【精品】MOS管驱动电路综述.doc

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1、MOS管驱动电路综述2009年09月03日星期四21:20在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的吋候，大部分人都会考虑MOS的导通电阻,最人电爪等，最人电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的,但并不是优秀的，作为止式的产品设计也是不允许的。下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。包括MOS管的介绍，特性，驱动以及应用电路。LMOS管种类和结构MOSFET管是FET的一种(另一•种是JFET),可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类熨，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P

2、沟道MOS管，所以通常提到XMOS,或者PMOS指的就是这两种。SSN沟道P沟道a)b)栅极G(gateelectrode)gate,

3、'J的意思，屮文翻译做栅，栅栏。electrode,电极。源极S(source)source资源，电源，中文翻译为源极。起集电作用的电极。漏极D(drain)drain排出，泄漏，中文翻译为漏极。起发射作用的电极。至于为什么不使用耗尽型的M0S管，不建议刨根问底。对于这两种増强型M0S管，比较常用的是NMOSo原因是导通电阻小，II容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOSo下而的介绍中，也多以NM0S为主。M0S管原理图上可

4、以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，在驱动感性负载(如马达)，这个二极管很重要。顺便说一•句，体二极管只在单个的M0S管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的。下图是MOS管的构造图，通常的原理图中都画成右图所示的样子。（栅极保护用二极管有时不画）NTypeStEp.LayerBuitod

5、生电容存在，如右图所示。这不是我们需要的，血是山于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，在MOS管的驱动电路设计吋再详细介绍。2,MOS6ParasiticBipolarTransistorEquivalentCircuitIE;导通特性导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。NM0S的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动）（即VCC—电机一-nmos管-一地的串联顺序？？）,只耍栅极电压达到4V或10V就可以了。PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用丁•源极接VCC吋的情况（高端

6、驱动）。但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动屮，通常还是使用NMOSo右图是瑞萨2SK3418的Vgs电压和Vds电压的关系图。可以看出小电流时，Vgs达到4V,DS间压降己经很小，可以认为导通。DraintoSourceSaturationVoltagevs.GatetoSourceVoltage3,MOS开关管损失不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的M0S管会减小导通损耗。现在的小功率M0S管导通电阻一般在几十亳欧左

7、右，几亳欧的也有。M0S在导通和截止的时候，一定不是在瞬间完成的。M0S两端的电压有一个下降的过程,流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内，M0S管的损失是电床和电流的乘积，叫做开关损失。通估开关损失比导通损失大得多，而口开关频率越快，损失也越大。下图是MOS管导通时的波形。可以看出，导通瞬间电压和电流的乘积很大，造成的损失也就很大。1）缩短开关时间，可以减小每次导通时的损失；2）降低开关频率，可以减小甲位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。4,MOS管驱动跟双极性晶体管相比，-般认为使MOS管导通不需要电流，只要GS电压高于一定的值,就可以了。这个很容易做到，

8、但是，我们述需要速度。在MOS管的结构中可以看到，在GS,GD之间存在寄生电容，KuMOS管的驱动，实际上就是対电容的允放电。对电容的充电需要一个电流，因为对电容充电瞬问可以把电容看成短路,所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管驱动吋第一要注意的是可捉供瞬间短路电流的人小。第二注意的是，普遍用于高端驱动（即VCC—nmos管一-电机等一-地的串联顺序？？）的NMOS,导通时需要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）相同，所以这吋栅极电压要比VCC大4V或10V。