干货 工程师必须掌握的 MOS 管驱动设计细节

一般认为MOSFET是电压驱动的，不需要驱动电流。然而，在MOS的G S两级之间有结电容存在，这个电容会让驱动MOS变的不那么简单。

如果不考虑纹波和EMI等要求的话，MOS管开关速度越快越好，因为开关时间越短，开关损耗越小，而在开关电源中开关损耗占总损耗的很大一部分，因此MOS管驱动电路的好坏直接决定了电源的效率。

对于一个MOS管，如果把GS之间的电压从0拉到管子的开启电压所用的时间越短，那么MOS管开启的速度就会越快。与此类似，如果把MOS管的GS电压从开启电压降到0V的时间越短，那么MOS管关断的速度也就越快。由此我们可以知道，如果想在更短的时间内把GS电压拉高或者拉低，就要给MOS管栅极更大的瞬间驱动电流。

大家常用的PWM芯片输出直接驱动MOS或者用三极管放大后再驱动MOS的方法，其实在瞬间驱动电流这块是有很大缺陷的。

比较好的方法是使用专用的MOSFET驱动芯片如TC4420来驱动MOS管，这类的芯片一般有很大的瞬间输出电流，而且还兼容TTL电平输入

MOSFET驱动芯片的内部结构

MOS驱动电路设计需要注意的地方

因为驱动线路走线会有寄生电感，而寄生电感和MOS管的结电容会组成一个LC振荡电路，如果直接把驱动芯片的输出端接到MOS管栅极的话，在PWM波的上升下降沿会产生很大的震荡，导致MOS管急剧发热甚至爆炸，一般的解决方法是在栅极串联10欧左右的电阻，降低LC振荡电路的Q值，使震荡迅速衰减掉。

因为MOS管栅极高输入阻抗的特性，一点点静电或者干扰都可能导致MOS管误导通，所以建议在MOS管G S之间并联一个10K的电阻以降低输入阻抗。如果担心附近功率线路上的干扰耦合过来产生瞬间高压击穿MOS管的话，可以在GS之间再并联一个18V左右的TVS瞬态抑制二极管，TVS可以认为是一个反应速度很快的稳压管，其瞬间可以承受的功率高达几百至上千瓦，可以用来吸收瞬间的干扰脉冲。

MOS管驱动电路参考

MOS管驱动电路的布线设计

MOS管驱动线路的环路面积要尽可能小，否则可能会引入外来的电磁干扰

驱动芯片的旁路电容要尽量靠近驱动芯片的VCC和GND引脚，否则走线的电感会很大程度上影响芯片的瞬间输出电流。

常见的MOS管驱动波形

如果出现了这样的波形，有很大一部分时间管子都工作在线性区，损耗极其巨大。一般这种情况是布线太长电感太大，栅极电阻都救不了你，只能重新画板子。

高频振铃严重的毁容方波

在上升下降沿震荡严重，这种情况管子一般瞬间死掉。跟上一个情况差不多，进线性区。BOOM!！原因也类似，主要是布线的问题。

又胖又圆的肥猪波

上升下降沿极其缓慢，这是因为阻抗不匹配导致的。芯片驱动能力太差或者栅极电阻太大。果断换大电流的驱动芯片，栅极电阻往小调调就OK了。

打肿脸充正弦的生于方波他们家的三角波

驱动电路阻抗超大发了，此乃管子必杀波，解决方法同上。

大众脸型，人见人爱的方波

高低电平分明，电平这时候可以叫电平了，因为它平。边沿陡峭，开关速度快，损耗很小。略有震荡，可以接受，管子进不了线性区，强迫症的话可以适当调大栅极电阻。

方方正正的帅哥波

无振铃无尖峰无线性损耗的三无产品，这就是最完美的波形了。

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用芯片驱动MOS，需要缓冲电阻吗？

驱动mos缓冲电阻。

上节课讲到用一个mos管来驱动一个继电器，因为继电器是属于感性负载，当电流变化所感应出来的高电位就有可能通过mos管的寄生电容。寄生电容就是漏极与栅极之间的电容，cgd通过电容耦合到驱动端就有可能损害cmos芯片。所以通常的做法就是在逻辑芯片和mos管之间增加缓冲的电阻限流电阻。

现在有同学提出另一个问题，假设现在接的负载并不是感性负载，而是电阻负载，比如接一个10欧姆的负载，这时候还需要保护电阻吗？其实电阻的作用是什么？电阻的存在就是为了限流，防止反馈的栅极电流对驱动芯片造成冲击，也就是电阻的作用就是限流。

现在就要考虑一下电流从哪里来的？

·第一种就是刚才说的感性的负载，它会感应出高电位通过寄生电容cgd来对驱动芯片造成冲击。第一种就是由感性负载所引起的。

·再来看第二种情况，假设没有感性负载的存在，现在接的是电阻负载，这时候还会不会有反向的冲击？其实因为mos管有寄生电容的存在，除了cgd还有一个输入电容，也就是cgs。只要有电容的存在就会对控制信号进行充放电，有充放电就会有电流的存在，所以电流就是栅极本身的动态电流。

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