電路分析-NMOS管應用于高邊開關(high-sidedriver)-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2022-04-07
NMOS是控制電路中常用的開關器件，當然也有用于放大電路的場景。NMOS作為開關時，常用于低邊控制(low-sidedriver)，如下所示的電路圖。
圖1NMOS用于低邊控制(low-sidedriver)
但是，在研究某一產品時，發現將NMOS管用于高邊開關(high-sidedriver)，即類似下圖的情況。
圖2NMOS用于高邊控制(high-sidedriver)
這個電路在應用時，一定要注意NMOS的柵極(Gate)電壓高于漏極(Drain)電壓且滿足導通狀態下VGS>VGS(th)，否則，當NMOS導通時，VGS<VGS(th)，不滿足開啟條件，NMOS關就會關斷。這樣，NMOS管就會處于開啟-關斷的臨界狀態，從而不能用于開關。
除此之外，NMOS用于高邊開關時，還會有其他的問題。用相關的資料，對NMOS管應用于高邊開關的場景做一下分析。
N-MOS和P-MOS功率級
許多競爭對手的產品也使用N溝道MOSFET作為高端驅動器。在這種配置中，與P溝道MOSFET相比，源極和漏極是交換的。然后，MOSFET在電壓跟隨器電路中工作。
驅動這種MOSFET更復雜，因為它的柵極現在與電機驅動器輸出有關，即浮動電平，而不是像供電軌那樣的固定電平。此外，它的柵極必須驅動到高于正電源電壓的電壓，才能完全打開MOSFET。
NMOS用于高邊開關時，由于源極(Source)接負載，就會存在兩個問題：
源極(Source)懸空；
柵極(Gate)電壓要高于漏極(Drain)供電電壓。
而且還會帶來不穩定的情況：
P溝道MOSFET是高端驅動器的自然選擇。它效率高，堅固耐用，易于控制。操作可達到驅動芯片的最大電源電壓。高側NMOS柵極驅動器更復雜，在高dU/dt時會出現問題，因為驅動器本身是浮動的，即其相對GND電勢與驅動器輸出相同。
有時，當不可預見的事件（例如，電機外側的ESD事件）導致斜坡加速時，會出現這種情況。由于N通道高端驅動器控制芯片可以直接看到斜率，因此可能會超過允許的最大dU/dt。這可能會損壞駕駛員并導致突然出現故障。
相比較而言，PMOS管就相當適合高邊開關的應用，控制起來較為簡單。以下分別是N&N-MOS和N&P-MOS控制電路的對比。
圖3N&N-MOS和N&P-MOS控制電路的對比
NMOS用于高邊開關的應用電路圖。
圖4NMOS作為高邊開關時NMOS的柵極控制電路
如圖中所示，當驅動信號為高時，箭頭的方向即是電流流動的方向，Q2導通，Q3截止，NMOS的VGS高于開啟閾值，因此，NMOS就可以開啟。當驅動信號為低時，可做類似分析。
可以看出，對柵極控制部分來說，還是比較復雜的，所以對于無特殊需求的情況，還是老老實實將NMOS用于低邊控制開關。
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