mos管驱动电路总结-各类开关电源mos管驱动电路设想详解-KIA MOS管

信息来历：本站　日期：2018-09-20　

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mos管驱动电路设想

在利用mos管驱动电路设想开关电源或马达驱动电路的时辰，大局部人城市斟酌mos的导通电阻，最大电压等，最大电流等，也有良多人仅仅斟酌这些身分。如许的电路或许是能够任务的，但并不是优异的，作为正式的产物设想也是不许可的。

1、mos管品种和布局

mos管是FET的一种(另外一种是JFET)，能够被制构成加强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4品种型，但现实利用的只需加强型的N沟道MOS管和加强型的P沟道mos管，以是凡是提到NMOS，或PMOS指的便是这两种。右图是这两种MOS管的标记。

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至于为甚么不利用耗尽型的MOS管，不倡议寻根究底。对这两种加强型MOS管，比拟常常利用的是NMOS。缘由是导通电阻小且轻易制作。以是开关电源和马达驱动的利用中，普通都用NMOS。上面的先容中，也多以NMOS为主。

在MOS管道理图上能够看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，在驱动理性负载(如马达)，这个二极管很主要。在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片外部凡是是不的。下图是MOS管的机关图，凡是的道理图中都画成右图所示的模样。

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MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，如右图所示。这不是咱们须要的，而是由于制作工艺限定发生的。寄生电容的存在使得在设想或挑选驱动电路的时辰要费事一些，但不方法避免，在MOS管的驱动电路设想时再详细先容。

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2、MOS管导通特征

导通的意义是作为开关，相称于开关闭合。

NMOS的特征，Vgs大于必然的值就会导通，适合用于源极接地时的环境(低端驱动)，只需栅极电压到达4V或10V就能够了。

PMOS的特征，Vgs小于必然的值就会导通，利用与源极接VCC时的环境(高端驱动)。可是，固然PMOS能够很便利地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价钱贵，替代品种少等缘由，在高端驱动中，凡是仍是利用NMOS。

右图是瑞萨2SK3418的Vgs电压和Vds电压的干系图。能够看出小电流时，Vgs到达4V，DS间压降已很小，能够以为导通。

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3、MOS开关管丧失

不论是NMOS仍是PMOS，导通后都有导通电阻存在，因此在DS间流过电流的同时，两头还会有电压(如2SK3418特征图所示)，如许电流就会在这个电阻上耗损能量，这局部耗损的能量叫做导通消耗。挑选导通电阻小的MOS管会减小导通消耗。此刻的小功率MOS管导通电阻普通在几十毫欧摆布，几毫欧的也有。

mos在导通和停止的时辰，必然不是在刹时实现的。MOS两头的电压有一个降落的进程，流过的电流有一个回升的进程，在这段时辰内，MOS管的丧失是电压和电流的乘积，叫做开关丧失。凡是开关丧失比导通丧失大良多，并且开关频次越快，丧失也越大。

下图是MOS管导通时的波形。能够看出，导通刹时电压和电流的乘积很大，构成的丧失也就很大。下降开关时辰，能够减小每次导通时的丧失;下降开关频次，能够减小单元时辰内的开关次数。这两种方法都能够减小开关丧失。

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4、MOS管驱动

跟双极性晶体管比拟，普通以为使MOS管导通不须要电流，只需GS电压高于必然的值，就能够了。这个很轻易做到，可是，咱们还须要速率。

在MOS管的布局中能够看到，在GS，GD之间存在寄生电容，而MOS管的驱动，现实上便是对电容的充放电。对电容的充电须要一个电流，由于对电容充电刹时能够把电容当作短路，以是刹时电流会比拟大。挑选/设想MOS管驱动时第一要注重的是可供给刹时短路电流的巨细。

第二注重的是，遍及用于高端驱动的NMOS，导通时须若是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压(VCC)不异，以是这时辰栅极电压要比VCC大4V或10V。若是在统一个体系里，要获得比VCC大的电压，就要特地的升压电路了。良多马达驱动器都集成了电荷泵，要注重的是应当挑选适合的外接电容，以获得充足的短路电流去驱动MOS管。

上边说的4V或10V是常常利用的MOS管的导通电压，设想时固然须要有必然的余量。并且电压越高，导通速率越快，导通电阻也越小。此刻也有导通电压更小的MOS管用在差别的范畴里，但在12V汽车电子体系里，普通4V导通就够用了。MOS管的驱动电路及其丧失，能够参考Microchip公司AN799 Matching MOSFET Drivers to MOSFETs。报告得很详细，以是不筹算多写了。

5、MOS管利用电路

MOS管最光鲜明显的特征是开关特征好，以是被普遍利用在须要电子开关的电路中，罕见的如开关电源和马达驱动，也有照明调光。这三种利用在各个范畴都有详细的先容，这里就未几写了。

5种常常利用开关电源mos管驱动电路设想剖析

在利用MOSFET设想开关电源时，大局部人城市斟酌MOSFET的导通电阻、最大电压、最大电流。但良多时辰也仅仅斟酌了这些身分，如许的电路或许能够一般任务，但并不是一个好的设想计划。更详尽的，MOSFET还应斟酌自身寄生的参数。对一个肯定的MOSFET，其驱动电路，驱动脚输出的峰值电流，回升速率等，城市影响MOSFET的开关机能。当电源IC与MOS管选定以后，挑选适合的驱动电路来毗连电源IC与MOS管就显得特别主要了。一个好的mos管驱动电路有以下几点请求：

(1)开关管守旧刹时，驱动电路应能供给充足大的充电电流使MOSFET栅源极间电压敏捷回升到所需值，保障开关管能疾速守旧且不存在回升沿的高频振荡。

(2)开关导通时代驱动电路能保障MOSFET栅源极间电压坚持不变且靠得住导通。

(3)关断刹时驱动电路能供给一个尽能够低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压的疾速泄放，保障开关管能疾速关断。

(4)驱动电路布局简略靠得住、消耗小。

(5)按照环境施加断绝。

上面先容几个模块电源中常常利用的mos管驱动电路。

1：当源极输出为高电压时的驱动

当源极输出为高电压的环境时，咱们须要接纳偏置电路到达电路任务的目标，既咱们以源极其参考点，搭建偏置电路，驱动电压在两个电压之间动摇，驱动电压误差由低电压供给。

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图1 源极输出为高电压时的驱动电路

2：电源IC间接驱动mos

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图2 IC间接驱动MOSFET

电源IC间接驱动是咱们最常常利用的驱动体例，同时也是最简略的驱动体例，利用这类驱动体例，应当注重几个参数和这些参数的影响。第一，检查一下电源IC手册，其最大驱动峰值电流，由于差别芯片，驱动才能良多时辰是不一样的。第二，领会一下MOSFET的寄生电容，如图2中C1、C2的值。若是C1、C2的值比拟大，MOS管导通的须要的能量就比拟大，若是电源IC不比拟大的驱动峰值电流，那末管子导通的速率就比拟慢。若是驱动才能缺乏，回升沿能够呈现高频振荡，即便把图2中Rg减小，也不能处理题目! IC驱动才能、MOS寄生电容巨细、MOS管开关速率等身分，都影响驱动电阻阻值的挑选，以是Rg并不能无穷减小。

3：电源IC驱动才能缺乏时

若是挑选MOS管寄生电容比拟大，电源IC外部的驱动才能又缺乏时，须要在驱动电路上加强驱动才能，常利用图腾柱电路增添电源IC驱动才能，

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图3 腾柱驱动MOS

这类驱动电路感化在于，晋升电流供给才能，敏捷实现对栅极输出电容电荷的充电进程。这类拓扑增添了导通所须要的时辰，可是削减了关断时辰，开关管能疾速守旧且避免回升沿的高频振荡。

4：驱动电路加快MOS管关断时辰

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图4 加快MOS关断

关断刹时驱动电路能供给一个尽能够低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压疾速泄放，保障开关管能疾速关断。为使栅源极间电容电压的疾速泄放，常在驱动电阻上并联一个电阻和一个二极管，如图4所示，此中D1常常利用的是快规复二极管。这使关断时辰减小，同时减小关断时的消耗。Rg2是避免关断的时电流过大，把电源IC给烧掉。

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图4-1 改良型加快MOS关断

在第二点先容的图腾柱电路也有加快关断感化。当电源IC的驱动才能充足时，对图 2中电路改良能够加快MOS管关断时辰，获得如图 4所示电路。用三极管来泄放栅源极间电容电压是比拟罕见的。若是Q1的发射极不电阻，当PNP三极管导通时，栅源极间电容短接，到达最短时辰内把电荷放完，最大限制减小关断时的穿插消耗。与图 3拓扑比拟拟，另有一个益处，便是栅源极间电容上的电荷泄放时电流不颠末电源IC，进步了靠得住性。

5：驱动电路加快MOS管关断时辰

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