MOS及MOS驅(qū)動(dòng)電路基礎(chǔ)總結(jié)

1、mos及mos驅(qū)動(dòng)電路基礎(chǔ)總結(jié)在用法mos管設(shè)計(jì)或者馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，大部分人都會(huì)考慮mos管的導(dǎo)通、最大、最大等，也有無(wú)數(shù)人僅僅考慮這些因素。這樣的電路大概是可以工作的，但并不是優(yōu)秀的，作為官方的產(chǎn)品設(shè)計(jì)也是不允許的。下面是我對(duì)mos及mos驅(qū)動(dòng)電路基礎(chǔ)的一點(diǎn)總結(jié)，其中參考了一些資料。包括mos管的介紹、特性、驅(qū)動(dòng)以及應(yīng)用電路。管fet的一種(另一種是jeft)，可以被創(chuàng)造成增加型或耗盡型，p溝道或n溝道共4種類(lèi)型，但實(shí)際應(yīng)用的惟獨(dú)增加型的n溝道m(xù)os管和增加型的p溝道m(xù)os管，所以通常提到的nmos，或者pmos就是指這兩種。至于為什么不適用號(hào)耗盡型的mos管，不建議刨根問(wèn)底。對(duì)于這兩種增加

2、型mos管，比較常用的是nmos。緣由是導(dǎo)通電阻小，且簡(jiǎn)單創(chuàng)造。所以開(kāi)關(guān)電源和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用中，普通都用nmos，下面的介紹中，也多以nmos為主。mos管的三個(gè)管教之間有寄生存在，這不是我們需要的，而是因?yàn)閯?chuàng)造工藝限制產(chǎn)生的，寄生電容的存在使得在設(shè)計(jì)或挑選驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)候要棘手一些，但沒(méi)有方法避開(kāi)，后邊再具體介紹。在mos管原理圖上可以看到漏極和源極之間有一個(gè)寄生，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mos管中存在，在芯片內(nèi)部通常是沒(méi)有的。mos管導(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的特性，vgs大于一定的值就會(huì)導(dǎo)通，適用

3、于源極接地的狀況(低端驅(qū)動(dòng))，只要柵極電壓達(dá)到4v或10v就可以了。pmos的特性，vgs小于一定的值就會(huì)導(dǎo)通，適用于源極接vcc的狀況(高端驅(qū)動(dòng))。但是，雖然pmos可以很便利的用作高端驅(qū)動(dòng)，但因?yàn)閷?dǎo)通電阻大，價(jià)格貴，替換種類(lèi)少等緣由，在高端驅(qū)動(dòng)中，通常還是用nmos。mos開(kāi)關(guān)管損失不管是nmos還是pmos，導(dǎo)通后都有導(dǎo)通電阻存在，這樣點(diǎn)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。挑選導(dǎo)通電阻小的mos管會(huì)減小導(dǎo)通損耗，現(xiàn)在的小功率mos管導(dǎo)通電阻普通在幾十毫伏左右，幾豪歐的也有。mos在導(dǎo)通和截止的時(shí)候，一定不是在眨眼完成的。mos兩端的電壓有一個(gè)下降的過(guò)程，流過(guò)的電流

4、有一個(gè)升高的過(guò)程，在這段時(shí)光內(nèi)，mos管的損失時(shí)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)通眨眼電壓和電流的乘積很大，造成的損失也很大?？s短開(kāi)關(guān)時(shí)光，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)光內(nèi)的開(kāi)關(guān)次數(shù)。這兩種方法都可以減小開(kāi)關(guān)損失。mos管驅(qū)動(dòng)跟雙極性晶體管相比，普通認(rèn)為使mos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)很簡(jiǎn)單做到，但是，我們還需要速度。在mos管的結(jié)構(gòu)中可以看到，在gs、gd之間存在寄生電容，而mos管的驅(qū)動(dòng)，事實(shí)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，由于電容充電眨眼可以把電容看成

5、短路，所以眨眼電流會(huì)比較大。挑選/設(shè)計(jì)mos管驅(qū)動(dòng)時(shí)第一要注重的是可提供眨眼短路電流的大小。其次注重的是，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)源極電壓和漏極電壓(vcc)相同，所以這是柵極電壓要比vcc大4v或10v。假如在同一個(gè)系統(tǒng)里，要得到比vcc大的電壓，就要特地的升壓電路了。無(wú)數(shù)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器都集成了電荷泵，要注重的是應(yīng)當(dāng)挑選合適的外接電容，以得到足夠的短路電流去驅(qū)動(dòng)mos管。上邊說(shuō)的4v或10v是常用的mos管的導(dǎo)通電壓，設(shè)計(jì)時(shí)固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。現(xiàn)在也有導(dǎo)通電壓更小的mos管用在不同的領(lǐng)域

6、，但在12v系統(tǒng)里，普通4v導(dǎo)通就夠用了。mos管的驅(qū)動(dòng)電路及其損失，可以參考公司的an799 matching mosfet drivers to mosfets, 敘述得很具體，所以不決定多寫(xiě)了。mos管應(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)用于需要開(kāi)關(guān)的電路中，頻繁的如開(kāi)關(guān)電源和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路，也有照明調(diào)光?，F(xiàn)在的mos驅(qū)動(dòng)，有幾個(gè)特殊的需求：1. 低壓應(yīng)用當(dāng)用法5v電源，這時(shí)候假如用法傳統(tǒng)的圖騰柱結(jié)構(gòu)，因?yàn)榈腷e惟獨(dú)0.7v左右的壓降，導(dǎo)致實(shí)際終于加載gate上的電壓惟獨(dú)4.3v，這時(shí)候，我們選用標(biāo)稱(chēng)gate電壓4.5v的mos管就存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。同樣的問(wèn)題也發(fā)生在用法3

7、v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)光或者其他因素而變動(dòng)。這個(gè)變動(dòng)導(dǎo)致電路提供應(yīng)mos管的驅(qū)動(dòng)電壓是不穩(wěn)定的。為了讓mos管在高gate電壓下平安，無(wú)數(shù)mos管內(nèi)置了穩(wěn)壓管強(qiáng)行限制gate電壓的幅值。在這種狀況下，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)，假如容易的用電阻分壓的原理降低gate電壓，就會(huì)浮現(xiàn)輸入電壓比較高的時(shí)候，mos管工作良好，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，從而增強(qiáng)功耗。3. 雙電壓應(yīng)用在一些控制電路中，規(guī)律部分用法典型的5v或3.3v數(shù)字電壓，而功率部分用法12v甚至更高的電壓。兩個(gè)電壓采納共地方式銜接。這就提出一個(gè)要求，需要用法一個(gè)電路，