MOS管驱动电路分析及详解-KIA MOS管

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MOS管驱动电路**

在使用MOS当管道设计开关电源或电机驱动电路时，大多数人会考虑MOS也有很多人只考虑这些因素，比如导通电阻、最大电压、最大电流等。这种电路可能可以工作，但不是很好，不允许作为正式的产品设计。

1、MOS管道类型和结构
MOSFET管是FET一个(另一个)JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P有四种类型的沟或N沟，但实际应用只有增强N沟MOS管道和增强型P沟MOS因此，通常提到管道NMOS，或者PMOS指的是这两种。

至于为什么不使用耗尽型，MOS管道，不建议刨根问底。

对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导电阻小，制造方便。因此，一般用于开关电源和电机驱动的应用NMOS。下面的介绍大多是NMOS为主。

MOS寄生电容存在于管脚的三个管脚之间，这不是我们需要的，而是由于制造过程的限制。寄生电容的存在使得驱动电路的设计或选择更加麻烦，但没有办法避免，稍后会详细介绍。

在MOS从管道原理图可以看出，泄漏极和源极之间有一个寄生二极管。这被称为体二极管，它在驱动感性负载（如电机）时非常重要。顺便说一句，体二极管只是单个的MOS集成电路芯片通常不存在于管道中。

2、MOS管导通特性
导通是指作为开关，相当于开关关闭。

NMOS的特性，Vgs如果大于一定值，则导通，适用于源极接地（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。

PMOS的特性，Vgs如果小于一定值，就会导通，适合源极接VCC情况(高端驱动)。然而，尽管如此PMOS它可以很容易地用作高端驱动，但由于导通电阻大、价格昂贵、替代品种少，通常用于高端驱动NMOS。

3、MOS开关管损失

不管是NMOS还是PMOS，导通后有导通电阻，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，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管驱动

与双极性晶体管相比，一般认为使用MOS只要管道不需要电流，只要GS当电压高于一定值时，就可以了。这样做很容易，但我们仍然需要速度。

在MOS在管的结构中可以看到，GS，GD寄生电容器之间存在，MOS管的驱动，实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流，因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路，所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管道驱动时首先要注意的是瞬时短路电流的大小。

二是高端驱动一般用于高端驱动NMOS，栅极电压大于源极电压。而高端驱动MOS管道导通时源极电压和漏极电压（VCC）因此，此时栅极电压相同VCC大4V或10V。如果在同一个系统中，要得到比较VCC大电压需要一个特殊的升压电路。许多电机驱动器集成了电荷泵，应注意选择合适的外部电容，以获得足够的短路电流驱动MOS管。

上边说的4V或10V是常用的MOS当然，设计管道的导电压需要一定的余量。而且电压越高，导电速度越快，导电阻越小。也有导电压较小的MOS在不同的领域工作，但在12V在汽车电子系统中，4V导通就够了。

5、MOS管应用电路
MOS管道最显著的特点是开关特性好，因此广泛应用于需要电子开关的电路中，如开关电源和电机驱动，以及照明和调光。

MOS驱动，有几个特殊的需求
1、低压应用
当使用5V此时，由于三极管的原因，如果使用传统的图腾柱结构be有0.7V左右压降最终导致实际增加gate上的电压只有4.3V。此时，我们选择标称gate电压4.5V的MOS管道有一定的风险。使用3也会出现同样的问题V或其它低压电源场合。

2.宽电压应用
输入电压不是固定值，它会随着时间或其他因素而变化。这种变化会导致PWM电路提供给MOS管道的驱动电压不稳定。

为了让MOS管在高gate电压安全，很多MOS管道内置稳压管强行限制gate电压振幅值。在这种情况下，当驱动电压超过稳压管的电压时，会造成更大的静态功耗。

同时，如果简单地降低电阻分压的原理gate当输入电压相对较高时，电压，MOS管道工作良好，输入电压降低时gate电压不足导致导通不足，从而增加功耗。

三、双电压应用
在某些控制电路中，逻辑部分使用典型的5V或者3.3V数字电压，电源部分使用12V甚至更高的电压。两个电压连接在一起。

这就提出了使用电路有效控制高压侧的要求MOS管道，同时高压侧MOS管道也将面临1和2中提到的问题。

在这三种情况下，图腾柱结构不能满足输出要求，许多现成的MOS驱动IC，似乎没有gate电压限制结构。