在做電源或驅(qū)動時，功率器件MOS管是我們最常用的器件。使用MOS管時，如果對MOS管的某些參數(shù)考慮不周，電路通常是無法工作。所以，MOS管選型要考慮方方面面的因素，7步法則教你正確使用。
MOS管廣泛的應(yīng)用在我們熟知的電路中，比如開關(guān)電源，電動馬達、照明調(diào)光等驅(qū)動電路中。在這里應(yīng)用中，我們使用的一般是低壓MOS管。與低壓MOS管對應(yīng)的，便是高壓MOS管，這兩種MOS管的分類是以電壓來分類的。
通常高壓MOS管電壓在400V-1000V左右，能提供有效的鎖定保護運行，采用CMOS技術(shù)，與雙極驅(qū)動器相比，功耗低，運行效率高，還可以提升系統(tǒng)的可靠性。
低壓MOS管電壓在1V-40V左右，有高速度、高性能、低功耗、低導(dǎo)通電阻、小封裝等優(yōu)勢，適合保護電路和開關(guān)電路?，F(xiàn)在的MOS驅(qū)動，有幾個特別的應(yīng)用：
1）低壓應(yīng)用：當(dāng)使用5V電源，這時候如果使用傳統(tǒng)的圖騰柱結(jié)構(gòu)，由于三極管的be有0.7V左右的壓降，導(dǎo)致實際最終加在gate上的電壓只有4.3V。這時候，我們選用標(biāo)稱gate電壓4.5V的MOS管就存在一定的風(fēng)險。同樣的問題也發(fā)生在使用3V或者其他低壓電源的場合。
2）寬電壓應(yīng)用：輸入電壓并不是一個固定值，它會隨著時間或者其他因素而變動。這個變動導(dǎo)致PWM電路提供給MOS管的驅(qū)動電壓是不穩(wěn)定的。為了讓MOS管在高gate電壓下安全，很多MOS管內(nèi)置了穩(wěn)壓管強行限制gate電壓的幅值。在這種情況下，當(dāng)提供的驅(qū)動電壓超過穩(wěn)壓管的電壓，就會引起較大的靜態(tài)功耗。
同時，如果簡單的用電阻分壓的原理降低gate電壓，就會出現(xiàn)輸入電壓比較高的時候，MOS管工作良好，而輸入電壓降低的時候gate電壓不足，引起導(dǎo)通不夠徹底，從而增加功耗。
3）雙電壓應(yīng)用：在一些控制電路中，邏輯部分使用典型的5V或者3.3V數(shù)字電壓，而功率部分使用12V甚至更高的電壓。兩個電壓采用共地方式連接。這就提出一個要求，需要使用一個電路，讓低壓側(cè)能夠有效的控制高壓側(cè)的MOS管，同時高壓側(cè)的MOS管也同樣會面對1和2中提到的問題。
在這三種情況下，圖騰柱結(jié)構(gòu)無法滿足輸出要求，而很多現(xiàn)成的MOS驅(qū)動IC，似乎也沒有包含gate電壓限制的結(jié)構(gòu)。這里分享2個相對通用的電路來滿足以上三種應(yīng)用場景。電路圖如下：
上圖NMOS和PMOS驅(qū)動電路功能一致，這里只分析NMOS驅(qū)動電路：Vl和Vh分別是低端和高端的電源，兩個電壓可以是相同的，但是Vl不應(yīng)該超過Vh。
Q1和Q2組成了一個反置的圖騰柱，用來實現(xiàn)隔離，同時確保兩只驅(qū)動管Q3和Q4不會同時導(dǎo)通。R2和R3提供了PWM電壓基準(zhǔn)，通過改變這個基準(zhǔn)，可以讓電路工作在PWM信號波形比較陡直的位置。
Q3和Q4用來提供驅(qū)動電流，由于導(dǎo)通的時候，Q3和Q4相對Vh和GND最低都只有一個Vce的壓降，這個壓降通常只有0.3V左右，大大低于0.7V的Vce。
R5和R6是反饋電阻，用于對gate電壓進行采樣，采樣后的電壓通過Q5對Q1和Q2的基極產(chǎn)生一個強烈的負(fù)反饋，從而把gate電壓限制在一個有限的數(shù)值。這個數(shù)值可以通過R5和R6來調(diào)節(jié)。
最后，R1提供了對Q3和Q4的基極電流限制，R4提供了對MOS管的gate電流限制，也就是Q3和Q4的Ice的限制。必要的時候可以在R4上面并聯(lián)加速電容。
這個電路提供了如下的特性：
1）用低端電壓和PWM驅(qū)動高端MOS管。
2）用小幅度的PWM信號驅(qū)動高gate電壓需求的MOS管。
3）gate電壓的峰值限制
4）輸入和輸出的電流限制
5）通過使用合適的電阻，可以達到很低的功耗。
6）PWM信號反相。NMOS并不需要這個特性，可以通過前置一個反相器來解決。上文多次提到了圖騰柱，這里再給大家解釋何為圖騰柱。
圖騰柱就是上下各一個晶體管，上管為NPN，c極接正電源，下管為PNP，e極接負(fù)電源，注意，是負(fù)電源，是地。兩個b極接到一起，接輸入，上管的e和下管的c接到一起，接輸出。用來匹配電壓，或者提高IO口的驅(qū)動能力。
正如上面電路的分析，MOS管使用涉及到的知識點非常多，希望大家正確規(guī)范使用MOS管，發(fā)揮其最大的價值。
審核編輯：劉清