三極管驅(qū)動mos管,三極管與MOS管驅(qū)動介紹
三極管驅(qū)動MOS管電路解析
三極管驅(qū)動MOS管電路解析
在電子電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，三極管用于驅(qū)動MOS管的方案具有一定的可行性和應(yīng)用價(jià)值。
MOS場效應(yīng)管作為典型的電壓驅(qū)動器件，其充分導(dǎo)通的條件是柵極驅(qū)動電壓需達(dá)到足夠大的幅度。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，一些低壓IC電路，例如采用3.3V供電的單片機(jī)電路，其輸出電壓幅度相對較小，若直接用于驅(qū)動MOS場效應(yīng)管，往往無法滿足管子完全導(dǎo)通的要求。
針對這一情況，常見的解決方案是在電路中增加一級雙極型三極管驅(qū)動電路，以此來實(shí)現(xiàn)對MOS場效應(yīng)管的有效驅(qū)動。具體電路設(shè)計(jì)如下：
電路中的VT1為NPN型三極管，其基極輸入信號幅度僅為5V。而MOS場效應(yīng)管VT2具有較高的開啟電壓，通常要求其柵極驅(qū)動電壓≥10V才能充分導(dǎo)通。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，電路引入了三極管驅(qū)動環(huán)節(jié)。當(dāng)VT1基極處于5V高電平時(shí)，VT1導(dǎo)通，此時(shí)VT2截止；而當(dāng)VT1基極處于低電平0V時(shí)，VT1截止，其集電極的10V電壓（Rc上的壓降可忽略不計(jì)）便直接施加到VT2的G極（柵極），從而使得VT2獲得充足的柵極電壓實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通。
在采用三極管驅(qū)動MOS場效應(yīng)管的電路設(shè)計(jì)中，需重點(diǎn)關(guān)注MOS場效應(yīng)管柵極所連接的電阻（即電路圖中的Rc）的取值，合理選擇該電阻的阻值對于電路的穩(wěn)定運(yùn)行和性能表現(xiàn)至關(guān)重要。
在眾多應(yīng)用場景中，由于MOS管的驅(qū)動閾值限制，直接使用MCU或SOC的GPIO電平往往難以驅(qū)動MOS管的導(dǎo)通與關(guān)斷。此時(shí)，在MOS的G極增設(shè)柵極驅(qū)動電路成為了一種有效的解決手段，能夠使GPIO電平具備驅(qū)動MOS的能力。
以PMOS為例，當(dāng)PMOS的G極與S極相連時(shí)，VGS=0V，PMOS會自開啟。若在PMOS的G極與GND之間引入一個(gè)SW開關(guān)，便可以通過控制SW的通斷來實(shí)現(xiàn)G極電位在GND和Vin之間的切換，進(jìn)而控制PMOS的開啟與關(guān)閉。
進(jìn)一步地，將圖1中的SW開關(guān)替換為三極管BJT，如圖2所示，便構(gòu)成了一個(gè)典型的BJT驅(qū)動高邊PMOS的電路。電路中的C1、C2和Zener元件并非必需。其中，C1的作用是加速BJT的開啟過程，C2則有助于BJT的快速關(guān)斷，而Zener的功能是進(jìn)行VGS鉗位，防止瞬時(shí)電壓超出MOS的VGSmax耐壓范圍，從而避免損壞MOS。
電路中的R1和R2處于同一條路徑上，可通過調(diào)節(jié)它們的阻值比例來改變分壓，進(jìn)而調(diào)整G極電位。當(dāng)Q2處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，VG=VS，VGS=VG-VS=0V；而當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)，VG=Vin×{R2/(R1+R2)}，VS=Vin，此時(shí)VGS=Vin×{R2/(R1+R2)}-Vin。若R1阻值較大，R2阻值較小，則VGS≈Vin。需要注意的是，若此時(shí)VGS接近或超過Q1的GS耐壓值VGSS，可能會導(dǎo)致PMOS損壞。因此，通過合理調(diào)整R1和R2的比例關(guān)系，可以將導(dǎo)通時(shí)的VGS值控制在-VGSS＜VGS＜VGSTHmin的安全范圍內(nèi)。
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