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第 第 PAGE 1 页 共 NUMPAGES 1 页 MOSFET驱动器的工作原理 MOSFET作为开关的作用 当我们使用 （MCU）（（微控制器））制作（产品）或者搭建电路时，有时候希望通过 MCU 控制某些外设。外设可能是一个需要极小电流的设备，比如 （LED），或者是大功率设备，比如直流（电机）。大多数初学者很快就会发现，像 （Arduino） 或（树莓派）这样的设备不能直接驱动重负载。在这种情况下，我们需要一个“（驱动器）”，也就是一个可以接受来自微（控制器）的控制（信号），并且具有足够功率来驱动负载的电路。在许多情况下，（MOSFET） 是完美的选择，它们可以根据其栅极（门极）上的电压来控制其漏极-源极引脚上的更大电流。然而，有时 MOSFET 本身也需要一个驱动器。在探讨 MOSFET 驱动器的（工作原理）之前，让我们快速回顾一下 MOSFET 作为开关的作用。   低边 N 沟道 MOS 管（开关电路）  MOSFET，我们这里指的是增强型 MOSFET（还有一种叫做耗尽型 MOSFET），有两种类型：n 沟道和 p 沟道。n 沟道 MOSFET 需要在其栅极上施加比源极上高的电压才能打开。最低的打开电压称为（阈值电压），Vth。打开任何 n 沟道 MOSFET 的数据手册，很快就会找到这个值。例如，小型高速开关器件 Toshiba SSM3K56FS 在漏极-源极电压（VDS）为 3.0 V 且漏极（电流）（ID）为 1 mA 时，给出 Vth 在 0.4 V 至 1.0 V 之间。   这种 MOSFET 可以用作低边（low-side）开关，这意味着它们在简单的低压直流应用中被放置在负载和电路地之间。因此，我们可以使用一个连接到 SSM3K56FS 栅极的 5 V Arduino 输出引脚，将源连接到地，然后将电机连接在 15 V （供电）和 MOSFET 的漏极之间。在栅极和地之间放置一个（电阻）（1 M?）可以确保如果来自 Arduino 的控制信号断开，MOSFET 保持关闭。  为了演示这一点，我们使用 LTs（pi）ce 进行了（仿真）。V2 （模拟）了来自 Arduino I/O 引脚的 5 V 输出，而 R2 用作负载，代替了电机（我们将忽略电阻性和感性负载之间的差异）。V1 是 15 V （电源）。   从下面的仿真波形可以看到，当 5 V 应用到栅极时，流经 MOSFET 的电流约为 720 mA，低于允许的最大值 800 mA。   在阅读数据手册时，导通电阻是一个值得注意的（参数）。在 SSM3K56FS 数据手册中，可以看到导通电阻值 RDS(ON) 取决于 VGS。例如，在 VGS 为 1.5 V 时，RDS(ON) 为 840 m?，而在 4.5 V 时，仅为 235 m?。这里的差异，尽管不大。当驱动电机时，你不太可能注意到 Arduino 以 5 V 驱动栅极和树莓派以 3.3 V 驱动栅极之间有太大的区别。  重要的是要记住这只是在较高的给定栅极电压下才能实现的。根据数据手册，最大允许的栅源电压 VGS 为 ±8 V，因此有足够的余地。这很重要，因为 MOSFET 中会有功率损失，当 RDS(ON) 较大时，它需要散热的热量也会更大。  低边开关还有一个小缺点。导通时，由于负载和地之间存在 MOSFET 的导通电阻 RDS(ON)，所以负载（以及 MOSFET 漏极引脚）电压会稍微高于参考地一点。在我们的示例中，导通时，漏极电压为 0.126 V。   我们应该注意到在 MOSFET 中消耗的功率约为 98 mW（743 mA 时为 0.133 V）。这在数据手册定义的 150 mW 内，非常安全。对于电机而言，这种浮地几乎没有什么影响。然而，如果您希望使用小电阻来测量通过电机流动的电流，您需要进行差分测量，而不是相对于地面进行测量。  高边 P 沟道 MOS 管开关电路  如果我们将 N 沟道 MOSFET 更换为 P 沟道器件，我们可以将负载放置在MOSFET和地之间。MOSFET的源极连接到驱动负载的电源，而负载连接到漏极。与之前提到的 N 沟道MOSFET的互补器件是Toshiba SSM3J56MFV。然而，我们立刻遇到了一个问题。    从数据手册上看，我们注意到 Vth 被给定为 -0.3 V 至 -1.0 V（对于 VDS -3.0 V 和 ID -1 mA）。这意味着栅极需要比源极低大约 1.0 V 才能开始导通。继续使用我们之前的示例，使用