高端驅(qū)動(dòng)和低端驅(qū)動(dòng)的原理及區(qū)別詳解
詳解MOS管的高端驅(qū)動(dòng)和低端驅(qū)動(dòng)，我們先來看看什么是高端驅(qū)動(dòng)、什么是低端驅(qū)動(dòng)。
高端驅(qū)動(dòng)：
高端功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)的原理非常簡(jiǎn)單，和低端功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，就是負(fù)載一端和開關(guān)管相連，另外一端直接接地。正常情況下，沒有控制信號(hào)的時(shí)候，開關(guān)管不導(dǎo)通，負(fù)載中沒有電流流過，即負(fù)載處于斷電狀態(tài)；
反之，如果控制信號(hào)有效的時(shí)候，打開開關(guān)管，于是電流從電源正端經(jīng)過高端的開關(guān)管，然后經(jīng)過負(fù)載流出，負(fù)載進(jìn)入通電狀態(tài)，從而產(chǎn)生響應(yīng)的動(dòng)作。基本的驅(qū)動(dòng)原理圖如圖所示。
一般現(xiàn)在采用的開關(guān)功率管為N型MOSFET，N型MOSFET的優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)采用電壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電流很小，驅(qū)動(dòng)功耗低，而且工作頻率可以很高，適用于高速控制，另外MOSFET的導(dǎo)通內(nèi)阻很低，在毫歐級(jí)別，可以通過的穩(wěn)定電流很大，因此適用于高功率的驅(qū)動(dòng)。P型的MOSFET相對(duì)于同樣的硅片面積，導(dǎo)通內(nèi)阻較大，開關(guān)速度也比較慢，故N型MOSFET使用較多。
低端驅(qū)動(dòng)：
低端功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)的原理非常簡(jiǎn)單，就是負(fù)載一端直接和電源正端相連，另外一端直接和開關(guān)管相連，正常情況下，沒有控制信號(hào)的時(shí)候，開關(guān)管不導(dǎo)通，負(fù)載中沒有電流流過，即負(fù)載處于斷電狀態(tài)；反之，如果控制信號(hào)有效的時(shí)候，打開開關(guān)管，于是電流從電源正端經(jīng)過負(fù)載，然后經(jīng)過功率開關(guān)流出，負(fù)載進(jìn)入通電狀態(tài)，從而產(chǎn)生響應(yīng)的動(dòng)作。基本的驅(qū)動(dòng)原理圖如圖所示。
一般現(xiàn)在采用的開關(guān)功率管為N型MOSFET，N型MOSFET的優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)采用電壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電流很小，驅(qū)動(dòng)功耗低，而且工作頻率可以很高，適用用高速控制，另外MOSFET的導(dǎo)通內(nèi)阻很低，在mΩ級(jí)別，可以通過的穩(wěn)定電流很大，因此適用于高功率的驅(qū)動(dòng)。P型的MOSFET相對(duì)于同樣的硅片面積，導(dǎo)通內(nèi)阻較大，故N型適用較多。
高端驅(qū)動(dòng)和低端驅(qū)動(dòng)區(qū)別：
高端驅(qū)動(dòng)是指在負(fù)載的供電端進(jìn)行開關(guān)操作，低端驅(qū)動(dòng)是指在負(fù)載的接地端進(jìn)行開關(guān)操作。顯而易見的區(qū)別是，如果是低端驅(qū)動(dòng)，那么負(fù)載一端會(huì)始終接供電。應(yīng)用上有諸多差別，但各有優(yōu)劣，比如，如果你要做電流采樣，那么用高端開關(guān)需要做差分采樣，低端開關(guān)可以一根線共地采樣。另外還有一些安全性的考慮，比如，如果你的驅(qū)動(dòng)失效會(huì)引起安全問題，顯然高端開關(guān)更安全。
高端驅(qū)動(dòng)是指相對(duì)于負(fù)載工作電壓而言用高電壓控制輸出，而低端驅(qū)動(dòng)則是指相對(duì)于負(fù)載工作電壓而言用低電壓控制輸出。
淺談MOS管的高端驅(qū)動(dòng)和低端驅(qū)動(dòng)
低端驅(qū)動(dòng)：MOS管相對(duì)于負(fù)載在電勢(shì)的低端，其中D通過負(fù)載接電源，S直接接地。對(duì)于NMOS，只有當(dāng)Vgs大于開啟電壓時(shí)，MOS管才能導(dǎo)通。所以當(dāng)未導(dǎo)通時(shí)，S處于一個(gè)不能確定的電位。若讓Vgs大于開啟電壓，則DS導(dǎo)通，S確定為地電位，此時(shí)仍可以保證Vgs大于開啟電壓，保持DS導(dǎo)通。
而對(duì)于PMOS，只有到Vgs小于一個(gè)值，MOS才能導(dǎo)通。此時(shí)S處于一個(gè)不確定的電位。若讓Vgs小于開啟電壓，即使導(dǎo)通了，S確定下降到地電位，就不能保證Vgs小于開啟電壓。
高端驅(qū)動(dòng)：MOS管相對(duì)于負(fù)載在電勢(shì)的高端，其中D直接連接電源，S通過負(fù)載接地。對(duì)于NMOS，只有當(dāng)Vgs大于開啟電壓時(shí)，MOS管才能導(dǎo)通。所以當(dāng)未導(dǎo)通時(shí)，S處于一個(gè)不能確定的電位。即使讓Vgs大于開啟電壓，DS導(dǎo)通后，DS電位相等，同為電源電位，除非G極電位比電源電位還高，則不能保持導(dǎo)通狀態(tài)。
而對(duì)于PMOS，只有到Vgs小于一個(gè)值，MOS才能導(dǎo)通。此時(shí)S處于一個(gè)不確定的電位。若讓Vgs小于開啟電壓，使DS導(dǎo)通，DS同為電源電位，還是能保持Vgs小于開啟電壓，是MOS保持導(dǎo)通狀態(tài)。
由上可知，PMOS適合作為高端驅(qū)動(dòng)，NMOS適合作為低端驅(qū)動(dòng)。但是由于工藝等各方面的原因。在大電流情況下，通常仍把NMOS作為高端驅(qū)動(dòng)。于是，為了保證高端驅(qū)動(dòng)的NMOS的Vgs保持大于開啟電壓。我們會(huì)使用半橋驅(qū)動(dòng)芯片。半橋驅(qū)動(dòng)芯片把高端驅(qū)動(dòng)的NMOS的S極作為參考地，輸出一個(gè)恒定的開啟電壓，來控制MOS的導(dǎo)通。
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