MOSFET驱动
MOS管导通特性
导通的意思是作为开关,相当于开关闭合。
NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地的情况(低端驱动),
只要栅极电压达到4V或10V就可以了。
PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适用于源极接VCC时的情况(高端驱动),
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,在高端驱动中,通常还是使用NMOS.
MOS管驱动:
跟双极性晶体管相比,一般认为使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,但是我们还需要速度。
在MOS管的结构中可以看到,在GS,GD之间存在寄生电容,而MOS管驱动,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管驱动时,第一要注意的是可提供瞬间短路
电流的大小。
第二注意的是,普遍用于高端驱动的NMOS,导通时需要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,所以这时栅极电压要比VCC大4V或
10V,如果在同一个系统中,要得到比VCC大的电压,就要专门的升压电路了,很多马达
驱动器都集成了电荷泵,要注意的是应该选择合适的外接电容,以得到足够的短路电流去驱动
MOS管。
上边说的4V和10V是常用的MOS管的导通电压,设计时当然需要一定的余量,而且电压越高
,导通速度越快,导通的电阻也越小。现在也有导通电压更小的MOS管用在不同的领域里,
但是12V的汽车电子系统里,一般4V导通就够用了。
MOS管的驱动电路及其损失,可以参考Microchip公司的AN799 Matching MOSFET Drivers to MOSFETs
MOSFET在数字技术应用和功率应用上的普及和发展得益于它的两个优点
(1)在高频开关应用中MOSFET使用比较方便,MOSFET更加容易被驱动,这是因为它的控制极
和电流传导区是隔离开的,因此不需要一个持续的电流来控制。一旦MOSFET导通后,它的驱动
电流几乎为零。
(2)在MOSFET中,控制电荷的积累和留存时间也大大的减少了,这基本解决了设计中
导通电压降(和多余的控制电荷成反比)和关断时间之间的矛盾。因此,MOSFET技术以其
更加简单的,高效的驱动电路使他比晶体管设备具有更大的经济效益。
有必要突出强调,尤其是在电源应用上,MOSFET本身具有阻抗特性,MOSFET源端的电压降
和流经半导体的电流成线性关系。这种线性关系,以MOSFET的Rds表现出来,即导通阻抗。
对一个给定的栅源电压和温度的器件,其导通阻抗是恒定的。