login_摩鑫娱乐「一家可靠的游戏平台」单片机驱动MOS管电路图工作原理及解决开关速度详解-KIA MOS管

单片机驱动(dong)MOS管电路图工作原(yuan)理及解决开(kai)关速(su)度详解-KIA MOS管

信息(xi)来(lai)源：本站　日期：2018-08-17　

分享(xiang)到：

单片机驱动mos管电路解析

MOS管驱动电路

在(zai)使用MOS管设计开关电(dian)(dian)(dian)源或者马达驱(qu)动电(dian)(dian)(dian)路(lu)的(de)(de)(de)时候，大部分人都会考虑MOS的(de)(de)(de)导(dao)通电(dian)(dian)(dian)阻，最大电(dian)(dian)(dian)压等，最大电(dian)(dian)(dian)流等，也有很多(duo)人仅仅考虑这些因素。这样的(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)路(lu)也许是可(ke)以(yi)工作的(de)(de)(de)，但并不是优秀的(de)(de)(de)，作为正式的(de)(de)(de)产(chan)品设计也是不允许的(de)(de)(de)。

MOS管导通特性

导通的意(yi)思是作为开关(guan)，相当(dang)于(yu)开关(guan)闭合(he)。

NMOS的(de)特性，Vgs大于(yu)一定(ding)的(de)值就(jiu)会(hui)导通，适合用于(yu)源极(ji)接(jie)地时的(de)情况（低(di)端驱(qu)动(dong)），只要栅(zha)极(ji)电压(ya)达到4V或10V就(jiu)可(ke)以了(le)。

PMOS的特性，Vgs小于(yu)一定(ding)的值就会导(dao)通，适合用(yong)于(yu)源极接(jie)VCC时(shi)的情况（高端(duan)驱(qu)动(dong)）。但是(shi)，虽然(ran)PMOS可以很方便(bian)地用(yong)作高端(duan)驱(qu)动(dong)，但由于(yu)导(dao)通电阻大，价格贵(gui)，替(ti)换种类少(shao)等原因，在高端(duan)驱(qu)动(dong)中，通常还是(shi)使用(yong)NMOS。

MOS开关管损失

MOS管驱动电(dian)(dian)路不(bu)管是(shi)NMOS还是(shi)PMOS，导通(tong)后(hou)都(dou)有(you)导通(tong)电(dian)(dian)阻(zu)存在，这样电(dian)(dian)流就会在这个电(dian)(dian)阻(zu)上消(xiao)耗能(neng)量，这部分消(xiao)耗的能(neng)量叫做导通(tong)损耗。选择导通(tong)电(dian)(dian)阻(zu)小(xiao)的MOS管会减小(xiao)导通(tong)损耗。现在的小(xiao)功率(lv)MOS管导通(tong)电(dian)(dian)阻(zu)一般在几(ji)十(shi)毫欧(ou)左右，几(ji)毫欧(ou)的也有(you)。

MOS在(zai)导通(tong)和(he)截止的(de)(de)时(shi)候，一(yi)定(ding)不(bu)是在(zai)瞬间(jian)完(wan)成的(de)(de)。MOS两(liang)端的(de)(de)电(dian)压有(you)一(yi)个下(xia)降的(de)(de)过(guo)(guo)程(cheng)，流(liu)过(guo)(guo)的(de)(de)电(dian)流(liu)有(you)一(yi)个上升的(de)(de)过(guo)(guo)程(cheng)，在(zai)这(zhei)段时(shi)间(jian)内，MOS管的(de)(de)损(sun)失(shi)是电(dian)压和(he)电(dian)流(liu)的(de)(de)乘(cheng)积，叫做开(kai)关损(sun)失(shi)。通(tong)常开(kai)关损(sun)失(shi)比(bi)导通(tong)损(sun)失(shi)大得(de)多，而且开(kai)关频率越快，损(sun)失(shi)也(ye)越大。

导(dao)通瞬间(jian)(jian)电压和(he)电流的(de)乘积很大，造成的(de)损失(shi)也(ye)就很大。缩短开关(guan)(guan)(guan)时(shi)间(jian)(jian)，可以(yi)减小每次(ci)导(dao)通时(shi)的(de)损失(shi)；降(jiang)低开关(guan)(guan)(guan)频率，可以(yi)减小单位时(shi)间(jian)(jian)内的(de)开关(guan)(guan)(guan)次(ci)数。这(zhei)两种(zhong)办法都可以(yi)减小开关(guan)(guan)(guan)损失(shi)。

MOS管驱动

跟双极性晶体(ti)管(guan)相比(bi)，一般认为使MOS管(guan)导通不需要电流，只要GS电压高于一定(ding)的值(zhi)，就(jiu)可以了。这个很(hen)容(rong)易做到，但是，我们(men)还需要速度。在MOS管的结构中可以(yi)看到，在GS，GD之间(jian)存在寄生电(dian)容(rong)，而MOS管的驱动(dong)，实际上就是对(dui)电(dian)容(rong)的充(chong)放电(dian)。对(dui)电(dian)容(rong)的充(chong)电(dian)需要(yao)一个电(dian)流，因为对(dui)电(dian)容(rong)充(chong)电(dian)瞬(shun)(shun)间(jian)可以(yi)把电(dian)容(rong)看成短路，所(suo)以(yi)瞬(shun)(shun)间(jian)电(dian)流会(hui)比(bi)较大。选择/设计MOS管驱动(dong)时第一要(yao)注(zhu)意的是可提供(gong)瞬(shun)(shun)间(jian)短路电(dian)流的大小(xiao)。

MOS管驱(qu)(qu)动(dong)(dong)电路第(di)二注意的(de)(de)(de)是，普遍用(yong)于高(gao)端(duan)驱(qu)(qu)动(dong)(dong)的(de)(de)(de)NMOS，导通时(shi)需(xu)要(yao)是栅(zha)极(ji)电压(ya)(ya)大(da)(da)于源极(ji)电压(ya)(ya)。而高(gao)端(duan)驱(qu)(qu)动(dong)(dong)的(de)(de)(de)MOS管导通时(shi)源极(ji)电压(ya)(ya)与漏极(ji)电压(ya)(ya)（VCC）相同，所以这时(shi) 栅(zha)极(ji)电压(ya)(ya)要(yao)比(bi)VCC大(da)(da)4V或10V。如果在同一个系统里，要(yao)得(de)到(dao)比(bi)VCC大(da)(da)的(de)(de)(de)电压(ya)(ya)，就要(yao)专门的(de)(de)(de)升压(ya)(ya)电路了。很多马达驱(qu)(qu)动(dong)(dong)器(qi)都集成(cheng)了电荷(he)泵，要(yao)注意的(de)(de)(de)是应该(gai) 选择合适的(de)(de)(de)外接电容，以得(de)到(dao)足够的(de)(de)(de)短(duan)路电流去驱(qu)(qu)动(dong)(dong)MOS管。

上边(bian)说的(de)4V或10V是常用(yong)(yong)的(de)MOS管的(de)导(dao)通电(dian)(dian)(dian)压，设(she)计时(shi)当然需要有一定的(de)余(yu)量。而且(qie)电(dian)(dian)(dian)压越高(gao)，导(dao)通速度越快，导(dao)通电(dian)(dian)(dian)阻也越小(xiao)(xiao)。现(xian)在也有导(dao)通电(dian)(dian)(dian)压更小(xiao)(xiao)的(de)MOS管用(yong)(yong)在不同的(de)领域里，但在12V汽车(che)电(dian)(dian)(dian)子系统里，一般4V导(dao)通就够(gou)用(yong)(yong)了。MOS管的(de)驱(qu)动电(dian)(dian)(dian)路及(ji)其(qi)损(sun)失，可(ke)以参考Microchip公司的(de)AN799 Matching MOSFET Drivers to MOSFETS。讲述得(de)很详细，所(suo)以不打(da)算多写了。

MOS管应用电路

MOS管最显著的特(te)性是(shi)开关(guan)特(te)性好，所以(yi)被广泛应(ying)用在(zai)需要电子开关(guan)的电路中，常见的如开关(guan)电源和马达驱(qu)动，也有照明调(diao)光(guang)。

二、现(xian)在的MOS驱动，有(you)几个特别的应(ying)用(yong)

1、低压应(ying)用

当使用(yong)5V电源，这时候如果使用(yong)传(chuan)统(tong)的(de)(de)图腾柱(zhu)结构(gou)，由(you)于三极管(guan)的(de)(de)be有0.7V左右(you)的(de)(de)压(ya)(ya)降，导致(zhi)实(shi)际最终加在(zai)gate上的(de)(de)电压(ya)(ya)只有4.3V。这时候，我(wo)们选用(yong)标称gate电压(ya)(ya)4.5V的(de)(de)MOS管(guan)就(jiu)存在(zai)一定的(de)(de)风(feng)险(xian)。同样的(de)(de)问题也发生(sheng)在(zai)使用(yong)3V或者其他低压(ya)(ya)电源的(de)(de)场合。

2、宽电压应用(yong)

输入电压(ya)并不是一个固(gu)定(ding)值，它会随着时间或者其他因素而变动(dong)。这个变动(dong)导(dao)致(zhi)PWM电路提供给MOS管的驱动(dong)电压(ya)是不稳定(ding)的。

为了让MOS管在高gate电(dian)压(ya)下安全，很多MOS管内(nei)置了稳压(ya)管强行限制gate电(dian)压(ya)的(de)(de)幅(fu)值。在这种情况下，当(dang)提供(gong)的(de)(de)驱动电(dian)压(ya)超过稳压(ya)管的(de)(de)电(dian)压(ya)，就(jiu)会引起较大的(de)(de)静(jing)态功耗。

同时(shi)，如果简单的(de)用(yong)电阻分压的(de)原理降低gate电压，就会出现输(shu)入电压比较高的(de)时(shi)候，MOS管工作良好，而输(shu)入电压降低的(de)时(shi)候gate电压不足，引起导通不够(gou)彻底，从(cong)而增加功耗。

3、双(shuang)电压应(ying)用(yong)

在一些(xie)控制电路中，逻辑部(bu)(bu)分使(shi)用(yong)典型(xing)的5V或者3.3V数字电压(ya)，而功率(lv)部(bu)(bu)分使(shi)用(yong)12V甚(shen)至(zhi)更高的电压(ya)。两个电压(ya)采用(yong)共地方(fang)式连接。MOS管驱动电路

这就提出一个要(yao)求，需要(yao)使用一个电路，让低压侧(ce)(ce)能够有效的(de)控制高压侧(ce)(ce)的(de)MOS管(guan)，同时高压侧(ce)(ce)的(de)MOS管(guan)也同样会(hui)面(mian)对1和2中提到(dao)的(de)问(wen)题。

在这三种情况下，图腾柱(zhu)结(jie)构无法满(man)足(zu)输出要求(qiu)，而很多(duo)现成的MOS驱动IC，似乎也没有包含gate电压限(xian)制(zhi)的结(jie)构。

单片机驱动mos管电路图

单(dan)片机驱(qu)动(dong)mos管电(dian)路主(zhu)要(yao)根(gen)据(ju)MOS管要(yao)驱(qu)动(dong)什么东西，要(yao)只是一个(ge)继电(dian)器之(zhi)类(lei)的小负载的话直接用51的引(yin)脚驱(qu)动(dong)就可以，要(yao)注意(yi)电(dian)感类(lei)负载要(yao)加保护(hu)二极(ji)管和吸收缓冲，最好用N沟(gou)道的MOS。

如果驱(qu)动(dong)的(de)东西（功率）很(hen)大(da)，（大(da)电(dian)流、大(da)电(dian)压(ya)的(de)场合），最(zui)好要做电(dian)气隔离(li)、过流超压(ya)保(bao)护、温度保(bao)护等~~ 此时既要隔离(li)传(chuan)(chuan)送控制信号（例如PWM信号），也要给(ji)驱(qu)动(dong)级（MOS管的(de)推动(dong)电(dian)路）传(chuan)(chuan)送电(dian)能。常用(yong)的(de)信号传(chuan)(chuan)送有PC923 PC929 6N137 TL521等至于(yu)电(dian)能的(de)传(chuan)(chuan)送可以(yi)用(yong)DC-DC模(mo)块(kuai)。如果是做产品(pin)的(de)话(hua)建议自己(ji)搞一(yi)(yi)(yi)个(ge)建议的(de)DC-DC，这样(yang)可以(yi)降低成本(ben)。然后MOS管有一(yi)(yi)(yi)种(zhong)简单的(de)驱(qu)动(dong)方式:2SC1815+2SA1015，NPN与PNP一(yi)(yi)(yi)个(ge)用(yong)于(yu)MOS开启驱(qu)动(dong)，一(yi)(yi)(yi)个(ge)用(yong)于(yu)MOS快速关断。