大家快來看，MOS管好妙?。?/h1>
[導(dǎo)讀]今天，我們在了解5V單片機驅(qū)動mos管電路之前，先了解一下單片機驅(qū)動mos管電路圖及原理。單片機驅(qū)動mos管電路主要根據(jù)MOS管要驅(qū)動什么東西，要只是一個繼電器之類的小負(fù)載的話直接用51的引腳驅(qū)動就可以，要注意電感類負(fù)載要加保護(hù)二極管和吸收緩沖，最好用N溝道的MOS。如果驅(qū)動的東...
今天，我們在了解5V單片機驅(qū)動mos管電路之前，先了解一下單片機驅(qū)動mos管電路圖及原理。單片機驅(qū)動mos管電路主要根據(jù)MOS管要驅(qū)動什么東西，要只是一個繼電器之類的小負(fù)載的話直接用51的引腳驅(qū)動就可以，要注意電感類負(fù)載要加保護(hù)二極管和吸收緩沖，最好用N溝道的MOS。如果驅(qū)動的東西（功率）很大，（大電流、大電壓的場合），最好要做電氣隔離、過流超壓保護(hù)、溫度保護(hù)等……此時既要隔離傳送控制信號（例如PWM信號），也要給驅(qū)動級（MOS管的推動電路）傳送電能。如果是做產(chǎn)品的話建議自己搞一個建議的DC-DC，這樣可以降低成本。然后，MOS管擁有一種簡單的驅(qū)動方式：NPN管 PNP管，一個用于MOS開啟驅(qū)動，一個用于MOS快速關(guān)斷。下圖一適合開關(guān)頻率不高的場合，一般低于2KHz。圖一其中R1=10K，電阻R2、R3的大小由V 決定，V 越高，R2、R3越大，以保證電阻及三極管功耗在允許范圍，同時保證R2和R3的分壓VPP=V 減10V，同時V 不能大于40V。補充：下圖二適合高頻大功率場合，到達(dá)100KHz沒問題，同時可以并聯(lián)多個MOSFET-P管。圖二R2、R3需要滿足和圖一一樣的條件，其實就是圖一加了級推挽，這樣就可以保證MOSFET管高速開關(guān)，上面6P小電容是發(fā)射結(jié)結(jié)電容補償電容，可以改善三極管高速開關(guān)特性。另外：MOSFET的柵極電容較大，在使用的時候應(yīng)該把它當(dāng)成一個容抗負(fù)載來看。MOS管驅(qū)動電路在使用MOS管設(shè)計開關(guān)電源或者馬達(dá)驅(qū)動電路的時候，大部分人都會考慮MOS的導(dǎo)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，但并不是優(yōu)秀的，作為正式的產(chǎn)品設(shè)計也是不允許的。MOS管導(dǎo)通特性導(dǎo)通的意思是作為開關(guān)，相當(dāng)于開關(guān)閉合。
NMOS的特性：Vgs大于一定的值就會導(dǎo)通，適合用于源極接地時的情況（低端驅(qū)動），只要柵極電壓達(dá)到4V或10V就可以了。PMOS的特性：Vgs小于一定的值就會導(dǎo)通，適合用于源極接VCC時的情況（高端驅(qū)動）。但是，雖然PMOS可以很方便地用作高端驅(qū)動，但由于導(dǎo)通電阻大，價格貴，替換種類少等原因，在高端驅(qū)動中，通常還是使用NMOS。MOS開關(guān)管損失MOS管驅(qū)動電路不管是NMOS還是PMOS，導(dǎo)通后都有導(dǎo)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(dǎo)通損耗。選擇導(dǎo)通電阻小的MOS管會減小導(dǎo)通損耗，現(xiàn)在的小功率MOS管導(dǎo)通電阻一般在幾十毫歐左右，幾毫歐的也有。
MOS在導(dǎo)通和截止的時候，一定不是在瞬間完成的，MOS兩端的電壓有一個下降的過程，流過的電流有一個上升的過程。在這段時間內(nèi)，MOS管的損失是電壓和電流的乘積，叫做開關(guān)損失，通常開關(guān)損失比導(dǎo)通損失大得多，而且開關(guān)頻率越快，損失也越大。
導(dǎo)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(guān)時間，可以減小每次導(dǎo)通時的損失；降低開關(guān)頻率，可以減小單位時間內(nèi)的開關(guān)次數(shù)，這兩種辦法都可以減小開關(guān)損失。
MOS管驅(qū)動
跟雙極性晶體管相比，一般認(rèn)為使MOS管導(dǎo)通不需要電流，只要GS電壓高于一定的值就可以了，這個很容易做到，但是，我們還需要速度。在MOS管的結(jié)構(gòu)中，我們可以看到在GS、GD之間存在寄生電容，而MOS管的驅(qū)動，實際上就是對電容的充放電。對電容的充電需要一個電流，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(shè)計MOS管驅(qū)動時第一要注意的是可提供瞬間短路電流的大小。
MOS管驅(qū)動電路第二注意的是，普遍用于高端驅(qū)動的NMOS，導(dǎo)通時需要是柵極電壓大于源極電壓。而高端驅(qū)動的MOS管導(dǎo)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。如果在同一個系統(tǒng)里，要得到比VCC大的電壓，就要專門的升壓電路了。很多馬達(dá)驅(qū)動器都集成了電荷泵，要注意的是應(yīng)該選擇合適的外接電容，以得到足夠的短路電流去驅(qū)動MOS管。
上邊說的4V或10V是常用的MOS管的導(dǎo)通電壓，設(shè)計時當(dāng)然需要有一定的余量。而且電壓越高，導(dǎo)通速度越快，導(dǎo)通電阻也越小，現(xiàn)在也有導(dǎo)通電壓更小的MOS管用在不同的領(lǐng)域里，但在12V汽車電子系統(tǒng)里，一般4V導(dǎo)通就夠用了。MOS管應(yīng)用電路MOS管最顯著的特性是開關(guān)特性好，所以被廣泛應(yīng)用在需要電子開關(guān)的電路中，常見的如開關(guān)電源和馬達(dá)驅(qū)動，也有照明調(diào)光。
現(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，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。最后，感謝大家一直以來的閱讀、在看和轉(zhuǎn)發(fā)！
NMOS的特性：Vgs大于一定的值就會導(dǎo)通，適合用于源極接地時的情況（低端驅(qū)動），只要柵極電壓達(dá)到4V或10V就可以了。PMOS的特性：Vgs小于一定的值就會導(dǎo)通，適合用于源極接VCC時的情況（高端驅(qū)動）。但是，雖然PMOS可以很方便地用作高端驅(qū)動，但由于導(dǎo)通電阻大，價格貴，替換種類少等原因，在高端驅(qū)動中，通常還是使用NMOS。MOS開關(guān)管損失MOS管驅(qū)動電路不管是NMOS還是PMOS，導(dǎo)通后都有導(dǎo)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(dǎo)通損耗。選擇導(dǎo)通電阻小的MOS管會減小導(dǎo)通損耗，現(xiàn)在的小功率MOS管導(dǎo)通電阻一般在幾十毫歐左右，幾毫歐的也有。
MOS在導(dǎo)通和截止的時候，一定不是在瞬間完成的，MOS兩端的電壓有一個下降的過程，流過的電流有一個上升的過程。在這段時間內(nèi)，MOS管的損失是電壓和電流的乘積，叫做開關(guān)損失，通常開關(guān)損失比導(dǎo)通損失大得多，而且開關(guān)頻率越快，損失也越大。
導(dǎo)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(guān)時間，可以減小每次導(dǎo)通時的損失；降低開關(guān)頻率，可以減小單位時間內(nèi)的開關(guān)次數(shù)，這兩種辦法都可以減小開關(guān)損失。
MOS管驅(qū)動
跟雙極性晶體管相比，一般認(rèn)為使MOS管導(dǎo)通不需要電流，只要GS電壓高于一定的值就可以了，這個很容易做到，但是，我們還需要速度。在MOS管的結(jié)構(gòu)中，我們可以看到在GS、GD之間存在寄生電容，而MOS管的驅(qū)動，實際上就是對電容的充放電。對電容的充電需要一個電流，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(shè)計MOS管驅(qū)動時第一要注意的是可提供瞬間短路電流的大小。
MOS管驅(qū)動電路第二注意的是，普遍用于高端驅(qū)動的NMOS，導(dǎo)通時需要是柵極電壓大于源極電壓。而高端驅(qū)動的MOS管導(dǎo)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。如果在同一個系統(tǒng)里，要得到比VCC大的電壓，就要專門的升壓電路了。很多馬達(dá)驅(qū)動器都集成了電荷泵，要注意的是應(yīng)該選擇合適的外接電容，以得到足夠的短路電流去驅(qū)動MOS管。
上邊說的4V或10V是常用的MOS管的導(dǎo)通電壓，設(shè)計時當(dāng)然需要有一定的余量。而且電壓越高，導(dǎo)通速度越快，導(dǎo)通電阻也越小，現(xiàn)在也有導(dǎo)通電壓更小的MOS管用在不同的領(lǐng)域里，但在12V汽車電子系統(tǒng)里，一般4V導(dǎo)通就夠用了。MOS管應(yīng)用電路MOS管最顯著的特性是開關(guān)特性好，所以被廣泛應(yīng)用在需要電子開關(guān)的電路中，常見的如開關(guān)電源和馬達(dá)驅(qū)動，也有照明調(diào)光。
現(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，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。最后，感謝大家一直以來的閱讀、在看和轉(zhuǎn)發(fā)！
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