詳細講解mosfet管驅動電路
mos管的作用
mos管為壓控元件,你只要加到它的壓控元件所需電壓就能使它導通,它的導通就像三極體在飽和狀態一樣,導通結的壓降最小.這就是常說的精典是開關作用.去掉這個控制電壓經就截止.
mos管
mos管的英文全稱叫mosfet(metal oxide semiconductor field effect transistor)，即金屬氧化物半導體型場效電晶體，屬於場效應電晶體中的絕緣柵型。因此，mos管有時被稱為場效電晶體。在一般電子電路中，mos管通常被用於放大電路或開關電路。
而在主機板上的電源穩壓電路中，mosfet扮演的角色主要是判斷電位，它在主機板上常用「q」加數字表示。
一、mos管的作用是什麼？
目前主機板或顯示卡上所採用的mos管並不是太多，一般有10個左右，主要原因是大部分mos管被整合到ic晶元中去了。由於mos管主要是為配件提供穩定的電壓，所以它一般使用在cpu、agp插槽和記憶體插槽附近。其中在cpu與agp插槽附近各安排一組mos管，而記憶體插槽則共用了一組mos管，mos管一般是以兩個組成一組的形式出現主機板上的。
二、mos管的效能引數有哪些？
優質的mos管能夠承受的電流峰值更高。一般情況下我們要判斷主機板上mos管的質量高低，可以看它能承受的最大電流值。影響mos管質量高低的引數非常多，像極端電流、極端電壓等。
但在mos管上無法標註這麼多引數，所以在mos管表面一般只標註了產品的型號，我們可以根據該型號上網查詢具體的效能引數。
還要說明的是，溫度也是mos管乙個非常重要的效能引數。主要包括環境溫度、管殼溫度、貯成溫度等。由於cpu頻率的提高，mos管需要承受的電流也隨著增強，提供近百a的電流已經很常見了。
如此巨大的電流通過時產生的熱量當然使mos管「發燒」了。為了mos管的安全，高品質主機板也開始為mos管加裝散熱片了。
電感與mos管是如何合作的？
通過上面的介紹，我們知道mos管對於整個供電系統起著穩壓的作用，但是mos管不能單獨使用，它必須和電感線圈、電容等共同組成的濾波穩壓電路，才能發揮充分它的優勢。
主機板上的pwm(plus width modulator，脈衝寬度調製器)晶元產生乙個寬度可調的脈衝波形，這樣可以使兩隻mos管輪流導通。當負載兩端的電壓(如cpu需要的電壓)要降低時，這時mos管的開關作用開始生效，外部電源對電感進行充電並達到所需的額定電壓。當負載兩端的電壓公升高時，通過mos管的開關作用，外部電源供電斷開，電感釋放出剛才充入的能量，這時的電感就變成了「電源」，繼續對負載供電。
隨著電感上儲存能量的不斷消耗，負載兩端的電壓又開始逐漸降低，外部電源通過mos管的開關作用又要充電。這樣迴圈不斷地進行充電和放電的過程，從而形成一種穩定的電壓，永遠使負載兩端的電壓不會公升高也不會降低。
在使用mos管設計開關電源或者馬達驅動電路的時候，大部分人都會考慮mos的導通電阻，最大電壓等，最大電流等，也有很多人僅僅考慮這些因素。這樣的電路也許是可以工作的，但並不是優秀的，作為正式的產品設計也是不允許的。
下面是我對mosfet及mosfet驅動電路基礎的一點總結，其中參考了一些資料，非全部原創。包括mos管的介紹，特性，驅動以及應用電路。
1，mos管種類和結構
mosfet管是fet的一種（另一種是jfet），可以被製造成增強型或耗盡型，p溝道或n溝道共4種型別，但實際應用的只有增強型的n溝道mos管和增強型的p溝道mos管，所以通常提到nmos，或者pmos指的就是這兩種。
至於為什麼不使用耗盡型的mos管，不建議刨根問底。
對於這兩種增強型mos管，比較常用的是nmos。原因是導通電阻小，且容易製造。所以開關電源和馬達驅動的應用中，一般都用nmos。下面的介紹中，也多以nmos為主。
mos管的三個管腳之間有寄生電容存在，這不是我們需要的，而是由於製造工藝限制產生的。寄生電容的存在使得在設計或選擇驅動電路的時候要麻煩一些，但沒有辦法避免，後邊再詳細介紹。
在mos管原理圖上可以看到，漏極和源極之間有乙個寄生二極體。這個叫體二極體，在驅動感性負載（如馬達），這個二極體很重要。順便說一句，體二極體只在單個的mos管中存在，在積體電路晶元內部通常是沒有的。
2，mos管導通特性
導通的意思是作為開關，相當於開關閉合。
nmos的特性，vgs大於一定的值就會導通，適合用於源極接地時的情況（低端驅動），只要柵極電壓達到4v或10v就可以了。
pmos的特性，vgs小於一定的值就會導通，適合用於源極接vcc時的情況（高階驅動）。但是，雖然pmos可以很方便地用作高階驅動，但由於導通電阻大，**貴，替換種類少等原因，在高階驅動中，通常還是使用nmos。
3，mos開關管損失
不管是nmos還是pmos，導通後都有導通電阻存在，這樣電流就會在這個電阻上消耗能量，這部分消耗的能量叫做導通損耗。選擇導通電阻小的mos管會減小導通損耗。現在的小功率mos管導通電阻一般在幾十毫歐左右，幾毫歐的也有。
mos在導通和截止的時候，一定不是在瞬間完成的。mos兩端的電壓有乙個下降的過程，流過的電流有乙個上公升的過程，在這段時間內，mos管的損失是電壓和電流的乘積，叫做開關損失。通常開關損失比導通損失大得多，而且開關頻率越快，損失也越大。
導通瞬間電壓和電流的乘積很大，造成的損失也就很大。縮短開關時間，可以減小每次導通時的損失；降低開關頻率，可以減小單位時間內的開關次數。這兩種辦法都可以減小開關損失。
4，mos管驅動
跟雙極性電晶體相比，一般認為使mos管導通不需要電流，只要gs電壓高於一定的值，就可以了。這個很容易做到，但是，我們還需要速度。
在mos管的結構中可以看到，在gs，gd之間存在寄生電容，而mos管的驅動，實際上就是對電容的充放電。對電容的充電需要乙個電流，因為對電容充電瞬間可以把電容看成短路，所以瞬間電流會比較大。選擇/設計mos管驅動時第一要注意的是可提供瞬間短路電流的大小。
第二注意的是，普遍用於高階驅動的nmos，導通時需要是柵極電壓大於源極電壓。而高階驅動的mos管導通時源極電壓與漏極電壓（vcc）相同，所以這時柵極電壓要比vcc大4v或10v。如果在同乙個系統裡，要得到比vcc大的電壓，就要專門的公升壓電路了。
很多馬達驅動器都整合了電荷幫浦，要注意的是應該選擇合適的外接電容，以得到足夠的短路電流去驅動mos管。
上邊說的4v或10v是常用的mos管的導通電壓，設計時當然需要有一定的餘量。而且電壓越高，導通速度越快，導通電阻也越小。現在也有導通電壓更小的mos管用在不同的領域裡，但在12v汽車電子系統裡，一般4v導通就夠用了。
mos管的驅動電路及其損失，可以參考microchip公司的an799 matching mosfet drivers to mosfets。講述得很詳細，所以不打算多寫了。
5，mos管應用電路
mos管最顯著的特性是開關特性好，所以被廣泛應用在需要電子開關的電路中，常見的如開關電源和馬達驅動，也有照明調光。
現在的mos驅動，有幾個特別的需求，
1，低壓應用
當使用5v電源，這時候如果使用傳統的圖騰柱結構，由於三極體的be有0.7v左右的壓降，導致實際最終加在gate上的電壓只有4.3v。
這時候，我們選用標稱gate電壓4.5v的mos管就存在一定的風險。
同樣的問題也發生在使用3v或者其他低壓電源的場合。
2，寬電壓應用
輸入電壓並不是乙個固定值，它會隨著時間或者其他因素而變動。這個變動導致pwm電路提供給mos管的驅動電壓是不穩定的。
為了讓mos管在高gate電壓下安全，很多mos管內建了穩壓管強行限制gate電壓的幅值。在這種情況下，當提供的驅動電壓超過穩壓管的電壓，就會引起較大的靜態功耗。
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，引起導通不夠徹底，從而增加功耗。
3，雙電壓應用
在一些控制電路中，邏輯部分使用典型的5v或者3.3v數字電壓，而功率部分使用12v甚至更高的電壓。兩個電壓採用共地方式連線。
這就提出乙個要求，需要使用乙個電路，讓低壓側能夠有效的控制高壓側的mos管，同時高壓側的mos管也同樣會面對1和2中提到的問題。
在這三種情況下，圖騰柱結構無法滿足輸出要求，而很多現成的mos驅動ic，似乎也沒有包含gate電壓限制的結構。
於是我設計了乙個相對通用的電路來滿足這三種需求。
電路圖如下：
圖1 用於nmos的驅動電路
圖2 用於pmos的驅動電路
這裡我只針對nmos驅動電路做乙個簡單分析：
vl和vh分別是低端和高階的電源，兩個電壓可以是相同的，但是vl不應該超過vh。
q1和q2組成了乙個反置的圖騰柱，用來實現隔離，同時確保兩隻驅動管q3和q4不會同時導通。
r2和r3提供了pwm電壓基準，通過改變這個基準，可以讓電路工作在pwm訊號波形比較陡直的位置。
q3和q4用來提供驅動電流，由於導通的時候，q3和q4相對vh和gnd最低都只有乙個vce的壓降，這個壓降通常只有0.3v左右，大大低於0.7v的vce。
r5和r6是反饋電阻，用於對gate電壓進行取樣，取樣後的電壓通過q5對q1和q2的基極產生乙個強烈的負反饋，從而把gate電壓限制在乙個有限的數值。這個數值可以通過r5和r6來調節。
MOS管工作原理講解
使用mos管設計開關電源或者馬達驅動電路的時候，大部分人都會考慮mos的導通電阻，最大電壓等，最大電流等，也有很多人僅僅考慮這些因素。這樣的電路也許是可以工作的，但並不是優秀的，作為正式的產品設計也是不允許的。下面是我對mosfet及mosfet驅動電路基礎的一點總結，其中參考了一些資料，非全部原創...
mos管工作原理
在一塊摻雜濃度較低的p型矽襯底上，用光刻 擴散工藝製作兩個高摻雜濃度的n 區，並用金屬鋁引出兩個電極，分別作漏極d和源極s。然後在半導體表面覆蓋一層很薄的二氧化矽 sio2 絕緣層，在漏源極間的絕緣層上再裝上乙個鋁電極 作為柵極。另外在襯底上也引出乙個電極b，這就構成了乙個n溝道增強型mos管。顯然...
MOS管工作原理解讀
在使用mos管設計開關電源或者馬達驅動電路的時候，大部分人都會考慮mos的導通電阻，最大電壓等，最大電流等，也有很多人僅僅考慮這些因素。這樣的電路也許是可以工作的，但並不是優秀的，作為正式的產品設計也是不允許的。下面是我對mosfet及mosfet驅動電路基礎的一點總結，其中參考了一些資料，非全部原...