MOS管驅(qū)動(dòng)電路總結(jié)

1、MOS驅(qū)動(dòng)電路總結(jié)在使用MO管設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源或者馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)候， 大部分人都會(huì) 考慮MO導(dǎo)通電阻，最大電壓等，最大電流等，也有很多人僅僅考 慮這些因素。這樣的電路也許是可以工作的，但并不是優(yōu)秀的，作為 正式的產(chǎn)品設(shè)計(jì)也是不允許的。下面是我對(duì)MOSFET MOSFET動(dòng)電路基礎(chǔ)的一點(diǎn)總結(jié)，其中參考 了一些資料，非全部原創(chuàng)。包括 MOSS的介紹，特性，驅(qū)動(dòng)以及應(yīng)用 電路。1, MOST種類和結(jié)構(gòu)MOSFE借是FET的一種（另一種是JFET）,可以被制造成增強(qiáng)型或耗盡型，P溝道或N溝道共4種類型，但實(shí)際應(yīng)用的只有增強(qiáng)型的 N 溝道MO翦和增強(qiáng)型的P溝道MO翦，所以通常提到NMOS者PMOS 指的就

2、是這兩種。至于為什么不使用耗盡型的 MOST,不建議刨根問(wèn)底。對(duì)于這兩種增強(qiáng)型 MO磨，比較常用的是NMOS原因是導(dǎo)通電阻小， 且容易制造。所以開(kāi)關(guān)電源和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用中，一般都用 NMOS 下面的介紹中，也多以NMO&主。MOS管的三個(gè)管腳之間有寄生電容存在，這不是我們需要的，而是 由于制造工藝限制產(chǎn)生的。寄生電容的存在使得在設(shè)計(jì)或選擇驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)候要麻煩一些，但沒(méi)有辦法避免，后邊再詳細(xì)介紹。在MO管原理圖上可以看到，漏極和源極之間有一個(gè)寄生二極管。這個(gè)叫體二極管，在驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載（如馬達(dá)），這個(gè)二極管很重要。順便說(shuō)一句，體二極管只在單個(gè)的MO管中存在，在集成電路芯片內(nèi) 部通常是沒(méi)有的

3、。2, MOS導(dǎo)通特性導(dǎo)通的意思是作為開(kāi)關(guān)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合。NMOS勺特性，Vgs大于一定的值就會(huì)導(dǎo)通，適合用于源極接地時(shí)的 情況（低端驅(qū)動(dòng)），只要柵極電壓達(dá)到4V或10V就可以了。PMOS勺特性，Vgs小于一定的值就會(huì)導(dǎo)通，適合用于源極接 VCCM 的情況（高端驅(qū)動(dòng)）。但是，雖然PMOSI以很方便地用作高端驅(qū)動(dòng)， 但由于導(dǎo)通電阻大，價(jià)格貴，替換種類少等原因，在高端驅(qū)動(dòng)中，通 常還是使用NMOS3, MOSF關(guān)管損失不管是NMO%是PMOS導(dǎo)通后都有導(dǎo)通電阻存在，這樣電流就會(huì) 在這個(gè)電阻上消耗能量，這部分消耗的能量叫做導(dǎo)通損耗。 選擇導(dǎo)通 電阻小的MO管會(huì)減小導(dǎo)通損耗?，F(xiàn)在的小功率MO管導(dǎo)通電

4、阻一般 在幾十毫歐左右，幾毫歐的也有。MOS在導(dǎo)通和截止的時(shí)候，一定不是在瞬間完成的MOS兩端的電壓有一個(gè)下降的過(guò)程，流過(guò)的電流有一個(gè)上升的過(guò)程，在這段時(shí)間內(nèi), MO翦的損失是電壓和電流的乘積，叫做開(kāi)關(guān)損失。通常開(kāi)關(guān)損失比 導(dǎo)通損失大得多，而且開(kāi)關(guān)頻率越快，損失也越大。導(dǎo)通瞬間電壓和電流的乘積很大，造成的損失也就很大?？s短開(kāi)關(guān) 時(shí)間，可以減小每次導(dǎo)通時(shí)的損失；降低開(kāi)關(guān)頻率，可以減小單位時(shí) 間內(nèi)的開(kāi)關(guān)次數(shù)。這兩種辦法都可以減小開(kāi)關(guān)損失。4, MOS驅(qū)動(dòng)跟雙極性晶體管相比，一般認(rèn)為使MO管導(dǎo)通不需要電流，只要GS 電壓高于一定的值，就可以了。這個(gè)很容易做到，但是，我們還需要 速度。在MO管的結(jié)構(gòu)中

5、可以看到，在 GS G乏間存在寄生電容，而 MOS 管的驅(qū)動(dòng)，實(shí)際上就是對(duì)電容的充放電。對(duì)電容的充電需要一個(gè)電流， 因?yàn)閷?duì)電容充電瞬間可以把電容看成短路，所以瞬間電流會(huì)比較大。選擇/設(shè)計(jì)MOS管驅(qū)動(dòng)時(shí)第一要注意的是可提供瞬間短路電流的大 小。第二注意的是，普遍用于高端驅(qū)動(dòng)的NMOS導(dǎo)通時(shí)需要是柵極電壓 大于源極電壓。而高端驅(qū)動(dòng)的MOS管導(dǎo)通時(shí)源極電壓與漏極電壓(VCC相同，所以這時(shí)柵極電壓要比 VC決4V或10V。如果在同一 個(gè)系統(tǒng)里，要得到比VC決的電壓，就要專門(mén)的升壓電路了。很多馬 達(dá)驅(qū)動(dòng)器都集成了電荷泵，要注意的是應(yīng)該選擇合適的外接電容， 以得到足夠的短路電流去驅(qū)動(dòng) MO管上邊說(shuō)的4V或

6、10V是常用的MOSf的導(dǎo)通電壓，設(shè)計(jì)時(shí)當(dāng)然需要有一定的余量。而且電壓越高，導(dǎo)通速度越快，導(dǎo)通電阻也越小?，F(xiàn)在也有導(dǎo)通電壓更小的 MO管用在不同的領(lǐng)域里，但在12V汽車電子 系統(tǒng)里，一般4V導(dǎo)通就夠用了。MOS管的驅(qū)動(dòng)電路及其損失，可以參考Microchip 公司的 AN799Matching MOSFET Drivers to MOSFETs。講述得很詳細(xì)，所以不打算 多寫(xiě)了。5, MOST應(yīng)用電路MOS管最顯著的特性是開(kāi)關(guān)特性好，所以被廣泛應(yīng)用在需要電子開(kāi) 關(guān)的電路中，常見(jiàn)的如開(kāi)關(guān)電源和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，也有照明調(diào)光。這三種應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域都有詳細(xì)的介紹，這里暫時(shí)不多寫(xiě)了。以后有時(shí)間再總結(jié)問(wèn)題提出：

7、現(xiàn)在的MOS1區(qū)動(dòng)，有幾個(gè)特別的需求，1,低壓應(yīng)用當(dāng)使用5V電源，這時(shí)候如果使用傳統(tǒng)的圖騰柱結(jié)構(gòu)，由于三極管的be有0.7V左右的壓降，導(dǎo)致實(shí)際最終加在gate上的電壓只有4.3V。這時(shí)候，我們選用標(biāo)稱gate電壓4.5V的MOSf就存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。同樣的問(wèn)題也發(fā)生在使用3V或者其他低壓電源的場(chǎng)合2, 寬電壓應(yīng)用輸入電壓并不是一個(gè)固定值，它會(huì)隨著時(shí)間或者其他因素而變動(dòng)。這 個(gè)變動(dòng)導(dǎo)致PW阿路提供給MOSt的驅(qū)動(dòng)電壓是不穩(wěn)定的。為了讓MO醇在高gate電壓下安全，很多MOST內(nèi)置了穩(wěn)壓管強(qiáng)行 限制gate電壓的幅值。在這種情況下，當(dāng)提供的驅(qū)動(dòng)電壓超過(guò)穩(wěn)壓 管的電壓，就會(huì)引起較大的靜態(tài)功耗。同時(shí)，

8、如果簡(jiǎn)單的用電阻分壓的原理降低 gate電壓，就會(huì)出現(xiàn)輸入 電壓比較高的時(shí)候，MO晞工作良好，而輸入電壓降低的時(shí)候 gate 電壓不足，引起導(dǎo)通不夠徹底，從而增加功耗。3, 雙電壓應(yīng)用在一些控制電路中，邏輯部分使用典型的5V或者3.3V數(shù)字電壓，而 功率部分使用12V甚至更高的電壓。兩個(gè)電壓采用共地方式連接。這就提出一個(gè)要求，需要使用一個(gè)電路，讓低壓側(cè)能夠有效的控制高 壓側(cè)的MO管，同時(shí)高壓側(cè)的MO管也同樣會(huì)面對(duì)1和2中提到的問(wèn) 題。MOS在這三種情況下，圖騰柱結(jié)構(gòu)無(wú)法滿足輸出要求，而很多現(xiàn)成的 驅(qū)動(dòng)IC,似乎也沒(méi)有包含gate電壓限制的結(jié)構(gòu)。于是我設(shè)計(jì)了一個(gè)相對(duì)通用的電路來(lái)滿足這三種需求電路

9、圖如下:VhGgNMOSGND圖1用于NMOS驅(qū)動(dòng)電路Vh圖2用于PMOS勺驅(qū)動(dòng)電路這里我只針對(duì)NMO驅(qū)動(dòng)電路做一個(gè)簡(jiǎn)單分析：VI和Vh分別是低端和局端的電源，兩個(gè)電壓可以是相同的，但是VI 不應(yīng)該超過(guò)Vh。Q1和Q2組成了一個(gè)反置的圖騰柱，用來(lái)實(shí)現(xiàn)隔離，同時(shí)確保兩只驅(qū) 動(dòng)管Q3和Q4不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通。R2和R3提供了 PWM壓基準(zhǔn)，通過(guò)改變這個(gè)基準(zhǔn)，可以讓電路工作 在PWM!號(hào)波形比較陡直的位置。Q3和Q4用來(lái)提供驅(qū)動(dòng)電流，由于導(dǎo)通的時(shí)候， Q3和Q4相對(duì)Vh和 GN虛低都只有一個(gè)Vce的壓降，這個(gè)壓降通常只有 0.3V左右，大 大低于0.7V的Vce。R5和R6是反饋電阻，用于對(duì)gate電壓進(jìn)行采樣，采樣后的電壓通 過(guò)Q5對(duì)Q1和Q2的基極產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)烈的負(fù)反饋，從而把gate電壓限 制在一個(gè)有限的數(shù)值。這個(gè)數(shù)值可以通過(guò)R5和R6來(lái)調(diào)節(jié)。最后，R1提供了對(duì)Q3和Q4的基極電流限制，R4提供了對(duì)MO管的 gate電流限制，也就是 Q3和Q4的Ice的限制。必要的時(shí)候可以在 R4上面并聯(lián)加速電