驅動IC加NMOS做防反電路設計圖文分享-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-07-18
PMOS的高邊防反接使用自驅效應，但其存在待機電流偏大和電流反灌隱患，并且PMOS價格偏高，幾乎沒有使用驅動IC+PMOS高邊防反這種設計，所以為了均衡價格因素和Rdson，消除待機電流偏大和電流反灌隱患（若單純使用高邊NMOS，也會有待機電流和電流反灌問題），使用驅動IC+NMOS這種高邊防反接設計。
但這里并不是否定低邊NMOS防反和高邊PMOS防反，實際上低邊NMOS防反和高邊PMOS防反使用的更多，驅動IC+NMOS這種方式一方面是為了應對測試機構的測試用例，一方面是應對可預見的實際問題。通常使用高邊PMOS防反接并沒有什么問題。
使用高邊NMOS防反接，通常沒有足夠高的電壓來驅動柵極，此時可以使用驅動IC來從高邊取電，輸出比S極更高的電壓來驅動NMOS導通，驅動IC有兩種：電荷泵型和Buck-Boost型，見圖11-1。帶驅動IC這種形式，雖然這增加了電路的復雜性，但N溝道MOSFET的導通電阻較低。
在大部分時間都處于正常連接供電場景中，由于電荷泵型和Buck-Boost型將額外消耗電流（需要不斷地工作產生驅動電壓維持NMOS的開啟），單純的高邊PMOS防反接效率反而更好。
圖11-1：高邊NMOS防反驅動--->NMOS+驅動IC
電荷泵驅動NMOS
如圖11-2所示，這是一個采用電荷泵做NMOS驅動的簡圖：
圖11-2：電荷泵驅動NMOS高邊開關
Ctrl控制電荷泵工作產生高壓驅動NMOS導通工作。
如圖11-3是電荷泵驅動內部圖，Ci是小電容，充放電速度快，Co是大電容，負載能力強。通過頻繁的開關，S1、S2和S3、S4就能不斷地將Ci上的電荷搬運到Co上，而Co是相對于輸入電壓，因此我們就能夠得到比輸入電壓更高的驅動電壓。當需要驅動NMOS導通時，使能開關S0。當不需要驅動NMOS導通時，失能S0。
圖11-3：電荷泵驅動NMOS高邊開關簡圖
采用電荷泵型的驅動方案，整體物料少，成本較低，適用于電流不大的場景。
Buck-Boost型驅動NMOS
如圖11-4所示，是一個基于Buck-Boost拓撲的NMOS驅動拓撲。當Buck-Boost的S1導通時，輸入電壓通過電感儲能，電感電壓上正下負。當Buck-Boost的S1關斷時，電感產生反向電動勢，下正上負，通過二極管給電容C1充電，這樣C1的電壓就會高于輸入電壓，也即VGS大于開啟閾值。
圖11-4：電感通過二極管釋放能量，電感電壓上負下正給電容充電
采用Buck-Boost型的防反方案，IC的驅動能力強，EMC性能好，適用于大電流，追求高性能的場合，比如汽車各類域控制器、汽車音響系統，汽車USB PD充電器。
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