驱动篇 -- NMOS管应用

感谢阅读本文，在接下来很长的一段时间里，我将陆续分享项目实战经验。从电源、单片机、晶体管、驱动电路、显示电路、有线通讯、无线通信、传感器、原理图设计、PCB设计、软件设计、上位机等，给新手综合学习的平台，给老司机交流的平台。所有文章来源于项目实战，属于原创。

一、原理介绍

如上图，NMOS管是压控型器件，Vgs电压大于Vth开启电压时，内部沟道在场强的作用下导通，Vgs电压小于Vth开启电压时，内部沟道截止;
Vgs电压越高，内部场强越大，导通程度越高，导通电阻Ron越小,注意，Vgs电压不能超过芯片允许的极限电压;

说明：NMOS管一般作为低端驱动器件，源级S接地。

二、寄生参数
1、寄生二极管
使用时，要特别注意内部寄生二极管。 例如，电源接反时，源级S接到了电源正极，此时通过内部寄生二极管导通，如果电源输入没有反接保护，NOMS管有可能烧毁。
2、寄生电容
使用时，要特别注意GS管脚的寄生电容Cgs，控制NMOS管的导通与截止，本质上是控制Cgs电容的充放电；
如果要求NMOS快速导通与截止，此时需要驱动源能够提供足够大的驱动电流，以提供Cgs电容的瞬间充放电；
如果仅仅作为开关使用，可以串电阻，以减小Cgs的充放电电流，此时，对驱动源的要求就不高，单片机的IO口(推挽输出时，可以提供20mA的驱动电流)可以直接驱动。

三、选型
1、常用型号:AO3400,AO3414,AOD4184等，型号很多，可以根据需求合理选择；
2、选型依据
①、Ids电流，导通电阻Ron越小，允许的Ids越大；
②、开关速率，详看手册的打开、保持、关闭时间；
③、Vgs开启电压，驱动电压，极限电压；
④、Vds极限电压；
⑤、封装尺寸；

四、项目实战
1、防反接

设计说明：
1、巧妙利用内部寄生二极管。上电时，通过内部寄生二极管，Vgs电压大于Vth电压，NMOS管完全导通；
2、R87，R88:电阻分压，调整Vgs电压，Vgs电压尽量大，这样，Ron越小，压降越小，损耗越低；
3、D25、稳压二极管，防止Vgs电压超过极限电压。

2、低端开关

设计说明：
1、R14起到限流作用，单片机输出高电平时，通过R14给Cgs电容充电，U7导通；单片机输出低电平时，Cgs电容通过R14放电，U7截止；
2、由于单片机输出电压没有超过Vgs的运行电压，GS端不需要并电阻到地。

3、PWM开关

设计说明：
1、单片机输出PWM波控制NMOS管，D级接到2.5V的参考电压，再通过RC滤波，可以控制输出0-2.5V电压输出， 再配上放大器、射随，可以实现PWM调压输出；
2、R21电阻不能太大，否则，Cgs电容充放电速度过慢，波形输出受影响，也不能太小，否则，Cgs电容充放电过大，单片机IO驱动不了。

五、小结
NMOS管是驱动电路常用的器件，使用时根据需求合理选择型号，应用时注意内部寄生参数，极限参数，提高产品的可靠性。
NMOS管涉及的知识点很多，本文只是简要的介绍了下，仅仅起到抛砖引玉的作用，日后设计过程中，需要不断的总结经验，沟通交流，以达到真正的理解，灵活运用。

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作者：刘杰，软硬件技术10年，全职提供技术开发与技术服务、生产支持等。