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细说MOS管知识-MOS管高端驱动及低端驱动解析和原理与区别

返回列表来源:壹芯微 发布日期 2020-09-14 浏览:-

细说MOS管知识-MOS管高端驱动及低端驱动解析和原理与区别

高端驱动和低端驱动的原理及区别详解

详解MOS管的高端驱动和低端驱动,我们先来看看什么是高端驱动、什么是低端驱动。

高端驱动:

高端功率开关驱动的原理非常简单,和低端功率开关驱动相对应,就是负载一端和开关管相连,另外一端直接接地。正常情况下,没有控制信号的时候,开关管不导通,负载中没有电流流过,即负载处于断电状态;

反之,如果控制信号有效的时候,打开开关管,于是电流从电源正端经过高端的开关管,然后经过负载流出,负载进入通电状态,从而产生响应的动作。基本的驱动原理图如图所示。    

MOS管,高端驱动,低端驱动,PMOS

一般现在采用的开关功率管为N型MOSFET,N型MOSFET的优点是驱动采用电压驱动,驱动电流很小,驱动功耗低,而且工作频率可以很高,适用于高速控制,另外MOSFET的导通内阻很低,在毫欧级别,可以通过的稳定电流很大,因此适用于高功率的驱动。P型的MOSFET相对于同样的硅片面积,导通内阻较大,开关速度也比较慢,故N型MOSFET使用较多。

低端驱动:

低端功率开关驱动的原理非常简单,就是负载一端直接和电源正端相连,另外一端直接和开关管相连,正常情况下,没有控制信号的时候,开关管不导通,负载中没有电流流过,即负载处于断电状态;反之,如果控制信号有效的时候,打开开关管,于是电流从电源正端经过负载,然后经过功率开关流出,负载进入通电状态,从而产生响应的动作。基本的驱动原理图如图所示。

MOS管,高端驱动,低端驱动,PMOS

一般现在采用的开关功率管为N型MOSFET,N型MOSFET的优点是驱动采用电压驱动,驱动电流很小,驱动功耗低,而且工作频率可以很高,适用用高速控制,另外MOSFET的导通内阻很低,在mΩ级别,可以通过的稳定电流很大,因此适用于高功率的驱动。P型的MOSFET相对于同样的硅片面积,导通内阻较大,故N型适用较多。

高端驱动和低端驱动区别:

高端驱动是指在负载的供电端进行开关操作,低端驱动是指在负载的接地端进行开关操作。显而易见的区别是,如果是低端驱动,那么负载一端会始终接供电。应用上有诸多差别,但各有优劣,比如,如果你要做电流采样,那么用高端开关需要做差分采样,低端开关可以一根线共地采样。另外还有一些安全性的考虑,比如,如果你的驱动失效会引起安全问题,显然高端开关更安全。

高端驱动是指相对于负载工作电压而言用高电压控制输出,而低端驱动则是指相对于负载工作电压而言用低电压控制输出。

浅谈MOS管的高端驱动和低端驱动

低端驱动:MOS管相对于负载在电势的低端,其中D通过负载接电源,S直接接地。对于NMOS,只有当Vgs大于开启电压时,MOS管才能导通。所以当未导通时,S处于一个不能确定的电位。若让Vgs大于开启电压,则DS导通,S确定为地电位,此时仍可以保证Vgs大于开启电压,保持DS导通。

MOS管,高端驱动,低端驱动,PMOS

而对于PMOS,只有到Vgs小于一个值,MOS才能导通。此时S处于一个不确定的电位。若让Vgs小于开启电压,即使导通了,S确定下降到地电位,就不能保证Vgs小于开启电压。

MOS管,高端驱动,低端驱动,PMOS

高端驱动:MOS管相对于负载在电势的高端,其中D直接连接电源,S通过负载接地。对于NMOS,只有当Vgs大于开启电压时,MOS管才能导通。所以当未导通时,S处于一个不能确定的电位。即使让Vgs大于开启电压,DS导通后,DS电位相等,同为电源电位,除非G极电位比电源电位还高,则不能保持导通状态。

MOS管,高端驱动,低端驱动,PMOS

而对于PMOS,只有到Vgs小于一个值,MOS才能导通。此时S处于一个不确定的电位。若让Vgs小于开启电压,使DS导通,DS同为电源电位,还是能保持Vgs小于开启电压,是MOS保持导通状态。

MOS管,高端驱动,低端驱动,PMOS

由上可知,PMOS适合作为高端驱动,NMOS适合作为低端驱动。但是由于工艺等各方面的原因。在大电流情况下,通常仍把NMOS作为高端驱动。于是,为了保证高端驱动的NMOS的Vgs保持大于开启电压。我们会使用半桥驱动芯片。半桥驱动芯片把高端驱动的NMOS的S极作为参考地,输出一个恒定的开启电压,来控制MOS的导通。

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