细说MOS管知识-MOS管高端驱动和低端驱动解析及原理与区别

细说MOS管知识-MOS管高端驱动和低端驱动解析及原理及区别

高端驱动和低端驱动的原理及区别详解

详解MOS管的高端驱动和低端驱动，我们先来看看什么是高端驱动、什么是低端驱动。

高端驱动：

高端功率开关驱动的原理非常简单，和低端功率开关驱动相对应，就是负载一端和开关管相连，另外一端直接接地。正常情况下，没有控制信号的时候，开关管不导通，负载中没有电流流过，即负载处于断电状态；

反之，如果控制信号有效的时候，打开开关管，于是电流从电源正端经过高端的开关管，然后经过负载流出，负载进入通电状态，从而产生响应的动作。基本的驱动原理图如图所示。

一般现在采用的开关功率管为N型MOSFET，N型MOSFET的优点是驱动采用电压驱动，驱动电流很小，驱动功耗低，而且工作频率可以很高，适用于高速控制，另外MOSFET的导通内阻很低，在毫欧级别，可以通过的稳定电流很大，因此适用于高功率的驱动。P型的MOSFET相对于同样的硅片面积，导通内阻较大，开关速度也比较慢，故N型MOSFET使用较多。

低端驱动：

低端功率开关驱动的原理非常简单，就是负载一端直接和电源正端相连，另外一端直接和开关管相连，正常情况下，没有控制信号的时候，开关管不导通，负载中没有电流流过，即负载处于断电状态；反之，如果控制信号有效的时候，打开开关管，于是电流从电源正端经过负载，然后经过功率开关流出，负载进入通电状态，从而产生响应的动作。基本的驱动原理图如图所示。

一般现在采用的开关功率管为N型MOSFET，N型MOSFET的优点是驱动采用电压驱动，驱动电流很小，驱动功耗低，而且工作频率可以很高，适用用高速控制，另外MOSFET的导通内阻很低，在mΩ级别，可以通过的稳定电流很大，因此适用于高功率的驱动。P型的MOSFET相对于同样的硅片面积，导通内阻较大，故N型适用较多。

高端驱动和低端驱动区别：

高端驱动是指在负载的供电端进行开关操作，低端驱动是指在负载的接地端进行开关操作。显而易见的区别是，如果是低端驱动，那么负载一端会始终接供电。应用上有诸多差别，但各有优劣，比如，如果你要做电流采样，那么用高端开关需要做差分采样，低端开关可以一根线共地采样。另外还有一些安全性的考虑，比如，如果你的驱动失效会引起安全问题，显然高端开关更安全。

高端驱动是指相对于负载工作电压而言用高电压控制输出，而低端驱动则是指相对于负载工作电压而言用低电压控制输出。

浅谈MOS管的高端驱动和低端驱动

低端驱动：MOS管相对于负载在电势的低端，其中D通过负载接电源，S直接接地。对于NMOS，只有当Vgs大于开启电压时，MOS管才能导通。所以当未导通时，S处于一个不能确定的电位。若让Vgs大于开启电压，则DS导通，S确定为地电位，此时仍可以保证Vgs大于开启电压，保持DS导通。

而对于PMOS，只有到Vgs小于一个值，MOS才能导通。此时S处于一个不确定的电位。若让Vgs小于开启电压，即使导通了，S确定下降到地电位，就不能保证Vgs小于开启电压。

高端驱动：MOS管相对于负载在电势的高端，其中D直接连接电源，S通过负载接地。对于NMOS，只有当Vgs大于开启电压时，MOS管才能导通。所以当未导通时，S处于一个不能确定的电位。即使让Vgs大于开启电压，DS导通后，DS电位相等，同为电源电位，除非G极电位比电源电位还高，则不能保持导通状态。

而对于PMOS，只有到Vgs小于一个值，MOS才能导通。此时S处于一个不确定的电位。若让Vgs小于开启电压，使DS导通，DS同为电源电位，还是能保持Vgs小于开启电压，是MOS保持导通状态。

由上可知，PMOS适合作为高端驱动，NMOS适合作为低端驱动。但是由于工艺等各方面的原因。在大电流情况下，通常仍把NMOS作为高端驱动。于是，为了保证高端驱动的NMOS的Vgs保持大于开启电压。我们会使用半桥驱动芯片。半桥驱动芯片把高端驱动的NMOS的S极作为参考地，输出一个恒定的开启电压，来控制MOS的导通。