两种器件的工作原理差异
三极管属于电流驱动型器件,基极必须持续有电流才能维持导通状态。它导通后会有一个比较固定的压降,通常在0.2V到0.7V之间,这个压降和流过的电流大小关系不大。当电流比较大时,三极管上的损耗就会相应增加。
MOS管则是电压驱动型器件,它的输入阻抗很高,驱动本身消耗的电流很小。导通时表现为一个电阻,电流通过产生的压降等于电流乘以这个电阻值。如今低压MOS管的工艺已经可以把导通电阻做到非常低的水平。
实际应用中的效率对比
以驱动一台5V、2A的直流电机为例,两种方案的表现差异比较明显:
如果采用三极管搭建H桥驱动电路,由于存在导通压降,器件自身消耗的功率大约为3.6W,电机获得10W功率,整体效率在73%左右。
而采用导通电阻较低的MOS管方案,器件自身消耗的功率大约0.8W,整体效率可以超过92%。两者相比,MOS管方案效率高出接近19个百分点。这意味着同样的输入功率下,更多电能被用来驱动水泵喷淋,而不是变成热量散失在机器内部。
洗碗机应用的特殊要求
洗碗机的水泵需要在高温高湿的密闭环境中工作,这对电路板的散热能力有要求,也对功率器件的热稳定性带来考验。MOS管具有正温度系数特性,多个管子并联使用时能够自动均衡电流,这一点比三极管有优势。
另外,现在洗碗机普遍采用正弦波调节等方式驱动电机,调制频率通常在20kHz左右。MOS管的开关速度能够较好地匹配这个频率需求,实现比较平稳的调速,这也是三极管不太容易做到的。