一、MOS管應用電路

MOS驅動(dòng)，有幾個(gè)特別的需求:

低壓應用

當運用5V電源，這時(shí)分假如運用傳統的圖騰柱構造，由于三極管的Vbe有0.7V左右的壓降，招致實(shí)踐最終加在Gate上的電壓只要4.3V。這時(shí)分，我們選用標稱(chēng)Gate電壓4.5V的MOS管就存在一定的風(fēng)險；同樣的問(wèn)題也發(fā)作在運用3V或者其他低壓電源的場(chǎng)所。

寬電壓應用

輸入電壓并不是一個(gè)固定值，它會(huì )隨著(zhù)時(shí)間或者其他要素而變動(dòng)。這個(gè)變動(dòng)招致PWM電路提供應MOS管的驅動(dòng)電壓是不穩定的。

為了讓MOS管在高VGate下安全，很多MOS管內置了穩壓管強行限制VGate的幅值。在這種狀況下，當提供的驅動(dòng)電壓超越穩壓管的電壓，就會(huì )惹起較大的靜態(tài)功耗。

同時(shí)，假如簡(jiǎn)單的用電阻分壓的原理降低VGate，就會(huì )呈現輸入電壓比擬高的時(shí)分，MOS管工作良好，而輸入電壓降低的時(shí)分VGate缺乏，惹起導通不夠徹底，從而增加功耗。

雙電壓應用

在一些控制電路中，邏輯局部運用典型的5V或者3.3V數字電壓，而功率局部運用12V以至更高的電壓。兩個(gè)電壓采用共中央式銜接。

這就提出一個(gè)請求，需求運用一個(gè)電路，讓低壓側可以有效的控制高壓側的MOS管，同時(shí)高壓側的MOS管也同樣會(huì )面對1和2中提到的問(wèn)題。

在這三種狀況下，圖騰柱構造無(wú)法滿(mǎn)足輸出請求，而很多現成的MOS驅動(dòng)IC，似乎也沒(méi)有包含Vgate限制的構造。于是設計了一個(gè)相對通用的電路來(lái)滿(mǎn)足這三種需求。用于NMOS的驅動(dòng)電路如下所示：

Vl和Vh分別是低端和高端的電源，兩個(gè)電壓能夠是相同的，但是Vl不應該超越Vh。

Q1和Q2組成了一個(gè)反置的圖騰柱，用來(lái)完成隔離，同時(shí)確保兩只驅動(dòng)管Q3和Q4不會(huì )同時(shí)導通。

R2和R3提供了PWM電壓基準，經(jīng)過(guò)改動(dòng)這個(gè)基準，能夠讓電路工作在PWM信號波形比擬陡直的位置。

Q3和Q4用來(lái)提供驅動(dòng)電流，由于導通的時(shí)分，Q3和Q4相對Vh和GND最低都只要一個(gè)Vce的壓降，這個(gè)壓降通常只要0.3V左右，大大低于0.7V的Vce。

R5和R6是反應電阻，用于對gate電壓停止采樣，采樣后的電壓經(jīng)過(guò)Q5對Q1和Q2的基極產(chǎn)生一個(gè)激烈的負反應，從而把gate電壓限制在一個(gè)有限的數值。這個(gè)數值能夠經(jīng)過(guò)R5和R6來(lái)調理。

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(shí)分能夠在R4上面并聯(lián)加速電容。

二、MOS管驅動(dòng)

在MOS管的構造中能夠看到，在GS，GD之間存在寄生電容， MOS管的驅動(dòng)，實(shí)踐上就是對電容的充放電。對電容的充電需求一個(gè)電流，由于對電容充電霎時(shí)能夠把電容看成短路，所以霎時(shí)電流會(huì )比擬大。選擇MOS管驅動(dòng)時(shí)第一要留意的是可提供霎時(shí)短路電流的大小。

另外：普遍用于高端驅動(dòng)的NMOS，導通時(shí)需求是柵極電壓大于源極電壓。而高端驅動(dòng)的MOS管導通時(shí)源極電壓與漏極電壓（VCC）相同，所以這時(shí)柵極電壓要比VCC大4V或10V。假如在同一個(gè)系統里，要得到比VCC大的電壓，就要特地的升壓電路了。很多馬達驅動(dòng)器都集成了電荷泵，要留意的是應該選擇適宜的外接電容，以得到足夠的短路電流去驅動(dòng)MOS管。

上邊說(shuō)的4V或10V是常用的MOS管的導通電壓，設計時(shí)當然需求有一定的余量。而且電壓越高，導通速度越快，導通電阻也越小。如今也有導通電壓更小的MOS管用在不同的范疇里，但在12V汽車(chē)電子系統里，普通4V導通就夠用了。

三、MOS在電動(dòng)車(chē)控制器中的應用

我們電動(dòng)車(chē)上用的功率mos戰爭常cmos集成電路中的小功率mos構造是不一樣的。小功率mos是平面型構造。而電動(dòng)車(chē)上上用的功率mos是平面構造。平面型構造是指，mos柵極，源級和漏級都在芯片外表（或者說(shuō)正面），而溝道也在芯片外表橫向排列。（我們常見(jiàn)的教科書(shū)的引見(jiàn)mos原理普通都是拿平面構造引見(jiàn)）。而功率mos的平面構造（溝道是深槽平面構造）是柵極和源級引線(xiàn)從芯片正面引出（其實(shí)柵極也不在外表而是內部，只是比擬靠近外表），而漏級是從芯片反面引出（其實(shí)整個(gè)芯片反面都是漏級銜接在一同的，整個(gè)個(gè)漏級用焊接資料直接焊接在金屬板上，就是mos的金屬背板，普通是銅鍍錫的），所以我們見(jiàn)到的mos普通金屬板和中間引腳（就是漏級）是完整導通的（有些特殊的封裝是能夠做到金屬板和中間腳絕緣的）。  功率mos內部從漏級到源級是有一個(gè)二極管的，這個(gè)二極管根本上一切的功率mos都具有，和它自身構造有關(guān)系（不需求單獨制造，設計自身就有）。當然能夠經(jīng)過(guò)改動(dòng)設計制造工藝，不造出這個(gè)二極管。但是這會(huì )影響芯片功率密度，要做到同樣耐壓和內阻，需求更大的芯片面積（由于構造不同）。大家只是曉得這回事就行了。 我們所見(jiàn)的mos管，其實(shí)內部由成千上萬(wàn)個(gè)小mos管并聯(lián)而成（實(shí)踐數量普通是上千萬(wàn)個(gè)，和芯片面積和工藝有關(guān)）。假如在工作中，有一個(gè)或幾個(gè)小管短路，則整個(gè)mos表現為短路，當然大電流短路mos可能直接燒斷了（有時(shí)表現為金屬板和黑色塑封間開(kāi)裂），又表現為開(kāi)路。大家可能會(huì )想這上千萬(wàn)個(gè)小mos應該很容易呈現一個(gè)或幾個(gè)壞的吧，其實(shí)真沒(méi)那么容易，目前的制造工藝根本保證了這些小單位各種參數高度分歧性。它們的各種開(kāi)關(guān)動(dòng)作簡(jiǎn)直完整分歧，當然最終燒壞時(shí)，肯定有先接受不了的小管先壞。所以管子的穩定性和制造工藝密不可分，差的工藝可能招致這些小管的參數不那么分歧。有時(shí)一點(diǎn)小的工藝缺陷（比方一個(gè)1um以至更小的顆粒假如在關(guān)鍵位置）常常會(huì )形成整個(gè)芯片（缺陷所在的管芯）報廢。

四、MOS開(kāi)關(guān)管損失

MOS管導通后都有導通電阻存在，這樣電流就會(huì )在這個(gè)電阻上耗費能量，這局部耗費的能量叫做導通損耗。小功率MOS管導通電阻普通在幾mΩ-幾十mΩ左右。

MOS在導通和截止的時(shí)分，一定不是在霎時(shí)完成的。MOS兩端的電壓有一個(gè)降落的過(guò)程，流過(guò)的電流有一個(gè)上升的過(guò)程，在這段時(shí)間內，MOS管的損失是電壓和電流的乘積，叫做開(kāi)關(guān)損失。通常開(kāi)關(guān)損失比導通損失大得多，而且開(kāi)關(guān)頻率越快，損失也越大。

導通霎時(shí)電壓和電流的乘積很大，形成的損失也就很大?？s短開(kāi)關(guān)時(shí)間，能夠減小每次導通時(shí)的損失；降低開(kāi)關(guān)頻率，能夠減小單位時(shí)間內的開(kāi)關(guān)次數。這兩種方法都能夠減小開(kāi)關(guān)損失。

五、MOS管電路的特性

用低端電壓和PWM驅動(dòng)高端MOS管

用小幅度的PWM信號驅動(dòng)高gate電壓需求的MOS管

VGate的峰值限制

輸入和輸出的電流限制

經(jīng)過(guò)運用適宜的電阻，能夠到達很低的功耗

PWM信號反相。NMOS并不需求這個(gè)特性，能夠經(jīng)過(guò)前置一個(gè)反相器來(lái)處理。

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