MOS----MOS管驱动电路

(资料图片仅供参考)

引言：MOS管开关电路在分立设计里面应用非常广泛，包括逻辑控制，电源切换，负载开关等，在一些电路巧妙设计上具有非常大的创新性。以下电路均以使用增强型MOS为示例。MOS驱动电路的基本要求包括：对栅极施加足够高于Vth的电压的能力，以及对输入电容进行足够充电的驱动能力，本节介绍MOS的驱动电路示例。

1. NMOS/PMOS的基本驱动电路

如图2-1所示，左边为NMOS基本驱动电路，右边为PMOS基本驱动电路，对于NMOS来说，Ctrl In为低电平时，NMOS不导通，Ctrl In为高电平（高于Vth）时，NMOS导通。对于PMOS来说，Ctrl In为低电平（VDD-Ctrl In

图2-1：NMOS/PMOS基本驱动电路

图2-1中的R1并非是必要的电阻，当没有R1时，实际不影响MOS的导通与关闭，但是通常都会加上R1，作为一个偏置。对于NMOS，下拉R1到GND，当Ctrl In脚从高电平到低电平时，栅极能够被更快拉低，并且牢牢固定在GND，更可靠的关闭。对于PMOS，上拉R1到VDD，当Ctrl In脚从低电平到高电平时，栅极能够被更快拉高，并且牢牢固定在VDD，更可靠的关闭。

栅极偏置电阻R1是在Ctrl In端低电平时将栅极固定在GND（NMOS），避免额外的干扰浮动，所以它的值取值比较自由，通常R1的选值在10K-100K，如果想提高输入阻抗，可以将R1取的比较大（1M），推荐阻值10K，47K，100K。另外静电效应容易从栅极击穿MOS，所以R1也有一定程度的静电吸收保护作用。实际上偏置电阻R1是非必须的，但为了电路的鲁棒性，要求都必须有。

2. NMOS/PMOS基本驱动电路升级

我们知道MOSFET的栅极到源极充当电容器（回顾：MOS-1：MOS的寄生模型）。电容器的工作原理是这样的：当电容器充电时，电流流过它，开始很多，后来越来越少，当电容器充满电时，没有电流流过它（参阅Capacitor-2：电容的充放电）。

当你的MOS处于开启稳态时，其栅源电容器已充满电，所以没有电流流过栅极。但是当你的MOSFET处于被打开的动态过程中时，会有一个电流给这个栅源电容充电。因此在一小段时间内，栅极Gate可能会有大量电流流动。

为了确保这个短暂的电流对于器件来说不会太高，如图2-2所示需要在输出引脚和MOSFET栅极之间串联一个电阻器Rg（栅极串联电阻）：通常1000Ω或者100Ω是一个足够大的值。但这取决于你的电路。可以使用欧姆定律计算从电阻器获得的最大电流：I=V/R，当使用的电阻越高，MOSFET开启/关闭的速度就越慢，如果你想快速打开和关闭输出，Rg取值就要考虑减小（3.3Ω-10Ω）甚至取消。

图2-2：带Rg的MOS驱动电路

图2-3：不正确的Rg放置方式

如图2-3所示，如果栅极电阻器Rg放置在下拉电阻器的左侧，则会得到一个分压器电路，该电路将降低栅极电压，如果你选择了一个至少比下拉电阻小100倍的栅极电阻，那么电压的降低很小，可以忽略不计。但是如果它们的值更接近一点，则栅极上的电压将低于Ctrl in电压，影响MOS的开启，所以最佳位置Rg放置在R1的左边。

3.选驱动MOS管的考虑项

1：使用MOS时和JFET不同，漏极电流不受IDSS的限制，所以不需要过于在意漏极电流的设定值。

2：作为电路中使用的MOS，应该选择漏极-源极间电压VDSS（最大额定值）大于VDD，栅-源电压VGSS（最大额定值）大于VDD。

3：导通条件则是外部施加的VGS大于1.5倍VGSTH（称为过驱动）。电路的直通电流小于MOS的漏极电流ID的最大额定值。耗尽型器件在VGS=0V时也有漏极电流流过，是正常导通器件，所以不太适合在开关电路中使用。

图2-4：NMOS驱动等效

如图2-4所示，建议负载R放在高侧，避免负载产生显著压降（开通时，S极电位接近VDD），影响GS的电平，导致NMOS开启关闭受影响，这在后面SCD系列里面会再次讲到。

图2-5：PMOS驱动等效

如图2-5所示，建议负载R放在低侧，避免开通时，S极电位接近于GND，那么G极就要施加负电压，导致PMOS开关出现问题，这在后面SCD系列里面会再次讲到。