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技術(shù)文章

NMOS的驅(qū)動(dòng)電路與PMOS的驅(qū)動(dòng)電路區(qū)別

閱讀:55發(fā)布時(shí)間:2023-9-12

電路圖如下:

 


圖1用于NMOS的驅(qū)動(dòng)電路


 


圖2用于PMOS的驅(qū)動(dòng)電路



  這里只針對(duì)NMOS驅(qū)動(dòng)電路做一個(gè)簡(jiǎn)單分析:

  Vl和Vh分別是低端和的電源,兩個(gè)電壓可以是相同的,但是Vl不應(yīng)該超越Vh。

  Q1和Q2組成了一個(gè)反置的圖騰柱,用來完成阻隔,一起確保兩只驅(qū)動(dòng)管Q3和Q4不會(huì)一起導(dǎo)通。

  R2和R3供給了PWM電壓基準(zhǔn),通過改動(dòng)這個(gè)基準(zhǔn),可以讓電路作業(yè)在PWM信號(hào)波形比較陡直的方位。

  Q3和Q4用來供給驅(qū)動(dòng)電流,由于導(dǎo)通的時(shí)分,Q3和Q4相對(duì)Vh和GND都只要一個(gè)Vce的壓降,這個(gè)壓降一般只要0.3V左右,大大低于0.7V的Vce。

  R5和R6是反應(yīng)電阻,用于對(duì)gate電壓進(jìn)行采樣,采樣后的電壓通過Q5對(duì)Q1和Q2的基極發(fā)生一個(gè)強(qiáng)烈的負(fù)反應(yīng),從而把gate電壓約束在一個(gè)有限的數(shù)值。這個(gè)數(shù)值可以通過R5和R6來調(diào)理。

  最后,R1供給了對(duì)Q3和Q4的基極電流約束,R4供給了對(duì)MOS管的gate電流約束,也就是Q3和Q4的Ice的約束。必要的時(shí)分可以在R4上面并聯(lián)加速電容。

  這個(gè)電路供給了如下的特性:

  1,用低端電壓和PWM驅(qū)動(dòng)MOS管。

  2,用小幅度的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)高gate電壓需求的MOS管。

  3,gate電壓的峰值約束

  4,輸入和輸出的電流約束

  5,通過使用合適的電阻,可以到達(dá)很低的功耗。

  6,PWM信號(hào)反相。NMOS并不需要這個(gè)特性,可以通過前置一個(gè)反相器來處理。

  在規(guī)劃便攜式設(shè)備和無線產(chǎn)品時(shí),進(jìn)步產(chǎn)品功能、延長(zhǎng)電池作業(yè)時(shí)間是規(guī)劃人員需要面臨的兩個(gè)問題。DC-DC轉(zhuǎn)換器具有效率高、輸出電流大、靜態(tài)電流小等長(zhǎng)處,非常適用于為便攜式設(shè)備供電。現(xiàn)在DC-DC轉(zhuǎn)換器規(guī)劃技能開展首要趨勢(shì)有:

  (1)高頻化技能:跟著開關(guān)頻率的進(jìn)步,開關(guān)變換器的體積也隨之減小,功率密度也得到大幅提高,動(dòng)態(tài)響應(yīng)得到改進(jìn)。小功率DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率將上升到兆赫級(jí)。

  (2)低輸出電壓技能:跟著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷開展,微處理器和便攜式電子設(shè)備的作業(yè)電壓越來越低,這就要求未來的DC-DC變換器可以供給低輸出電壓以適應(yīng)微處理器和便攜式電子設(shè)備的要求。

  這些技能的開展對(duì)電源芯片電路的規(guī)劃提出了更高的要求。首先,跟著開關(guān)頻率的不斷進(jìn)步,關(guān)于開關(guān)元件的功能提出了很高的要求,一起有必要具有相應(yīng)的開關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路以確保開關(guān)元件在高達(dá)兆赫級(jí)的開關(guān)頻率下正常作業(yè)。其次,關(guān)于電池供電的便攜式電子設(shè)備來說,電路的作業(yè)電壓低(以鋰電池為例,作業(yè)電壓2.5——3.6V),因而,電源芯片的作業(yè)電壓較低。

  MOS管具有很低的導(dǎo)通電阻,消耗能量較低,在現(xiàn)在盛行的高效DC——DC芯片中多采用MOS管作為功率開關(guān)。但是由于MOS管的寄生電容大,一般情況下NMOS開關(guān)管的柵極電容高達(dá)幾十皮法。這關(guān)于規(guī)劃高作業(yè)頻率DC——DC轉(zhuǎn)換器開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路的規(guī)劃提出了更高的要求。

  在低電壓ULSI規(guī)劃中有多種CMOS、BiCMOS采用自舉升壓結(jié)構(gòu)的邏輯電路和作為大容性負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電路。這些電路可以在低于1V電壓供電條件下正常作業(yè),而且可以在負(fù)載電容1——2pF的條件下作業(yè)頻率可以到達(dá)幾十兆甚至上百兆赫茲。本文正是采用了自舉升壓電路,規(guī)劃了一種具有大負(fù)載電容驅(qū)動(dòng)能力的,適合于低電壓、高開關(guān)頻率升壓型DC——DC轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)電路。電路根據(jù)SamsungAHP615BiCMOS工藝規(guī)劃并通過Hspice仿真驗(yàn)證,在供電電壓1.5V,負(fù)載電容為60pF時(shí),作業(yè)頻率可以到達(dá)5MHz以上。


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