高手详解，MOS及MOS驱动电路基础总结

MOS管的种类及其应用 MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）是FET的一种类型，常见的另一种类型是JFET（结型场效应晶体管）。MOSFET可以被制造成增强型或耗尽型，沟道类型分为P沟道和N沟道两种，共有四种类型。但在实际应用中，通常只用到增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，即NMOS和PMOS。耗尽型MOS管由于多种限制，通常不被采用。 MOS管导通特性 MOS管可以用作开关，导通时相当于闭合的开关。NMOS管在Vgs（栅源电压）超过一定阈值时会导通，这适用于源极接地的低端驱动电路，栅极电压达到4V或10V即可导通。而PMOS管在Vgs小于一定阈值时导通，适用于源极接Vcc的高端驱动电路。在高端驱动中，尽管PMOS易于使用，但因其导通电阻大、成本高和可选种类少的缺点，通常还是采用NMOS。导通后的MOS管存在导通电阻，电流通过这个电阻会产生能量损耗，称为导通损耗。选择具有低导通电阻的MOS管可以减少导通损耗。 MOS管的开关损失 MOS管在导通和截止过程中并非瞬时完成。导通时，MOS管两端电压有一个下降的过程，电流有一个上升的过程，这个过程中的能量损失被称为开关损失。开关损失通常大于导通损失，并且随着开关频率的增加而增加。为了减小开关损失，可以缩短开关时间或降低开关频率。在导通瞬间，电压和电流的乘积很大，损失也很大，因此减少这个乘积值可降低损失。 MOS管驱动电路设计 一般认为MOS管导通仅需要Vgs高于一定的值，但实际上需要提供较大的瞬间电流对栅源寄生电容进行充放电。设计MOS管驱动电路时，需要考虑瞬间可提供短路电流的大小。高端驱动的NMOS需要栅极电压高于源极电压，导通时源极和漏极电压(Vcc)相同，因此栅极电压需要比Vcc高出4V或10V。在实际系统中，若电源电压Vcc固定，可能需要专门的升压电路来实现这一电压差。一些马达驱动器集成了电荷泵，用来提供足够的短路电流驱动MOS管。 MOS管的应用电路和需求 MOS管由于其良好的开关特性，被广泛用于开关电源、马达驱动电路和照明调光等电路中。现代MOS驱动电路有低压应用、宽电压应用和双电压应用等特殊需求。例如，在使用5V电源时，传统图腾柱结构可能因三极管的be压降导致最终栅极电压较低，存在一定的风险。输入电压的变动也会影响MOS管的导通，因此需要根据具体电路设计选择合适的工作电压。 MOS管的寄生电容和体二极管 MOS管存在三个极之间的寄生电容，这会给设计和选择驱动电路带来麻烦，但无法避免。漏极和源极之间寄生的二极管，称为体二极管，在驱动感性负载时非常重要。体二极管只存在于单个的MOS管中，集成电路芯片内部通常没有。体二极管在开关感性负载时，如马达，可以提供电流路径，防止MOS管受到高反向电压的损害。