怎麼設計mos管驅動電路？圖文+案例講解，幾分鐘教你搞定

大家好，我是李工，希望大家多多支持我。今天給大家分享一篇關於MOS管驅動電路的文章。（其中有我自己的一些方法，也有參考別人的一些建議。)

mos管因為內阻低，開發速度低被廣泛應用於開關電路中。mos管往往根據電源IC和mos管的參數選擇合適的驅動電路。

在使用mos管設計開關電源時，大多數人都會考慮mos管的導通電阻、最大電壓和最大電流等參數。但就是這樣，我們常常只考慮這些因素。這樣設計的電路遠不是一個好的電路。我們應該仔細看看它自有的寄生參數。

對於某個mos管，其驅動電路、峰值輸出驅動電流、上升率等都會影響mos管的開關性能。

使用mos管設計驅動電路需要注意的參數

1、Id(Package Limited) ——封裝的最大理論漏極電流

在設計電路的時候絕對不能超過此值，但並不意味著你實際上可以在該電流下驅動負載。在達到此規格之前，mos管總是會因熱量而燒毀。

2、Vgs – 施加到柵極相對於源極的最大柵-源電壓

不能超過這個值。舉個例子，IRFS7530mos管的電壓值是正負20V，我們使用12V的電壓，就沒有接近這個值。

3、Vdss – 另一個不言而喻的規格參數，最大漏-源電壓

從漏極到源極的電壓差不能超過datasheet上標註的參數值。

4、Rds(on) – 在給定柵極電壓下，從漏極到源極的最大預期導通電阻。

例如IRFS7530mos管的最壞情況 Rds(on) 為 1m4。

下圖顯示了 mos管datasheet中常見的圖表。

我們可以看到 Rds(on) 趨於平緩，其最小值高於 ~8V。這是非邏輯電平mos管所預期的，並且在 12V 驅動是可以接受的。

不同溫度下的 Rds(on) 與 Vgs

5、RthetaJA（結到環境） -這是從晶元結到封裝外部到環境空氣的熱阻。

在 PCB 上使用特定數量的銅來指定。

6、Qg——注入柵極以使 MOSFET 完全「導通」所需的總電荷，柵電荷

這考慮了柵源電荷、柵漏電荷以及任何其他內部寄生效應。這是用於計算mos管最大「理論」開關速度的最簡單規格。

使用mos管設計驅動電路的要求

在選擇電源IC和mos管時，選擇合適的驅動電路將IC連接到mos管尤為重要。

一個好的MOSFET驅動電路有以下要求：

1、當開關管導通時，驅動電路應能提供足夠大的充電電流，使mos的柵極和源極之間的電壓迅速升高到所需值，保證不僅開關管能快速開啟而且在上升沿也沒有高頻振蕩。

2、在開關導通期間，驅動電路要保證mos管的柵源極間電壓保持穩定可靠導通。

3、在關斷的瞬間，驅動電路要提供一條阻抗儘可能低的通路，快速將MOSFET柵極和源極之間的電容電壓放電，保證開關管能夠快速關斷。

4、電路結構要簡單、高效、可靠。

5、相應地應用電氣隔離。

沒有電路中的mos管柵極電阻會怎麼樣？

由於mos管的柵極本質上是一個電容，那麼在沒有柵極電阻的情況下，將電壓施加到柵極的瞬間會發生什麼？電路會將柵極視為完全短路（技術上不正確，因為跡線和電線具有寄生電阻和電感，但足夠接近。）

這會潛在一些問題，如果無法快速提供那麼多電流，則該電流浪涌會破壞驅動電路。其次，由於寄生電感和柵極電容，柵極存在「振鈴」的危險。這種振鈴會迫使柵極在開/關狀態之間振蕩，或者更糟的是，過壓並完全破壞mos管。

一個 100R 電阻控制柵極的充電速率。這限制了最大電流量

沒有柵極電阻的另一個問題是寄生電阻成為柵極計算的重要部分。當使用上圖所示 100R 柵極電阻時，幾歐姆的寄生電阻不會對計算產生有意義的影響。

在切換大功率mos管或任何低速電路時，柵極電阻的確切值通常並不重要。通常使用 10R 或 100R 電阻，並在需要時在測試時對其進行調整。當開關速度接近幾千赫茲時，對使用的最大柵極電阻進行一些計算變得很重要。

邏輯電平mos管電路基礎

具有控制 LED 的 N 溝道mos管的基本 mos管 電路。

在下面的部分，主要討論 N 溝道mos管。這些更容易驅動，是驅動大功率負載的最常見類型。

上圖顯示了最簡單的mos管電路。R1 是柵極電阻，用於限制電流量並防止柵極上出現任何振鈴。R2 是一個 10K 下拉電阻，確保mos管始終處於已知狀態。

Q1 是邏輯電平 mos管，是控制 10 毫安指示 LED 的合適選擇。由於 Q1 是邏輯電平mos管，CNTRL_MOSFET 可以來自標準微控制器的 I/O 線。

「普通」mos管電路

IRRFS753mos管 在 12V 下驅動 12A 電阻負載

驅動「普通」mos管微複雜一些，因為它們需要在柵極上至少有 10V 電壓才能完全導通。

mos管驅動電路

12A 負載由IRFS7530切換，這是一個高功率 D2PAK mos管。由於 PWM 電阻器的速率非常低，因此 100R 電阻是一個有效的選擇。

使用集成mos管低側驅動器控制mos管

驅動功率 mos管的最簡單（通常也是最好的）方法是使用專用的集成驅動器。

這些晶元使用內部邏輯電平mos管電路從微控制器獲取邏輯電平輸入並打開/關閉 mos管。

上圖顯示了一個基於NCP81074A的電路，是常使用的驅動程序之一，因為它有一個單獨的源和接收引腳。

如果需要，這允許對開啟和關閉時間的切換速度進行微調。根據柵極電阻器的不同，該晶元能夠提供 10A 電流，以極快的速度為柵極充電，從而最大限度地減少功率損耗。

需要注意的一個重點是去耦電容 C1/C2。建議使用比datasheet標註中更大值的電容。由於驅動器需要提供大量電流來開啟mos管，因此可用電容越大越好。

從引腳 U1.4/5 到 R1 再到 Q2.1 走線長度也應儘可能短，可以盡量減少會降低開關速度的寄生電感。

使用NPN晶體管從邏輯電平信號驅動mos管的代替方法

不在大功率mos管上使用專用柵極驅動器的唯一真正原因是盡量降低成本。

上圖顯示了一種更便宜的驅動 mos管的方法。不過只在絕對必要時推薦這種方法，因為專用柵極驅動器更容易實現，並且往往具有更好的性能。

以上就是關於mos驅動電路設計的一些方法和案例，希望能夠對你有幫助。

如果有什麼不對或者補充，歡迎在評論區留言，請大家多多指教。

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