MOS管在汽車(chē)電子中的應用與電路解析-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2021-07-22
在汽車(chē)電子領(lǐng)域，MOS管的應用非常廣泛。其中大部分是用作開(kāi)關(guān)管的，從電源到各類(lèi)型的功率驅動(dòng)，都少不了MOS管的身影。
汽車(chē)LED照明電路中的MOS管驅動(dòng)電路,包括MOS管Q2,電源輸入端Vin和電源輸出端Vout,分壓電阻R1,R2,續流二極管D1,自舉電容C1,三極管Q1和上拉電阻R3;
所述驅動(dòng)方法主要是利用自舉電容C1兩端電壓不能突變的原理,設計了自舉升壓電路,利用三極管Q1與續流二極管D1的性能。
汽車(chē)上的供電器件都是直接從蓄電池取電的，蓄電池電壓有24V和12V兩種。而用電器的電壓則是多種多樣，有5V、3.3V乃至50V的高壓。因此在電源模塊需要各種各樣的電壓轉換，其中常用的有buck降壓、boost升壓等。
如圖所示，開(kāi)關(guān)電源的應用中，無(wú)論是升壓還是降壓都是隨著(zhù)MOS管的不斷開(kāi)閉而逐步變化的。
這里選用MOS管要考慮的是流過(guò)MOS管的電流和耐受的電壓，另外在應用中要考慮開(kāi)關(guān)頻率和阻尼的設計以及隔離MOS管產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)噪聲等。
汽車(chē)上的功率器件一般有兩類(lèi)，阻性負載和感性負載。驅動(dòng)這兩種負載都是對電流有要求，因為MOS管的導通阻抗極低，所以一般都使用MOS管做驅動(dòng)。
高低邊驅動(dòng)
常見(jiàn)的是低邊驅動(dòng)，使用一個(gè)NMOS管，對應的是電流注入到驅動(dòng)端，如圖2a：
在圖2a中MOS管靠近地端，電流從外部注入到MOS管驅動(dòng)端中，這種類(lèi)型被稱(chēng)為低邊驅動(dòng)，通過(guò)控制MOS管的開(kāi)閉來(lái)決定負載是否工作。
而另一種是高邊驅動(dòng)，如圖2b所示，MOS管靠近電源端，MOS管驅動(dòng)端輸出電流到外部負載，這種類(lèi)型被稱(chēng)為高邊驅動(dòng)，同樣是通過(guò)控制MOS管的開(kāi)閉來(lái)決定負載是否工作。
來(lái)看看這兩種電路的區別：
因為這兩種電路常用的管子都是NMOS管，在低邊電路的結構簡(jiǎn)單些：S端電壓為0，只要控制G端電壓達到GS電壓閾值就能打開(kāi)MOS管。
而高邊應用則復雜些：GS電壓達到閾值后，S端電壓瞬間變?yōu)殡娫措妷海虼藶榱司S持導通，G端電壓必須上升到電源電壓+GS閾值電壓才行。所以一般高邊驅動(dòng)都會(huì )增加一個(gè)升壓模塊，增加了成本。
另外一方面，是從失效角度來(lái)考慮的，在汽車(chē)應用中，因為接地點(diǎn)較多，短路到地的故障發(fā)生頻率較高。這時(shí)候如果使用的是低邊驅動(dòng)，那就意味著(zhù)負載會(huì )持續工作，很明顯增大了負載失效的可能性。
而如果是高邊驅動(dòng)，那就意味著(zhù)負載不會(huì )被使能，負載停止工作。這樣反而起到了保護作用。因此很多關(guān)鍵部件都是采用高邊驅動(dòng)，例如油泵。
橋式驅動(dòng)
橋式電路一般有半橋和全橋。其結構如圖3所示：
上面說(shuō)過(guò)高邊驅動(dòng)和底邊驅動(dòng)對失效響應的區別，其中高邊驅動(dòng)能更好的響應短路到地故障，那么就不難想，低邊驅動(dòng)能更好的響應短路到電源的故障。
因此汽車(chē)中很多對安全要求較高的負載會(huì )采用板橋驅動(dòng)，就是使兩個(gè)MOS管輪流工作，無(wú)論哪個(gè)管子失效了都會(huì )對負載有較好的保護。常見(jiàn)的應用有燃油噴射閥的驅動(dòng)，電機驅動(dòng)等。
在電機的應用中，半橋電路可以通過(guò)控制低邊MOS管的開(kāi)閉來(lái)控制電流的大小，因此調速比較方便，但是無(wú)法改變電機的正反轉。
而全橋電路除了有半橋電路的優(yōu)點(diǎn)外，還可以轉換電流流過(guò)的方向。因此在電機的控制中應用的比較多，因為不僅可以調速，可以方便的控制電機的正反轉。
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