1、问题提出:现在的 MOS 驱动,有几个特别的需求,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,
2、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
3、IC,似乎也没有包含 gate 电压限制的结构。于是我设计了一个相对通用的电路来满足这三种需求。电路图如下:图 1 用于 NMOS 的驱动电路图 2 用于 PMOS 的驱动电路这里我只针对 NMOS 驱动电路做一个简单分析: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
4、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。