MOS----MOS管驅動電路

引言：MOS管開關電路在分立設計里面應用非常廣泛，包括邏輯控制，電源切換，負載開關等，在一些電路巧妙設計上具有非常大的創新性。以下電路均以使用增強型MOS為示例。MOS驅動電路的基本要求包括：對柵極施加足夠高于Vth的電壓的能力，以及對輸入電容進行足夠充電的驅動能力，本節介紹MOS的驅動電路示例。

1. NMOS/PMOS的基本驅動電路

如圖2-1所示，左邊為NMOS基本驅動電路，右邊為PMOS基本驅動電路，對于NMOS來說，Ctrl In為低電平時，NMOS不導通，Ctrl In為高電平（高于Vth）時，NMOS導通。對于PMOS來說，Ctrl In為低電平（VDD-Ctrl In

圖2-1：NMOS/PMOS基本驅動電路

圖2-1中的R1并非是必要的電阻，當沒有R1時，實際不影響MOS的導通與關閉，但是通常都會加上R1，作為一個偏置。對于NMOS，下拉R1到GND，當Ctrl In腳從高電平到低電平時，柵極能夠被更快拉低，并且牢牢固定在GND，更可靠的關閉。對于PMOS，上拉R1到VDD，當Ctrl In腳從低電平到高電平時，柵極能夠被更快拉高，并且牢牢固定在VDD，更可靠的關閉。

柵極偏置電阻R1是在Ctrl In端低電平時將柵極固定在GND（NMOS），避免額外的干擾浮動，所以它的值取值比較自由，通常R1的選值在10K-100K，如果想提高輸入阻抗，可以將R1取的比較大（1M），推薦阻值10K，47K，100K。另外靜電效應容易從柵極擊穿MOS，所以R1也有一定程度的靜電吸收保護作用。實際上偏置電阻R1是非必須的，但為了電路的魯棒性，要求都必須有。

2. NMOS/PMOS基本驅動電路升級

我們知道MOSFET的柵極到源極充當電容器（回顧：MOS-1：MOS的寄生模型）。電容器的工作原理是這樣的：當電容器充電時，電流流過它，開始很多，后來越來越少，當電容器充滿電時，沒有電流流過它（參閱Capacitor-2：電容的充放電）。

當你的MOS處于開啟穩態時，其柵源電容器已充滿電，所以沒有電流流過柵極。但是當你的MOSFET處于被打開的動態過程中時，會有一個電流給這個柵源電容充電。因此在一小段時間內，柵極Gate可能會有大量電流流動。

為了確保這個短暫的電流對于器件來說不會太高，如圖2-2所示需要在輸出引腳和MOSFET柵極之間串聯一個電阻器Rg（柵極串聯電阻）：通常1000Ω或者100Ω是一個足夠大的值。但這取決于你的電路。可以使用歐姆定律計算從電阻器獲得的最大電流：I=V/R，當使用的電阻越高，MOSFET開啟/關閉的速度就越慢，如果你想快速打開和關閉輸出，Rg取值就要考慮減小（3.3Ω-10Ω）甚至取消。

圖2-2：帶Rg的MOS驅動電路

圖2-3：不正確的Rg放置方式

如圖2-3所示，如果柵極電阻器Rg放置在下拉電阻器的左側，則會得到一個分壓器電路，該電路將降低柵極電壓，如果你選擇了一個至少比下拉電阻小100倍的柵極電阻，那么電壓的降低很小，可以忽略不計。但是如果它們的值更接近一點，則柵極上的電壓將低于Ctrl in電壓，影響MOS的開啟，所以最佳位置Rg放置在R1的左邊。

3.選驅動MOS管的考慮項

1：使用MOS時和JFET不同，漏極電流不受IDSS的限制，所以不需要過于在意漏極電流的設定值。

2：作為電路中使用的MOS，應該選擇漏極-源極間電壓VDSS（最大額定值）大于VDD，柵-源電壓VGSS（最大額定值）大于VDD。

3：導通條件則是外部施加的VGS大于1.5倍VGSTH（稱為過驅動）。電路的直通電流小于MOS的漏極電流ID的最大額定值。耗盡型器件在VGS=0V時也有漏極電流流過，是正常導通器件，所以不太適合在開關電路中使用。

圖2-4：NMOS驅動等效

如圖2-4所示，建議負載R放在高側，避免負載產生顯著壓降（開通時，S極電位接近VDD），影響GS的電平，導致NMOS開啟關閉受影響，這在后面SCD系列里面會再次講到。

圖2-5：PMOS驅動等效

如圖2-5所示，建議負載R放在低側，避免開通時，S極電位接近于GND，那么G極就要施加負電壓，導致PMOS開關出現問題，這在后面SCD系列里面會再次講到。