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細說MOS管知識-MOS管高端驅動和低端驅動解析及原理與區別-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2020-09-01 

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細說MOS管知識-MOS管高端驅動和低端驅動解析及原理及區別

高端驅動和低端驅動的原理及區別詳解

詳解MOS管的高端驅動和低端驅動,我們先來看看什么是高端驅動、什么是低端驅動。


高端驅動:

高端功率開關驅動的原理非常簡單,和低端功率開關驅動相對應,就是負載一端和開關管相連,另外一端直接接地。正常情況下,沒有控制信號的時候,開關管不導通,負載中沒有電流流過,即負載處于斷電狀態;


反之,如果控制信號有效的時候,打開開關管,于是電流從電源正端經過高端的開關管,然后經過負載流出,負載進入通電狀態,從而產生響應的動作。基本的驅動原理圖如圖所示。

MOS管,高端驅動,低端驅動,PMOS


一般現在采用的開關功率管為N型MOSFET,N型MOSFET的優點是驅動采用電壓驅動,驅動電流很小,驅動功耗低,而且工作頻率可以很高,適用于高速控制,另外MOSFET的導通內阻很低,在毫歐級別,可以通過的穩定電流很大,因此適用于高功率的驅動。P型的MOSFET相對于同樣的硅片面積,導通內阻較大,開關速度也比較慢,故N型MOSFET使用較多。


低端驅動:

低端功率開關驅動的原理非常簡單,就是負載一端直接和電源正端相連,另外一端直接和開關管相連,正常情況下,沒有控制信號的時候,開關管不導通,負載中沒有電流流過,即負載處于斷電狀態;反之,如果控制信號有效的時候,打開開關管,于是電流從電源正端經過負載,然后經過功率開關流出,負載進入通電狀態,從而產生響應的動作。基本的驅動原理圖如圖所示。

MOS管,高端驅動,低端驅動,PMOS


一般現在采用的開關功率管為N型MOSFET,N型MOSFET的優點是驅動采用電壓驅動,驅動電流很小,驅動功耗低,而且工作頻率可以很高,適用用高速控制,另外MOSFET的導通內阻很低,在mΩ級別,可以通過的穩定電流很大,因此適用于高功率的驅動。P型的MOSFET相對于同樣的硅片面積,導通內阻較大,故N型適用較多。


高端驅動和低端驅動區別:

高端驅動是指在負載的供電端進行開關操作,低端驅動是指在負載的接地端進行開關操作。顯而易見的區別是,如果是低端驅動,那么負載一端會始終接供電。應用上有諸多差別,但各有優劣,比如,如果你要做電流采樣,那么用高端開關需要做差分采樣,低端開關可以一根線共地采樣。另外還有一些安全性的考慮,比如,如果你的驅動失效會引起安全問題,顯然高端開關更安全。


高端驅動是指相對于負載工作電壓而言用高電壓控制輸出,而低端驅動則是指相對于負載工作電壓而言用低電壓控制輸出。


淺談MOS管的高端驅動和低端驅動

低端驅動:MOS管相對于負載在電勢的低端,其中D通過負載接電源,S直接接地。對于NMOS,只有當Vgs大于開啟電壓時,MOS管才能導通。所以當未導通時,S處于一個不能確定的電位。若讓Vgs大于開啟電壓,則DS導通,S確定為地電位,此時仍可以保證Vgs大于開啟電壓,保持DS導通。

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而對于PMOS,只有到Vgs小于一個值,MOS才能導通。此時S處于一個不確定的電位。若讓Vgs小于開啟電壓,即使導通了,S確定下降到地電位,就不能保證Vgs小于開啟電壓。

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高端驅動:MOS管相對于負載在電勢的高端,其中D直接連接電源,S通過負載接地。對于NMOS,只有當Vgs大于開啟電壓時,MOS管才能導通。所以當未導通時,S處于一個不能確定的電位。即使讓Vgs大于開啟電壓,DS導通后,DS電位相等,同為電源電位,除非G極電位比電源電位還高,則不能保持導通狀態。

MOS管,高端驅動,低端驅動,PMOS


而對于PMOS,只有到Vgs小于一個值,MOS才能導通。此時S處于一個不確定的電位。若讓Vgs小于開啟電壓,使DS導通,DS同為電源電位,還是能保持Vgs小于開啟電壓,是MOS保持導通狀態。

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由上可知,PMOS適合作為高端驅動,NMOS適合作為低端驅動。但是由于工藝等各方面的原因。在大電流情況下,通常仍把NMOS作為高端驅動。于是,為了保證高端驅動的NMOS的Vgs保持大于開啟電壓。我們會使用半橋驅動芯片。半橋驅動芯片把高端驅動的NMOS的S極作為參考地,輸出一個恒定的開啟電壓,來控制MOS的導通。


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