解析驅(qū)動電路：MOS管調(diào)壓電路-KIA MOS管

MOS管驅(qū)動電路

MOS驅(qū)動，有幾個特別的需求：

1.低壓應(yīng)用

當(dāng)使用5V電源,這時候如果使用傳統(tǒng)的圖騰柱結(jié)構(gòu),由于三極管的be有0.7V左右的壓降,導(dǎo)致實(shí)際最終加在gate上的電壓只有4.3V。這時候,我們選用標(biāo)稱gate電壓4.5V的MOS管就存在一定風(fēng)險(xiǎn)。

同樣的問題也發(fā)生在使用3V或者其他低壓電源的場合。

2.寬電壓應(yīng)用

輸入電壓并不是一個固定值,它會隨著時間或者其他因素而變動。這個變動導(dǎo)致PWM電路提供給MOS管的驅(qū)動電壓是不穩(wěn)定的。

為了讓MOS管在高gate電壓下安全,很多MOS管內(nèi)置了穩(wěn)壓管強(qiáng)行限制gate電壓的幅值。在這種情況下,當(dāng)提供的驅(qū)動電壓超過穩(wěn)壓管的電壓,就會引起較大的靜態(tài)功耗。

同時,如果簡單的用電阻分壓的原理降低gate電壓,就會出現(xiàn)輸入電壓比較高的時候, MOS管工作良好,而輸入電壓降低的時候gate電壓不足,引起導(dǎo)通不夠徹底,從而增加功耗。

3.雙電壓應(yīng)用

在一些控制電路中,邏輯部分使用典型的5V或者3.3V數(shù)字電壓,而功率部分使用12V甚至更高的電壓。兩個電壓采用共地方式連接。

這就提出一個要求，需要使用一個電路，讓低壓側(cè)能夠有效的控制高壓側(cè)的MOS管，同時高壓側(cè)的MOS管也同樣會面對1和2中提到的問題。

在這三種情況下，圖騰柱結(jié)構(gòu)無法滿足輸出要求，而很多現(xiàn)成的MOS驅(qū)動IC，似乎也沒有包含gate電壓限制的結(jié)構(gòu)。

一個相對通用的電路來滿足這三種需求。

電路圖如下：

圖1用于NMOS的驅(qū)動電路

圖2用于PMOS的驅(qū)動電路

這里針對NMOS驅(qū)動電路做一個簡單分析：

Vl和Vh分別是低端和高端的電源，兩個電壓可以是相同的，但是Vl不應(yīng)該超過Vh。

Q1和Q2組成了一個反置的圖騰柱，用來實(shí)現(xiàn)隔離，同時確保兩只驅(qū)動管Q3和Q4不會同時導(dǎo)通。

R2和R3提供了PWM電壓基準(zhǔn),通過改變這個基準(zhǔn),可以讓電路工作在PWM信號波形比較陡直的位置。

Q3和Q4用來提供驅(qū)動電流，由于導(dǎo)通的時候, Q3和Q4相對Vh和GND最低都只有一個Vce的壓降,這個壓降通常只有0.3V左右,大大低于0.7V的Vce。

R5和R6是反饋電阻,用于對gate電壓進(jìn)行采樣,采樣后的電壓通過Q5對Q1和Q2的基極產(chǎn)生一個強(qiáng)烈的負(fù)反饋,從而把gate電壓限制在一個有限的數(shù)值。這個數(shù)值可以通過R5和R6來調(diào)節(jié)。

最后，R1提供了對Q3和Q4的基極電流限制, R4提供了對MOS管的gate電流限制, 也就是Q3和Q4的Ice的限制。必要的時候可以在R4上面并聯(lián)加速電容。

這個電路提供了如下的特性:

1.用低端電壓和PWM驅(qū)動高端MOS管。

2.用小幅度的PWM信號驅(qū)動高gate電壓需求的MOS管。

3.gate電壓的峰值限制。

4.輸入和輸出的電流限制。

5.通過使用合適的電阻,可以達(dá)到很低的功耗。

6.PWM信號反相。NMOS并不需要這個特性,可以通過前置一個反相器來解決。

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