細說(shuō)MOS管知識-MOS管高端驅動(dòng)和低端驅動(dòng)解析及原理與區別-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2020-09-01
詳解MOS管的高端驅動(dòng)和低端驅動(dòng)，我們先來(lái)看看什么是高端驅動(dòng)、什么是低端驅動(dòng)。
高端驅動(dòng)：
高端功率開(kāi)關(guān)驅動(dòng)的原理非常簡(jiǎn)單，和低端功率開(kāi)關(guān)驅動(dòng)相對應，就是負載一端和開(kāi)關(guān)管相連，另外一端直接接地。正常情況下，沒(méi)有控制信號的時(shí)候，開(kāi)關(guān)管不導通，負載中沒(méi)有電流流過(guò)，即負載處于斷電狀態(tài)；
反之，如果控制信號有效的時(shí)候，打開(kāi)開(kāi)關(guān)管，于是電流從電源正端經(jīng)過(guò)高端的開(kāi)關(guān)管，然后經(jīng)過(guò)負載流出，負載進(jìn)入通電狀態(tài)，從而產(chǎn)生響應的動(dòng)作。基本的驅動(dòng)原理圖如圖所示。
一般現在采用的開(kāi)關(guān)功率管為N型MOSFET，N型MOSFET的優(yōu)點(diǎn)是驅動(dòng)采用電壓驅動(dòng)，驅動(dòng)電流很小，驅動(dòng)功耗低，而且工作頻率可以很高，適用于高速控制，另外MOSFET的導通內阻很低，在毫歐級別，可以通過(guò)的穩定電流很大，因此適用于高功率的驅動(dòng)。P型的MOSFET相對于同樣的硅片面積，導通內阻較大，開(kāi)關(guān)速度也比較慢，故N型MOSFET使用較多。
低端驅動(dòng)：
低端功率開(kāi)關(guān)驅動(dòng)的原理非常簡(jiǎn)單，就是負載一端直接和電源正端相連，另外一端直接和開(kāi)關(guān)管相連，正常情況下，沒(méi)有控制信號的時(shí)候，開(kāi)關(guān)管不導通，負載中沒(méi)有電流流過(guò)，即負載處于斷電狀態(tài)；反之，如果控制信號有效的時(shí)候，打開(kāi)開(kāi)關(guān)管，于是電流從電源正端經(jīng)過(guò)負載，然后經(jīng)過(guò)功率開(kāi)關(guān)流出，負載進(jìn)入通電狀態(tài)，從而產(chǎn)生響應的動(dòng)作。基本的驅動(dòng)原理圖如圖所示。
一般現在采用的開(kāi)關(guān)功率管為N型MOSFET，N型MOSFET的優(yōu)點(diǎn)是驅動(dòng)采用電壓驅動(dòng)，驅動(dòng)電流很小，驅動(dòng)功耗低，而且工作頻率可以很高，適用用高速控制，另外MOSFET的導通內阻很低，在mΩ級別，可以通過(guò)的穩定電流很大，因此適用于高功率的驅動(dòng)。P型的MOSFET相對于同樣的硅片面積，導通內阻較大，故N型適用較多。
高端驅動(dòng)和低端驅動(dòng)區別：
高端驅動(dòng)是指在負載的供電端進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作，低端驅動(dòng)是指在負載的接地端進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。顯而易見(jiàn)的區別是，如果是低端驅動(dòng)，那么負載一端會(huì )始終接供電。應用上有諸多差別，但各有優(yōu)劣，比如，如果你要做電流采樣，那么用高端開(kāi)關(guān)需要做差分采樣，低端開(kāi)關(guān)可以一根線(xiàn)共地采樣。另外還有一些安全性的考慮，比如，如果你的驅動(dòng)失效會(huì )引起安全問(wèn)題，顯然高端開(kāi)關(guān)更安全。
高端驅動(dòng)是指相對于負載工作電壓而言用高電壓控制輸出，而低端驅動(dòng)則是指相對于負載工作電壓而言用低電壓控制輸出。
低端驅動(dòng)：MOS管相對于負載在電勢的低端，其中D通過(guò)負載接電源，S直接接地。對于NMOS，只有當Vgs大于開(kāi)啟電壓時(shí)，MOS管才能導通。所以當未導通時(shí)，S處于一個(gè)不能確定的電位。若讓Vgs大于開(kāi)啟電壓，則DS導通，S確定為地電位，此時(shí)仍可以保證Vgs大于開(kāi)啟電壓，保持DS導通。
而對于PMOS，只有到Vgs小于一個(gè)值，MOS才能導通。此時(shí)S處于一個(gè)不確定的電位。若讓Vgs小于開(kāi)啟電壓，即使導通了，S確定下降到地電位，就不能保證Vgs小于開(kāi)啟電壓。
高端驅動(dòng)：MOS管相對于負載在電勢的高端，其中D直接連接電源，S通過(guò)負載接地。對于NMOS，只有當Vgs大于開(kāi)啟電壓時(shí)，MOS管才能導通。所以當未導通時(shí)，S處于一個(gè)不能確定的電位。即使讓Vgs大于開(kāi)啟電壓，DS導通后，DS電位相等，同為電源電位，除非G極電位比電源電位還高，則不能保持導通狀態(tài)。
而對于PMOS，只有到Vgs小于一個(gè)值，MOS才能導通。此時(shí)S處于一個(gè)不確定的電位。若讓Vgs小于開(kāi)啟電壓，使DS導通，DS同為電源電位，還是能保持Vgs小于開(kāi)啟電壓，是MOS保持導通狀態(tài)。
由上可知，PMOS適合作為高端驅動(dòng)，NMOS適合作為低端驅動(dòng)。但是由于工藝等各方面的原因。在大電流情況下，通常仍把NMOS作為高端驅動(dòng)。于是，為了保證高端驅動(dòng)的NMOS的Vgs保持大于開(kāi)啟電壓。我們會(huì )使用半橋驅動(dòng)芯片。半橋驅動(dòng)芯片把高端驅動(dòng)的NMOS的S極作為參考地，輸出一個(gè)恒定的開(kāi)啟電壓，來(lái)控制MOS的導通。
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