NMOS管防反保護電路設計-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-01-03
設計具有 NMOS 和驅動IC 的防反保護電路時，NMOS 需放置在高邊，驅動IC也從高邊取電，這里將產生一個大于輸入電壓 (VIN) 的內部電壓，給 NMOS 提供 (VGS)驅動供電。
根據驅動電源產生的原理，驅動IC可以采用電荷泵方案或升降壓(Buck-Boost)方案。具體描述如下：
電荷泵防反保護方案: 電荷泵方案具有較低的總體BOM 需求，從而可降低成本。該方案非常適合小電流應用，例如汽車 USB 供電設備 (PD) 大功率充電模塊。
升降壓防反保護方案: 升降壓方案提供強大的驅動能力和出色的EMC 性能。該方案非常適合大電流和高性能環境，例如汽車域控制器和音響系統。
圖 1 顯示了電荷泵方案與升降壓方案的特性。
圖 1：電荷泵方案與升降壓(Buck-Boost)方案
驅動IC的工作原理
圖2顯示了具有電荷泵拓撲的NMOS驅動簡化工作原理圖。
圖 2：電荷泵拓撲的工作原理圖
CLK周期描述如下：
1. S1和S2導通
2. C0 由內部對地電壓源充電
3. S3和S4導通
4. C1 由 C0 上的電壓充電
C0 是具有快速充電和放電速度的小電容，而 C1 則是具有大負載能力的大電容。因此，通過S1和S2(以及S3和S4)的頻繁切換， C0 上的電荷可以不斷傳輸給 C1，而 C1 的負端連接至電池電壓 (VBATT)。最終，NMOS由一個大于 VBATT 的電壓驅動。
圖 3 顯示了具有升降壓拓撲的 NMOS 驅動簡化工作原理圖。
圖 3：升降壓拓撲的工作原理圖
在升降壓拓撲中，功率MOSFET放在低邊。當 S_BAT 導通時， VIN 對電感充電，電感電壓為負;當S_BAT關斷時，電感將通過二極管釋放能量，電感電壓為正，并為 C1充電。當 C1 上的電壓超過 VBATT 時，NMOS柵極將被驅動。
升降壓驅動 IC 的優勢
在防反保護驅動 IC 中采用升降壓驅動 IC 有兩個明顯優勢：增強驅動電流能力并提高 EMC 性能。
驅動電流能力
升降壓拓撲可以提供更大的驅動電流能力和更快的輸入干擾響應能力。
采用最佳的防反保護電路設計對通過各種脈沖干擾測試標準非常重要。與傳統的 PMOS電路相比，NMOS 電路提高了驅動電流能力和 EMC 性能。
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