电路分析-NMOS管应用于高边开关(high-sidedriver)-KIA MOS管

NMOS是控制电路中常用的开关器件，当然也有用于放大电路的场景。NMOS作为开关时，常用于低边控制(low-sidedriver)，如下所示的电路图。

图1NMOS用于低边控制(low-sidedriver)

但是，在研究某一产品时，发现将NMOS管用于高边开关(high-sidedriver)，即类似下图的情况。

图2NMOS用于高边控制(high-sidedriver)

这个电路在应用时，一定要注意NMOS的栅极(Gate)电压高于漏极(Drain)电压且满足导通状态下VGS>VGS(th)，否则，当NMOS导通时，VGS<VGS(th)，不满足开启条件，NMOS关就会关断。这样，NMOS管就会处于开启-关断的临界状态，从而不能用于开关。

除此之外，NMOS用于高边开关时，还会有其他的问题。用相关的资料，对NMOS管应用于高边开关的场景做一下分析。

N-MOS和P-MOS功率级

许多竞争对手的产品也使用N沟道MOSFET作为高端驱动器。在这种配置中，与P沟道MOSFET相比，源极和漏极是交换的。然后，MOSFET在电压跟随器电路中工作。

驱动这种MOSFET更复杂，因为它的栅极现在与电机驱动器输出有关，即浮动电平，而不是像供电轨那样的固定电平。此外，它的栅极必须驱动到高于正电源电压的电压，才能完全打开MOSFET。

NMOS用于高边开关时，由于源极(Source)接负载，就会存在两个问题：

源极(Source)悬空；

栅极(Gate)电压要高于漏极(Drain)供电电压。

而且还会带来不稳定的情况：

P沟道MOSFET是高端驱动器的自然选择。它效率高，坚固耐用，易于控制。操作可达到驱动芯片的最大电源电压。高侧NMOS栅极驱动器更复杂，在高dU/dt时会出现问题，因为驱动器本身是浮动的，即其相对GND电势与驱动器输出相同。

有时，当不可预见的事件（例如，电机外侧的ESD事件）导致斜坡加速时，会出现这种情况。由于N通道高端驱动器控制芯片可以直接看到斜率，因此可能会超过允许的最大dU/dt。这可能会损坏驾驶员并导致突然出现故障。

相比较而言，PMOS管就相当适合高边开关的应用，控制起来较为简单。以下分别是N&N-MOS和N&P-MOS控制电路的对比。

图3N&N-MOS和N&P-MOS控制电路的对比

NMOS用于高边开关的应用电路图。

图4NMOS作为高边开关时NMOS的栅极控制电路

如图中所示，当驱动信号为高时，箭头的方向即是电流流动的方向，Q2导通，Q3截止，NMOS的VGS高于开启阈值，因此，NMOS就可以开启。当驱动信号为低时，可做类似分析。

可以看出，对栅极控制部分来说，还是比较复杂的，所以对于无特殊需求的情况，还是老老实实将NMOS用于低边控制开关。