【经验】解析如何选择最适合的MOS管驱动电路

时间： 2021-12-28 来源：SLKOR

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MOSFET管是FET的一种(另一种是JFET)，可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。本文SLKOR主要解析如何选择最适合的MOS管驱动电路。

至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。

对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小，且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。下面的介绍中，也多以NMOS为主。

MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。

在MOS管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，在驱动感性负载(如马达)，这个二极管很重要。顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。

2、MOS管导通特性

导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。

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)，只要栅极电压达到4V或10V就可以了。

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)。但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。

3、MOS开关管损失

不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右，几毫欧的也有。

MOS在导通和截止的时候，一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程，流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内，MOS管的损失是电压和电流的乘积，叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多，而且开关频率越快，损失也越大。

导通瞬间电压和电流的乘积很大，造成的损失也就很大。缩短开关时间，可以减小每次导通时的损失;降低开关频率，可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。

4、MOS管驱动

跟双极性晶体管相比，一般认为使MOS管导通不需要电流，只要GS电压高于一定的值，就可以了。这个很容易做到，但是，我们还需要速度。

在MOS管的结构中可以看到，在GS，GD之间存在寄生电容，而MOS管的驱动，实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流，因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路，所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。

第二注意的是，普遍用于高端驱动的NMOS，导通时需要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压(VCC)相同，所以这时栅极电压要比VCC大4V或10V。如果在同一个系统里，要得到比VCC大的电压，就要专门的升压电路了。很多马达驱动器都集成了电荷泵，要注意的是应该选择合适的外接电容，以得到足够的短路电流去驱动MOS管。

上边说的4V或10V是常用的MOS管的导通电压，设计时当然需要有一定的余量。而且电压越高，导通速度越快，导通电阻也越小。现在也有导通电压更小的MOS管用在不同的领域里，但在12V汽车电子系统里，一般4V导通就够用了。

MOS管的驱动电路及其损失，可以参考Microchip公司的AN799MatchingMOSFETDriverstoMOSFETs。讲述得很详细，所以不打算多写了。

5、MOS管应用电路

MOS管最显著的特性是开关特性好，所以被广泛应用在需要电子开关的电路中，常见的如开关电源和马达驱动。

5种常用开关电源MOSFET驱动电路解析

在使用MOSFET设计开关电源时，大部分人都会考虑MOSFET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，MOSFET还应考虑本身寄生的参数。对一个确定的MOSFET，其驱动电路，驱动脚输出的峰值电流，上升速率等，都会影响MOSFET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MOSFET驱动电路有以下几点要求：

●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。

●开关导通期间驱动电路能保证MOSFET栅源极间电压保持稳定且可靠导通。

●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。

●驱动电路结构简单可靠、损耗小。

●根据情况施加隔离。

图 1

MOS管和IGBT驱动电路是驱动电压还是电流呢？

MOS管与IDBT都是电压驱动元件。也就是栅极电压控制漏极或集电极电流。

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选型指南 - 固得沃克 - 2022/11/22 PDF 中文下载

最大漏源电压60V的合科泰MOS管HKTD80N06，可承受80A连续漏极电流，适用于电机驱动和电源等

合科泰电子生产的一款MOS管HKTD80N06产品采用N沟道制作，它具有很好的电气性能，其能承受的最大漏源电压60V，栅源电压20V，连续漏极电流80A，漏源导通电阻0.0065欧姆，最小栅极阈值电压2V，最小栅极阈值电压4V，耗散功率100mW。它具有超低功耗、充分表征雪崩电压、模压塑料材料温度可靠等特点。高电流承载能力，能承受高达80A的连续漏极电流，使得它非常适合于需要高电流的应用场景。

产品发布时间 : 2024-11-14

【选型】AiT（创瑞科技）电源管理IC/EEPROM存储芯片/分离器件/保险丝/晶振/电感选型指南

目录- 直流电源转换器交直流转换控制器复位IC 稳压器 LED驱动 OLED 驱动闸驱动控制马达驱动开关与过滤控制 USB 充电端口控制器霍尔开关音频功放运算放大器电池管理 EEPROM存储芯片（记忆体）触控IC MOS 管开关电感分离器件可恢复式保险丝晶振车用电子（AEC-Q101)

型号- 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选型指南 - AIT - 2019年Q2 PDF 中文下载

【产品】N沟道中压MOS管SL15N10A可承受高达100℃的工作温度，适用于高功率电路

SL15N10A是N沟道中压MOS管，漏源电压(Vdss)为100V，连续漏极电流(Id)为15A，导通电阻(RDS(on)@Vgs，Id)是130mΩ@20V,15A，阈值电压(Vgs(th)@Id)是20V@15A，具有高漏源电压和低导通电阻的特点，能够承受高达100℃的工作温度，可以广泛应用于各种开关电路、电源管理和电动机控制等领域。

产品发布时间 : 2023-09-26

TMC科普课堂系列——MOS管的重要特性，及在开关电源电路中大功率MOS管和晶体三极管的优点

本文台懋解析了MOS管和晶体三极管相比的重要特性，以及在开关电源电路中，大功率MOS管和大功率晶体三极管相比MOS管的优点。

技术探讨发布时间 : 2024-11-06

【技术】一文解析MOS管的驱动

在进行驱动电路设计之前，必须先清楚MOS管的模型、MOS管的开关过程、MOS管的栅极电荷以及MOS管的输入输出电容、跨接电容、等效电容等参数对驱动的影响。本文中时科将为大家解析MOS管的驱动。

技术探讨发布时间 : 2022-08-30

【产品】导通电阻低至55mΩ的萨科微低压MOS管SL2305，漏源电压为20V，提高设备的工作效率

SL2305具有低导通电阻高效能，低阈值电压易于控制等性能，由于其优秀的性能指标，被广泛应用于各种电子设备中。SL2305更多用于功率开关、稳压器、DC-DC转换器、低压电源开关等领域。在功率开关领域，它可以用于控制高电流和高电压的开关，如用于电机驱动、电源开关、照明控制等。在稳压器领域，它可以用于实现高效率的稳压器，例如用于手机充电器、电脑电源等。

产品发布时间 : 2023-09-26

深入了解MOS管的种类以及相关基础知识

本文由金誉半导体再带大家深入的了解一下MOS管的种类以及相关基础知识。

技术探讨发布时间 : 2024-10-27

合科泰TO-220封装高压MOS管4N60，可用于开关电源和电机驱动器等应用上

高压MOS管的沟道区宽、漏极区大、栅极采用特殊工艺，这些特点使得它的管子能够承受高电压。高压MOS管可用于高压电路，具有高电压承受能力和低开关损耗，因此在高压电路中得到了广泛应用。本期，合科泰电子给大家介绍一款经典且常用的高压MOS管4N60，这个管子已经被广泛应用在开关电源、开关稳压器和电机驱动器等产品上。

产品发布时间 : 2024-04-27