MOS管开关电源驱动电路设计及使用
来源：立深鑫电子 发布时间：08-03 点击：
摘要 : 在使用MOS管驱动电路设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑MOS管的导通电阻，最大电压等，最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。
在使用MOS管驱动电路设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑MOS管的导通电阻，最大电压等，最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。
5种常用开关电源mos管驱动电路设计解析
在使用MOS管设计开关电源时，大部分人都会考虑MOS管的导通电阻、最大电压、最大电流。但很多时候也仅仅考虑了这些因素，这样的电路也许可以正常工作，但并不是一个好的设计方案。更细致的，MOS管还应考虑本身寄生的参数。对一个确定的MOS管，其驱动电路，驱动脚输出的峰值电流，上升速率等，都会影响MOS管的开关性能。当电源IC与MOS管选定之后， 选择合适的驱动电路来连接电源IC与MOS管就显得尤其重要了。一个好的mos管驱动电路有以下几点要求：
①开关导通期间驱动电路能保证MOS管栅源极间电压保持稳定且可靠导通。
②开关管开通瞬时，驱动电路应能提供足够大的充电电流使MOSFET栅源极间电压迅速上升到所需值，保证开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡。
③驱动电路结构简单可靠、损耗小。
④关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压的快速泄放，保证开关管能快速关断。
⑤根据情况施加隔离。
模块电源中常用的MOS管驱动电路
1、电源IC直接驱动MOS管
电源IC直接驱动是我们最常用的驱动方式，同时也是最简单的驱动方式，使用这种驱动方式，应该注意几个参数以及这些参数的影响。第一，查看一下电源IC手册，其最大驱动峰值电流，因为不同芯片，驱动能力很多时候是不一样的。第二，了解一下MOSFET的寄生电容，如图2中C1、C2的值。如果C1、C2的值比较大，MOS管导通的需要的能量就比较大，如果电源IC没有比较大的驱动峰值电流，那么管子导通的速度就比较慢。如果驱动能力不足，上升沿可能出现高频振荡，即使把图2中Rg减小，也不能解决问题! IC驱动能力、MOS寄生电容大小、MOS管开关速度等因素，都影响驱动电阻阻值的选择，所以Rg并不能无限减小。
2、当源极输出为高电压时的驱动
当源极输出为高电压的情况时，我们需要采用偏置电路达到电路工作的目的，既我们以源极为参考点，搭建偏置电路，驱动电压在两个电压之间波动，驱动电压偏差由低电压提供。
3、驱动电路加速MOS管关断时间
关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压快速泄放，保证开关管能快速关断。为使栅源极间电容电压的快速泄放，常在驱动电阻上并联一个电阻和一个二极管，如图4所示，其中D1常用的是快恢复二极管。这使关断时间减小，同时减小关断时的损耗。Rg2是防止关断的时电流过大，把电源IC给烧掉。
在第二点介绍的图腾柱电路也有加快关断作用。当电源IC的驱动能力足够时，对图 2中电路改进可以加速MOS管关断时间，得到如图 4所示电路。用三极管来泄放栅源极间电容电压是比较常见的。如果Q1的发射极没有电阻，当PNP三极管导通时，栅源极间电容短接，达到最短时间内把电荷放完，最大限度减小关断时的交叉损耗。与图 3拓扑相比较，还有一个好处，就是栅源极间电容上的电荷泄放时电流不经过电源IC，提高了可靠性。
4、电源IC驱动能力不足时
如果选择MOS管寄生电容比较大，电源IC内部的驱动能力又不足时，需要在驱动电路上增强驱动能力，常使用图腾柱电路增加电源IC驱动能力。
这种驱动电路作用在于，提升电流提供能力，迅速完成对于栅极输入电容电荷的充电过程。这种拓扑增加了导通所需要的时间，但是减少了关断时间，开关管能快速开通且避免上升沿的高频振荡。
5、驱动电路加速MOS管关断时间
为了满足如图5所示高端MOS管的驱动，经常会采用变压器驱动，有时为了满足安全隔离也使用变压器驱动。其中R1目的是抑制PCB板上寄生的电感与C1形成LC振荡，C1的目的是隔开直流，通过交流，同时也能防止磁芯饱和。
除了以上驱动电路之外，还有很多其它形式的驱动电路。对于各种各样的驱动电路并没有一种驱动电路是最好的，只有结合具体应用，选择最合适的驱动。
MOS管在开关电路中的使用
N沟道mos管开关电路
NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压大于参数手册中给定的Vgs就可以了，漏极D接电源，源极S接地。需要注意的是Vgs指的是栅极G与源极S的压差，所以当NMOS作为高端驱动时候，当漏极D与源极S导通时，漏极D与源极S电势相等，那么栅极G必须高于源极S与漏极D电压，漏极D与源极S才能继续导通。
P沟道MOS管开关电路
PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的情况（高端驱动）。需要注意的是，Vgs指的是栅极G与源极S的电压，即栅极低于电源一定电压就导通，而非相对于地的电压。但是因为PMOS导通内阻比较大，所以只适用低功率的情况。大功率仍然使用N沟道MOS管。
在上图中我们可以看到右边都有一个寄生二极管，起到保护的作用。那么根据二极管的单向导电性我们也能知道在电路连接中，D和S应该如何连接。使用有寄生二极管的N沟道MOS管的情况下，D的电压要高于S的电压，否则MOS管无法正常工作（二极管导通）。使用有寄生二极管的P沟道MOS管，S的电压要高于D的电压，原因同上。
下面是MOS管的导通条件，只要记住电压方向与中间箭头方向相反即为导通（当然这个相反电压需要达到MOS管的开启电压）。比如导通电压为3V的N沟道MOS管，只要G的电压比S的电压高3V即可导通（D的电压也要比S的高）。同理，导通电压为3V的P沟道MOS管，只要G的电压比S的电压低3V即可导通（S的电压比D的高）。在电路中的典型应用如下图所示，分别为N沟道与P沟道的MOS管驱动电路：
我们可以看到，N沟道的MOS管的电路中，BEEP引脚为高电平即可导通，蜂鸣器发出声音，低电平关闭蜂鸣器；P沟道的MOS管是用来控制GPS模块的电源通断，GPS_PWR引脚为低电平时导通，GPS模块正常供电，高电平时GPS模块断电。
重点、重点、重点：以上两个应用电路中，N沟道和P沟道MOS管不能互相替代，如下两个应用电路不能正常工作：
