升电流提供能力，迅速完成对于栅极输入电容电荷的充电过程。这种拓扑增加了导通所需要的时间，但是减少了关断时间，开关管能快速开通且避免上升沿的高频振荡。至于为什么能避免高频振荡，目前我也还没研究.....再看看先..................
Buck电路：
buck电路一般长这样：（电感在二极管右边即靠近输出端）
我们先确定一件事情：buck电路是为了降压而诞生的。
先思考一个问题：如何把12V电压降到5V供一个额定功率是5V的负载工作呢？
或许不少人是这么操作的：（分压）
但不考虑负载还行得通，想想如果负载不一样呢？比如说5k负载并联了，那么并联的就是2.5k的等效，分压就不是了。如果是10k呢？那并联出来的就是10/3 K的电阻了。也不一样了。所以这个方法不行。
什么方法？
有一种斩波的方法：（类似于等效面积）
用开关通断的原理斩断一部分
再把斩断的这部分用滤波（滤波诶，滤波把低电平干掉通高的嘛，那不就是电容了吗）的操作，转化把这些“水”倒在一起：
这就成了我们所需要的5V电压了。
我在这补充一下：第一次开关K导通时，电流是不留过二极管D的，D是为了续流，为什么续流？让电容的存储的电荷在开关K断开时，形成回路把电流传给电感保存，让电感电压升高（分压），以致于负载R所并联在电容C时能够享受到这一部分减小的电压。
而现在大部分情况下，开关用了mos管或三极管导通、截止的原理去代替，而输入的信号是pwm波，这样就很完美地代替了手动的开关了。
Boost电路：
如上图，boost电路长这样。其中三极管是开关的作用。
他和buck就像阴阳双胞胎一样，boost电路专门为了升压而诞生的。
比如如何把5V升压到12V？
一.首先，三极管导通（开关K闭合），电感和三极管形成闭合回路，回路中电流慢慢爬升然后趋于平稳时，电感就充满电了（差不多）；（此时二极管是截止的，因为三极管导通那个二极管正向的节点等同于接地——0V，倘若电容之前有被充满电，“先前断开开关会给电容充电”，那么电容就会放电给负载，也就是说这个电路由二极管砍成了两部分独立的互不干扰的回路）
然后开关断开（三极管截止），之前电感充满电了，电流往右走，又因为电感电流不能突变，故产生电压，让右侧二极管导通。给电容充电了。但也因此，之前电容也有电压给负载供电，再加上这次导来的二次电压，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。
开关电源的一些学习：（12v转5v）
看到这个，是不是很熟悉？
这不就是buck电路变了一下下？？
开关电源有两种形式的：DC-DC电路：
同步整流：
功率MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率MOSFET做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。同步整流式最大可以获得近95%的效率。
异步整流：
异步整流式于下侧开关使用二极管，异步整流式通过上侧晶体管的ON/OFF使电流流向或不流向二极管。（可参考下方链接学习）
在此我还有强调一个东西：
纹波
纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象，因为直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。
在上述的DC-DC电路之中会产生纹波：（就是那个小三角的波形）
我的理解是：当电感和电容滤波之时，一个是不能突变电流，一个是不能突变电压，两个互补，但肯定达不到互相完全对称性的互补，也就是说他们两个特性相合形成稳压之时不可避免地让这个电压不均衡。
那么如何消除纹波呢：
开关电路：
开关电路是指具有“接通”和“断开”两种状态的电路。输入、输出信号具有两种状态的电路就是一种开关电路。逻辑门电路、双稳态触发器也都是开关电路。 开关电路的原理是由开关管和PWM（Pulse Width Modulatioon）控制芯片构成振荡电路，产生高频脉冲。
1. 输入电压Vin则控制三极管开关的开启与闭合动作，当三极管呈开启状态时，负载电流便被阻断，反之，当三极管呈闭合状态时，电流便可以流通。详细的说，当Vin为低电压时，由于基极没有电流，因此集电极亦无电流，致使连接于集电极端的负载亦没有电流，而相当于开关的开启，此时三极管乃胜作于截止(cut off)区。
2. 下图，这种接法和小信号交流放大器的电路非常接近，只是少了一只输出耦合电容器而已。这种接法和正常接法的动作恰好相反，当三极管截止时，负载获能，而当三极管导通时，负载反被切断
3. 在RB电阻上并联一只加速电容器，
当Vin由零电压往上升并开始送电流至基极时，电容器由于无法瞬间充电，故形同短路，然而此时却有瞬间的大电流由电容器流向基极，因此也就加快了开关导通的速度。
稍后，待充电完毕后，电容就形同开路，而不影响三极管的正常工作。一旦输入电压由高准位降回零电压准位时，电容器会在极短的时间内即令基射极接面变成反向偏压，而使三极管开关迅速切断，这是由于电容器的左端原已充电为正电压，因此在输入电压下降的瞬间，电容器两端的电压无法瞬间改变仍将维持于定值，故输入电压的下降立即使基极电压随之而下降，因此令基射极接面成为反向偏压，而迅速令三极管截止。适当的选取加速电容值可使三极管开关的切换时间减低至几十分之微秒以下，大多数的加速电容值约为数百个微微法拉(pF) 。
磁珠：
磁珠（ferrite bead）的主要原料为铁氧体，铁氧体是一种立方晶格结构的亚 铁磁性材料，铁氧体材料为铁镁合金或铁镍合金，它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似，颜色为灰黑色。电磁干扰滤波器中经常使用的一类磁芯就是铁氧体材料，许 多厂商都提供专门用于电磁干扰抑制的铁氧体材料。这种材料的特点是高频损耗非常大，具有很高的导磁率，它可以使电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生 的电容最小。铁氧体材料通常应用于高频情况，因为在低频时它们主要呈现电感特性，使得损耗很小。在高频情况下，它们主要呈现电抗特性并且随频率改变。实际 应用中，铁氧体材料是作为射频电路的高 频衰减器使用的。实际上，铁氧体可以较好的等效于电阻以及电感的并联，低频下电阻被电感短路，高频下电感阻抗变得相当高，以至于电流全部通过电阻。铁氧体 是一个消耗装置，高频能量在上面转化为热能，这是由它的电阻特性决定的。
磁珠通常只适用于高频电 路，因为在低频时，它们基本上是保有电感的完整特性（包含有电阻和抗性分量），因此会造成线路上的些微损失。而在高频时，它基本上只具有抗性分量 （jωL），并且抗性分量会随着频率上升而增加。比如一些RF 电路，PLL，振荡电路，含超高频存储器电路（DDR,SDRAM,RAMBUS 等）都需要在电源输入部分加磁珠。实际上，磁珠是射频能量的高频衰减器。其实，可以将磁珠视为一个电阻并联一个电感。在低频时，电阻被电感「短路」，电流 流往电感；在高频时，电感的高感抗迫使电流流向电阻。本质上，磁珠是一种「耗散装置（dissipative device）」，它会将高频能量转换成热能。因此，在效能上，它只能被当成电阻来解释，而不是电感。
零欧姆：
0欧电阻相当于很窄的电流通路，能够有效地限制环路电流，使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用(0欧电阻也有阻抗)，这点比磁珠强。
0欧电阻的作用如下：
1,在电路中没有任何功能，只是在PCB 上为了调试方便或兼容设计等原因。
2,可以做跳线用，如果某段线路不用，直接补贴该电阻即可（不影响外观）
3,在匹配电路参数不确定的时候，以0ohm代替，实际调试的时候，确定参数，再以具体数值的元件代替。
4,想测某部分电路的耗电流的时候，可以去掉0ohm电阻，接上电流表，这样方便测耗电流。
5,在布线时,如果实在布不过去了,也可以加一个0ohm的电阻(感觉应该是用直插的，不应该是表贴的[luther.gliethttp])
6,在高频信号下，充当电感或电容。（与外部电路特性有关）电感用，主要
是解决EMC问题。（如地与地，电源和IC Pin 间）
7,单点接地（指保护接地、工作接地、直流接地在设备上相互分开,各自成为独立系统。）
高频补偿网络：（学不会呜呜看不懂电子书呜呜呜）
为什么要频率补偿？
百度：
(1)改变电路的稳定性，原型电路可能是绝对或潜在不稳定的，通过频率补偿提高其稳定性，变成绝对稳定
(2） 系统要求获得特定的频率响应，比如展宽带宽....
注意：频率补偿只是对系统的局部频率响应进行微调，它不应该改变整体的频率响应；频率补偿不能恶化原型电路的噪声、失真等设计。
（你再讲什么？我不理解啊，什么鬼，不过这玩意好像和震荡有关...........震荡gay电又不怎么考.......看样子得学学震荡....................）
上边摘自知乎：
https://www.zhihu.com/search?type=content&q=%E9%AB%98%E9%A2%91%E8%A1%A5%E5%81%BF%E7%94%B5%E8%B7%AF
都没听懂..............
我还记得还有一个这样子的：（超前补偿）
他们的特点都是：电容和电阻组合，如何就是什么高频低频补偿了.....................感觉好深呜呜呜我还没学会，先记下来然后后边慢慢学...............................
功率因数校正电路：
功率校正分为有源功率校正和无源功率校正。
功率因数补偿：在上世纪五十年代，已经针对具有感性负载的交流用电器具的电压和电流不同相（图1）从而引起的供电效率低下提出了改进方法（由于感性负载的电流滞后所加电压，由于电压和电流的相位不同使供电线路的负担加重导致供电线路效率下降，这就要求在感性用电器具上并联一个电容器用以调整其该用电器具的电压、电流相位特性，例如：当时要求所使用的40W日光灯必须并联一个4.75μF的电容器）。用电容器并连在感性负载，利用其电容上电流超前电压的特性用以补偿电感上电流滞后电压的特性来使总的特性接近于阻性，从而改善效率低下的方法叫功率因数补偿（交流电的功率因数可以用电源电压与负载电流两者相位角的余弦函数值cosφ表示）。
有源功率校正：
有源功率因数校正是指通过有源电路（主动电路）让输入功率因数提高，控制开关器件让输入电流波形跟随输入电压波形，相对于无源功率因数校正电路（被动电路）通过加电感和电容要复杂一些，功率因数的改善要好些，但成本要高一些，可靠性也会降低。
算了，摆烂了，功率因素校正电路我也没搞明白...................................................................................................555555555555555555555555555555555555555.......................还有过流过压保护等等保护电路，也没搞得很明白.............过一段时间沉淀一下再写保护电路这种知识总结把..................................................摆烂了..................................................
标签：学习,电感,电阻,mos,笔记,硬件,电路,电压,电流 来源： https://blog.csdn.net/qq_52331099/article/details/122470784
本站声明： 1. iCode9 技术分享网（下文简称本站）提供的所有内容，仅供技术学习、探讨和分享； 2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关； 3. 关于本站的所有言论和文字，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关； 4. 本站文章均是网友提供，不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属；如您发现该文章侵犯了您的权益，可联系我们第一时间进行删除； 5. 本站为非盈利性的个人网站，所有内容不会用来进行牟利，也不会利用任何形式的广告来间接获益，纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。