MOS驅動電路設計的案例
MOS管驅動電路設計，如何讓MOS管快速開啟和關閉？
比較好的方法是使用專用的MOSFET驅動芯片如TC4420來驅動MOS管，這類的芯片一般有很大的瞬間輸出電流，而且還兼容TTL電平輸入，MOSFET驅動芯片的內部結構如下：
MOS驅動電路設計需要注意的地方：
因為驅動線路走線會有寄生電感，而寄生電感和MOS管的結電容會組成一個LC振蕩電路，如果直接把驅動芯片的輸出端接到MOS管柵極的話，在PWM波的上升下降沿會產生很大的震蕩，導致MOS管急劇發熱甚至爆炸，一般的解決方法是在柵極串聯10歐左右的電阻，降低LC振蕩電路的Q值，使震蕩迅速衰減掉。
因為MOS管柵極高輸入阻抗的特性，一點點靜電或者干擾都可能導致MOS管誤導通，所以建議在MOS管G極和S極之間并聯一個10K的電阻以降低輸入阻抗。
如果擔心附近功率線路上的干擾耦合過來產生瞬間高壓擊穿MOS管的話，可以在GS之間再并聯一個18V左右的TVS瞬態抑制二極管。
TVS可以認為是一個反應速度很快的穩壓管，其瞬間可以承受的功率高達幾百至上千瓦，可以用來吸收瞬間的干擾脈沖。
綜上，MOS管驅動電路參考：
MOS管驅動電路的布線設計：
MOS管驅動線路的環路面積要盡可能小，否則可能會引入外來的電磁干擾。
驅動芯片的旁路電容要盡量靠近驅動芯片的VCC和GND引腳，否則走線的電感會很大程度上影響芯片的瞬間輸出電流。
常見的MOS管驅動波形：
如果出現了這樣圓不溜秋的波形就等著核爆吧。
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關于MOS管驅動電路設計，本文談一談如何讓MOS管快速開啟和關閉。
一般認為MOSFET（MOS管）是電壓驅動的，不需要驅動電流。然而，在MOS管的G極和S極之間有結電容存在，這個電容會讓驅動MOS變的不那么簡單。
下圖的3個電容為MOS管的結電容，電感為電路走線的寄生電感：
如果不考慮紋波、EMI和沖擊電流等要求的話，MOS管開關速度越快越好。因為開關時間越短，開關損耗越小，而在開關電源中開關損耗占總損耗的很大一部分，因此MOS管驅動電路的好壞直接決定了電源的效率。
怎么做到MOS管的快速開啟和關閉呢？
對于一個MOS管，如果把GS之間的電壓從0拉到管子的開啟電壓所用的時間越短，那么MOS管開啟的速度就會越快。與此類似，如果把MOS管的GS電壓從開啟電壓降到0V的時間越短，那么MOS管關斷的速度也就越快。
由此我們可以知道，如果想在更短的時間內把GS電壓拉高或者拉低，就要給MOS管柵極更大的瞬間驅動電流。
大家常用的PWM芯片輸出直接驅動MOS或者用三極管放大后再驅動MOS的方法，其實在瞬間驅動電流這塊是有很大缺陷的。
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由此我們可以知道，如果想在更短的時間內把GS電壓拉高或者拉低，就要給MOS管柵極更大的瞬間驅動電流。
大家常用的PWM芯片輸出直接驅動MOS或者用三極管放大后再驅動MOS的方法，其實在瞬間驅動電流這塊是有很大缺陷的，
比較好的方法是使用專用的MOSFET驅動芯片。
MOS驅動電路設計需要注意的地方：
因為驅動線路走線會有寄生電感，而寄生電感和MOS管的結電容會組成一個LC振蕩電路，如果直接把驅動芯片的輸出端接到MOS管柵極的話，在PWM波的上升下降沿會產生很大的震蕩，導致MOS管急劇發熱甚至爆炸，一般的解決方法是在柵極串聯10歐左右的電阻，降低LC振蕩電路的Q值，使震蕩迅速衰減掉。
因為MOS管柵極高輸入阻抗的特性，一點點靜電或者干擾都可能導致MOS管誤導通，所以建議在MOS管G極和S極之間并聯一個10K的電阻以降低輸入阻抗。
如果擔心附近功率線路上的干擾耦合過來產生瞬間高壓擊穿MOS管的話，可以在GS之間再并聯一個18V左右的TVS瞬態抑制二極管。
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關于MOS管驅動電路設計，本文談一談如何讓MOS管快速開啟和關閉。
一般認為MOSFET（MOS管）是電壓驅動的，不需要驅動電流。然而，在MOS管的G極和S極之間有結電容存在，這個電容會讓驅動MOS變的不那么簡單。
下圖的3個電容為MOS管的結電容，電感為電路走線的寄生電感：
如果不考慮紋波、EMI和沖擊電流等要求的話，MOS管開關速度越快越好。因為開關時間越短，開關損耗越小，而在開關電源中開關損耗占總損耗的很大一部分，因此MOS管驅動電路的好壞直接決定了電源的效率。
怎么做到MOS管的快速開啟和關閉呢？
對于一個MOS管，如果把GS之間的電壓從0拉到管子的開啟電壓所用的時間越短，那么MOS管開啟的速度就會越快。與此類似，如果把MOS管的GS電壓從開啟電壓降到0V的時間越短，那么MOS管關斷的速度也就越快。
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干貨｜MOS管驅動電路設計，如何讓MOS管快速開啟和關閉？
大家常用的PWM芯片輸出直接驅動MOS或者用三極管放大后再驅動MOS的方法，其實在瞬間驅動電流這塊是有很大缺陷的，比較好的方法是使用專用的MOSFET驅動芯片。
MOS驅動電路設計需要注意的地方：
因為驅動線路走線會有寄生電感，而寄生電感和MOS管的結電容會組成一個LC振蕩電路，如果直接把驅動芯片的輸出端接到MOS管柵極的話，在PWM波的上升下降沿會產生很大的震蕩，導致MOS管急劇發熱甚至爆炸，一般的解決方法是在柵極串聯10歐左右的電阻，降低LC振蕩電路的Q值，使震蕩迅速衰減掉。
因為MOS管柵極高輸入阻抗的特性，一點點靜電或者干擾都可能導致MOS管誤導通，所以建議在MOS管G極和S極之間并聯一個10K的電阻以降低輸入阻抗。
如果擔心附近功率線路上的干擾耦合過來產生瞬間高壓擊穿MOS管的話，可以在GS之間再并聯一個18V左右的TVS瞬態抑制二極管。
TVS可以認為是一個反應速度很快的穩壓管，其瞬間可以承受的功率高達幾百至上千瓦，可以用來吸收瞬間的干擾脈沖。
展開 干貨 | 工程師不得不知的MOS管驅動電路設計細節
一般認為MOSFET是電壓驅動的，不需要驅動電流。然而，在MOS的G S兩級之間有結電容存在，這個電容會讓驅動MOS變的不那么簡單。
如果不考慮紋波和EMI等要求的話，MOS管開關速度越快越好，因為開關時間越短，開關損耗越小，而在開關電源中開關損耗占總損耗的很大一部分，因此MOS管驅動電路的好壞直接決定了電源的效率。
對于一個MOS管，如果把GS之間的電壓從0拉到管子的開啟電壓所用的時間越短，那么MOS管開啟的速度就會越快。與此類似，如果把MOS管的GS電壓從開啟電壓降到0V的時間越短，那么MOS管關斷的速度也就越快。
由此我們可以知道，如果想在更短的時間內把GS電壓拉高或者拉低，就要給MOS管柵極更大的瞬間驅動電流。
大家常用的PWM芯片輸出直接驅動MOS或者用三極管放大后再驅動MOS的方法，其實在瞬間驅動電流這塊是有很大缺陷的。
比較好的方法是使用專用的MOSFET驅動芯片如TC4420來驅動MOS管，這類的芯片一般有很大的瞬間輸出電流，而且還兼容TTL電平輸入，MOSFET驅動芯片的內部結構如下：
MOS驅動電路設計需要注意的地方：
因為驅動線路走線會有寄生電感，而寄生電感和MOS管的結電容會組成一個LC振蕩電路，如果直接把驅動芯片的輸出端接到MOS管柵極的話，在PWM波的上升下降沿會產生很大的震蕩，導致MOS管急劇發熱甚至爆炸，一般的解決方法是在柵極串聯10歐左右的電阻，降低LC振蕩電路的Q值，使震蕩迅速衰減掉。
展開 干貨｜大神分享mos管驅動電路設計
對于開關電源來說，驅動電路作為控制電路和功率電路的接口，其作用至關重要，本文就將詳細探討開關電源的驅動電路的參數設計以及驅動芯片的選型。
常用的mos管驅動電路結構如圖1所示，驅動信號經過圖騰柱放大后，經過一個驅動電阻Rg給mos管驅動。其中Lk是驅動回路的感抗，一般包含mos管引腳的感抗，PCB走線的感抗等。在現在很多的應用中，用于放大驅動信號的圖騰柱本身也是封裝在專門的驅動芯片中。本文要回答的問題就是對于一個確定的功率管，如何合理地設計其對應的驅動電路（如驅動電阻阻值的計算，驅動芯片的選型等等）。
圖1：常用的mos管驅動電路
注1：圖中的Rpd為mos管柵源極的下拉電阻，其作用是為了給mos管柵極積累的電荷提供泄放回路，一般取值在10k~幾十k這一數量級。由于該電阻阻值較大，對于mos管的開關瞬態工作情況基本沒有影響，因此在后文分析mos的開關瞬態時，均忽略Rpd的影響。
注2：Cgd，Cgs ，Cds為mos管的三個寄生電容，在考慮mos管開關瞬態時，這三個電容的影響至關重要。
1、驅動電阻的計算
1.1、驅動電阻的下限值
驅動電阻下限值的計算原則為：驅動電阻必須在驅動回路中提供足夠的阻尼，來阻尼mos開通瞬間驅動電流的震蕩。
圖2 mos開通時的驅動電流
當mos開通瞬間，Vcc通過驅動電阻給Cgs充電，如圖2所示（忽略Rpd的影響）。
展開 干貨 | 4個MOS管驅動的全橋電路原理講解
01
H橋驅動原理
1.1 電機驅動
電路首先，單片機能夠輸出直流信號，但是它的驅動才能也是有限的，所以單片機普通做驅動信號，驅動大的功率管如MOS管，來產生大電流從而驅動電機，且占空比大小能夠經過驅動芯片控制加在電機上的均勻電壓到達轉速調理的目的。電機驅動主要采用N溝道MOSFET構建H橋驅動電路，H 橋是一個典型的直流電機控制電路，由于它的電路外形酷似字母 H，故得名曰“H 橋”。4個開關組成H的4條垂直腿，而電機就是H中的橫杠。要使電機運轉，必須使對角線上的一對開關導通，經過不同的電流方向來控制電機正反轉，其連通電路如圖所示。
1.2 H橋驅動原理
實踐驅動電路中通常要用硬件電路便當地控制開關，電機驅動板主要采用兩種驅動芯片，一種是全橋驅動HIP4082，一種是半橋驅動IR2104，半橋電路是兩個MOS管組成的振蕩，全橋電路是四個MOS管組成的振蕩。其中，IR2104型半橋驅動芯片能夠驅動高端和低端兩個N溝道MOSFET，能提供較大的柵極驅動電流，并具有硬件死區、硬件防同臂導通等功用。運用兩片IR2104型半橋驅動芯片能夠組成完好的直流電機H橋式驅動電路，而且IR2104價錢低廉，功用完善，輸出功率相對HIP4082較低，此計劃采用較多。
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關于MOS管驅動電路設計，本文談一談如何讓MOS管快速開啟和關閉。
一般認為MOSFET（MOS管）是電壓驅動的，不需要驅動電流。
然而，在MOS管的G極和S極之間有結電容存在，這個電容會讓驅動MOS變的不那么簡單。
下圖的3個電容為MOS管的結電容，電感為電路走線的寄生電感：
如果不考慮紋波、EMI和沖擊電流等要求的話，MOS管開關速度越快越好。因為開關時間越短，開關損耗越小，而在開關電源中開關損耗占總損耗的很大一部分，因此MOS管驅動電路的好壞直接決定了電源的效率。
怎么做到MOS管的快速開啟和關閉呢？
對于一個MOS管，如果把GS之間的電壓從0拉到管子的開啟電壓所用的時間越短，那么MOS管開啟的速度就會越快。與此類似，如果把MOS管的GS電壓從開啟電壓降到0V的時間越短，那么MOS管關斷的速度也就越快。
由此我們可以知道，如果想在更短的時間內把GS電壓拉高或者拉低，就要給MOS管柵極更大的瞬間驅動電流。
展開 9 鈦絲驅動技術（NiTiDrivetech）--電路驅動設計(上)
鈦絲驅動技術（NiTiDrivetech）的可靠性設計
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態記憶合金、肌肉絲、鎳鈦記憶合金，它是由Ni（鎳）- Ti（鈦）材料組成，經過多道工序制成的絲，財哥簡稱鈦絲，可以通過電路驅動鈦絲發生運動。相比于傳統的電機、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。鈦絲驅動技術（nitidrivetech）目前已經在航空航天、醫療、無人機、手機、汽車、機器人等科技領域投入使用。
本文通過公開分享、科普鈦絲驅動技術的可靠性設計經驗，方便大家在機械電子工業設計等領域快速有效地轉化為科技成果。
九、驅動電路設計（上）
驅動電路的設計方案較多，在結合不同的驅動機構和大家各自的產品現有條件下，選擇合適自己的驅動方案很重要。財哥整理了一下以往用過的一部分案例給大家一一舉例。
1 .【供電系統的配置】
在設計驅動電路之前，我們首先要分析供電系統配置的極限情況下，是否滿足鈦絲的驅動條件。
我們可以參考焦耳定律的基本公式：Q=I2Rt=UIt
分別對應驅動機構的鈦絲長度、驅動響應時間、驅動環境溫度因素。
（1）鈦絲的長度越長，供電系統所需電壓要求越高。
（2）驅動響應時間要求越高，供電系統所需電壓和電流要求越大。
（3）驅動環境溫度越低，供電系統所消耗的功越多。
這三個基礎因素，決定了供電系統的電壓和電流上限的配置。
展開 10鈦絲驅動技術（NiTiDrivetech）-電路驅動設計(下)
鈦絲驅動技術（NiTiDrivetech）的可靠性設計
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態記憶合金、肌肉絲、鎳鈦記憶合金，它是由Ni（鎳）- Ti（鈦）材料組成，經過多道工序制成的絲，財哥簡稱鈦絲，可以通過電路驅動鈦絲發生運動。相比于傳統的電機、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。鈦絲驅動技術（nitidrivetech）目前已經在航空航天、醫療、無人機、手機、汽車、機器人等科技領域投入使用。
本文通過公開分享、科普鈦絲驅動技術的可靠性設計經驗，方便大家在機械電子工業設計等領域快速有效地轉化為科技成果。
九、驅動電路設計（下）
續接上篇，驅動電路的設計方案除了上篇說到行程開關驅動控制、恒壓驅動控制、恒流驅動控制、恒功驅動控制外，進一步還有驅動保持控制、環境溫度的補償設計、溫度閉環控制設計、任意定位驅動控制、矩陣式驅動控制等。
在講解前，我們需要引入軟件設計控制中的一個常見的設計應用：PWM驅動，電子工程師和軟件工程師都非常熟悉這個驅動模式。
本文中提及的各種參數均為案例舉例，不是實際參考數據。
另外財哥在前面的計算列表中的Q驅動=Q加熱功+Q散熱，在EXCEL的計算公式中寫成了Q驅動=J加熱+Q散熱，所以導致了前面參數列表部分數據錯誤，可能給大家造成的困擾，請見諒。
6.【驅動保持控制】
有些產品的功能要求我們的驅動機構在驅動后，還要保持驅動后的狀態。此時，需要在我們在恒功驅動電路方案的基礎上，進一步做軟件設計。
工作原理：
驅動保持控制的兩個步驟：
1)恒功驅動，我們通過熱功方程計算結果并對鈦絲通電驅動，讓執行機構完成執行動作。
展開 
驅動鈦絲（SMA）的可靠性設計（8）鈦絲的驅動電路控制（上）
注意事項
需控制驅動機構和供電系統之間的連接線路阻值盡量小，否則可能會導致驅動機構供電電壓不足。
應用案例：無人售貨機鎖、快遞柜鎖、箱包鎖、指紋鎖、記事本鎖等簡易開合機構。
5.【恒功驅動控制】
工作原理：
恒功控制是利用了焦耳定律的Q=I2Rt，熱功率=電流2×電阻×時間。驅動系統的MCU下達驅動指令后，MCU發出可控的PWM波，驅動開關作用的MOS管工作。當開關管打開后，供電系統經過鈦絲和開關MOS管，再經過電阻到地，完成鈦絲的通電加熱執行驅動。
在這個過程中，開關MOS管對地的電阻起到兩個作用：
（1）限流保護供電系統的穩定性
（2）將供電系統通過鈦絲的電流轉換成電壓形式，經過電容濾波后反饋給MCU的ADC去計算其電流是否超標。當電流超標的情況下，MCU通過調整PWM的占空比來控制開關MOS管校正我們設計的功率。
方案特點：
（1）驅動機構的響應時間和位移指標可通過軟件精準調整。
（2）功耗更低，省電節能，可以用在功耗要求較高的場景。
（3）可拓展鈦絲更多的功能應用。
注意事項
軟件工程師需要了解鈦絲驅動的熱功方程、電阻定律、焦耳定律（參考本文第1節）。
應用案例：手機鏡頭防抖、云臺防抖、機器人、無人機拓展功能、汽車風路控制、汽車流體控制。
下一節將說下驅動鈦絲電路控制的【驅動保持控制】、【環境溫度的補償設計】、【溫度閉環控制設計】、【任意定位驅動控制】、【矩陣式驅動控制】等，敬請期待。
為了讓驅動鈦絲在工業應用中切實落地，財哥制作整理了包括《財哥說鈦絲視頻》、《SMA常見電路控制方案》、《驅動鈦絲（SMA）計算模型》、《驅動鈦絲（SMA）常見結構模型》等系列資源供大家參考，歡迎大家的關注和交流，請點贊收藏轉發！
展開 驅動鈦絲（SMA）的可靠性設計（9）鈦絲的驅動電路控制（下）
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態記憶合金、鈦鎳記憶合金，它是由Ti（鈦）-Ni（鎳）材料組成，經過多道工序制成的絲，我們簡稱鈦絲，可以通過電路驅動鈦絲發生運動。相比于傳統的電機、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。鈦絲驅動技術目前已經在航空航天、洲際導彈、無人機、手機、汽車、機器人等科技領域投入使用。
本文通過分享、普及鈦絲驅動技術的可靠性設計，方便大家在機械電子工業設計等領域快速有效的轉化為科技成果。
第9節 【鈦絲的驅動電路控制（下）】
本節要說的是驅動鈦絲電路控制的【驅動保持控制】、【環境溫度的補償設計】、【溫度閉環控制設計】、【任意定位驅動控制】、【矩陣式驅動控制】。
在講解前，我們需要引入軟件設計控制中的一個常見的設計應用：PWM驅動，電子工程師和軟件工程師都非常熟悉這個驅動模式。
本文中提及的電流參數，均表示PWM驅動時的電流平均值或有效值。
6.【驅動保持控制】
有些產品的功能要求我們的驅動機構在驅動后，還要保持驅動后的狀態，此時，需要在我們在上一節提到的恒功驅動電路方案的基礎上，進一步做軟件設計。
工作原理：
驅動保持控制的兩個步驟：
1)恒功驅動，參考《表1鈦絲位移形變熱功方程模擬計算表》對鈦絲通電驅動，讓執行機構完成執行動作。
2)驅動保持，根據產品實際的結構空間情況，計算或測量溫度的損失，做溫度補償電流控制，使其驅動機構內的鈦絲的溫度始終維持在100°，波動區間在10°的范圍。
例如規格：?0.15mm，長度100mm的鈦絲，從環境溫度20°，通過0.5S的響應時間，達到驅動溫度100°，帶入Q=cm(t?t0)。我們得到需要的驅動電流是 581mA，這個時候我們的驅動機構完成了第一步的驅動執行動作。
展開 SAR ADC驅動電路設計有點難？掌握了這些要點，讓你事半功倍！
這意味著，RC電路中的電阻值可以比傳統SAR設計大10倍。
圖9：AD4000高阻抗模式和普通模式對輸入電流的影響（圖片來源：ADI）
在慢速應用中（信號帶寬<10 kHz），高阻抗輸入帶來較低的輸入電流，我們可以用較低截止頻率的RC電路，低功率和帶寬的精密放大器來驅動ADC，消除了使用專用高速ADC驅動器的必要性，從而降低功耗、尺寸和成本。
精密ADC驅動器設計工具
如果你覺得上面SAR ADC驅動設計很麻煩，也可以使用ADI精密ADC驅動器設計工具。你這樣一來，你就可以根據不同的參數來模擬仿真，從而縮短精密ADC驅動器設計的時間。
圖10：ADI 精密ADC驅動器設計工具 (圖片來源：ADI)
本文小結
SAR ADC是一個非常常見的拓撲結構。驅動電路設計往往是SAR ADC設計的一個難點。理解SAR ADC原理。對于SAR ADC，RC電路、驅動電路（放大器），我們往往需要放在一起綜合考慮。了解每部分的設計要點，使用適當的工具，往往能事半功倍。
展開 步進電機的硬件電路設計 步進電機驅動原理及方法
圖1的電機為直線型運動，總之就是屬于線性步進電機，因而，就如這樣并不能成為轉型的情況，如此，為了要成為轉型就必須下些功夫，圖2為了要使剛才線性型的構造成為旋轉型的總結，所以它的驅動原理在本質上和剛才的直線運動型一樣。
步進電機的5種驅動方法
1. 恒電壓驅動
單電壓驅動是指在電機繞組工作過程中，只用一個方向電壓對繞組供電，多個繞組交替提供電壓。該方式是一種比較老的驅動方式，現在基本不用了。
優點：電路簡單，元件少、控制也簡單，實現起來比較簡單
缺點：必須提供足夠大的電流的三極管來進行開關處理，步進電機運轉速度比較低，電機震動比較大，發熱大。由于已經不再使用，所以不多描述。
2. 高低壓驅動
由于恒電壓驅動存在以上諸多缺點，技術的進一步發展，研發出新的高低壓驅動來改善恒電壓驅動的部分缺點，高低壓驅動的原理是，在電機運動到整步的時候使用高壓控制，在運動到半步的時候使用低壓控制，停止時也是使用低壓來控制。
優點：高低壓控制在一點程度上改善了震動和噪音，第一次提出細分控制步進電機的概念，同時也提出了停止時電流減半的工作模式。
缺點：電路相對恒電壓驅動復雜，對三極管高頻特性要求提高，電機低速仍然震動比較大，發熱仍然比較大，現在基本上不使用這種驅動模式。
3. 自激式恒電流斬波驅動
自激式恒電流斬波驅動的工作原理是通過硬件設計當電流達到某個設定值的時候通過硬件將其電流關閉，然后轉為另一個繞組通電，另一個繞組通電的電流到某個固定的電流的時候，又能通過硬件將其關閉，如此反復，推進步進電機運轉。
優點：噪音大大減小，轉速一定程度上提高了，性能比前兩種有一定的提高。
缺點：對電路設計要求比較高，對電路抗干擾要求比較高，容易引起高頻，燒壞驅動元件，對元件性能要求比較高。
4.
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