7步法则教你正确选择MOS管

在做电源或驱动时，功率器件MOS管是我们最常用的器件。使用MOS管时，如果对MOS管的某些参数考虑不周，电路通常是无法工作。所以，MOS管选型要考虑方方面面的因素，7步法则教你正确使用。

MOS管广泛的应用在我们熟知的电路中，比如开关电源，电动马达、照明调光等驱动电路中。在这里应用中，我们使用的一般是低压MOS管。与低压MOS管对应的，便是高压MOS管，这两种MOS管的分类是以电压来分类的。

通常高压MOS管电压在400V-1000V左右，能提供有效的锁定保护运行，采用CMOS技术，与双极驱动器相比，功耗低，运行效率高，还可以提升系统的可靠性。

低压MOS管电压在1V-40V左右，有高速度、高性能、低功耗、低导通电阻、小封装等优势，适合保护电路和开关电路。现在的MOS驱动，有几个特别的应用：

1）低压应用：当使用5V电源，这时候如果使用传统的图腾柱结构，由于三极管的be有0.7V左右的压降，导致实际最终加在gate上的电压只有4.3V。这时候，我们选用标称gate电压4.5V的MOS管就存在一定的风险。同样的问题也发生在使用3V或者其他低压电源的场合。

2）宽电压应用：输入电压并不是一个固定值，它会随着时间或者其他因素而变动。这个变动导致PWM电路提供给MOS管的驱动电压是不稳定的。为了让MOS管在高gate电压下安全，很多MOS管内置了稳压管强行限制gate电压的幅值。在这种情况下，当提供的驱动电压超过稳压管的电压，就会引起较大的静态功耗。

同时，如果简单的用电阻分压的原理降低gate电压，就会出现输入电压比较高的时候，MOS管工作良好，而输入电压降低的时候gate电压不足，引起导通不够彻底，从而增加功耗。

3）双电压应用：在一些控制电路中，逻辑部分使用典型的5V或者3.3V数字电压，而功率部分使用12V甚至更高的电压。两个电压采用共地方式连接。这就提出一个要求，需要使用一个电路，让低压侧能够有效的控制高压侧的MOS管，同时高压侧的MOS管也同样会面对1和2中提到的问题。

在这三种情况下，图腾柱结构无法满足输出要求，而很多现成的MOS驱动IC，似乎也没有包含gate电压限制的结构。这里分享2个相对通用的电路来满足以上三种应用场景。电路图如下：

上图NMOS和PMOS驱动电路功能一致，这里只分析NMOS驱动电路：Vl和Vh分别是低端和高端的电源，两个电压可以是相同的，但是Vl不应该超过Vh。

Q1和Q2组成了一个反置的图腾柱，用来实现隔离，同时确保两只驱动管Q3和Q4不会同时导通。R2和R3提供了PWM电压基准，通过改变这个基准，可以让电路工作在PWM信号波形比较陡直的位置。

Q3和Q4用来提供驱动电流，由于导通的时候，Q3和Q4相对Vh和GND最低都只有一个Vce的压降，这个压降通常只有0.3V左右，大大低于0.7V的Vce。

R5和R6是反馈电阻，用于对gate电压进行采样，采样后的电压通过Q5对Q1和Q2的基极产生一个强烈的负反馈，从而把gate电压限制在一个有限的数值。这个数值可以通过R5和R6来调节。

最后，R1提供了对Q3和Q4的基极电流限制，R4提供了对MOS管的gate电流限制，也就是Q3和Q4的Ice的限制。必要的时候可以在R4上面并联加速电容。

这个电路提供了如下的特性：

1）用低端电压和PWM驱动高端MOS管。

2）用小幅度的PWM信号驱动高gate电压需求的MOS管。

3）gate电压的峰值限制

4）输入和输出的电流限制

5）通过使用合适的电阻，可以达到很低的功耗。

6）PWM信号反相。NMOS并不需要这个特性，可以通过前置一个反相器来解决。上文多次提到了图腾柱，这里再给大家解释何为图腾柱。

图腾柱就是上下各一个晶体管，上管为NPN，c极接正电源，下管为PNP，e极接负电源，注意，是负电源，是地。两个b极接到一起，接输入，上管的e和下管的c接到一起，接输出。用来匹配电压，或者提高IO口的驱动能力。

正如上面电路的分析，MOS管使用涉及到的知识点非常多，希望大家正确规范使用MOS管，发挥其最大的价值。

审核编辑：刘清