【驱动篇】NMOS管应用——工程师原创应用笔记

【编者按】本文从NMOS管应用进行讲解，通过原理介绍、寄生参数，选型再结合项目实战的详细过程，剖析NMOS管在实战中的作用，让工程师学到更多的NMOS管知识。

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

①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；

②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；

③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。

作者介绍：刘工程师（笔名），在软硬件技术上有10年的经验，在单片机的经验更是突出，解决过多个单片机难题，可接单片机和软件开发等项目。目前在开讲单片机的教学，教程会在我爱方案网更新，敬请期待！公众号【硬件家园 】

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