选择 MOSFET 时、低侧或高侧开关可考虑两种不同类型。 有 NMOS 和 PMOS MOSFET 可供选择。
使用 NMOS FET 时、源极和漏极端子由 n 型和 p 型基板组成。 当我们向 NMOS MOSFET 的栅极施加正电压时、允许电子从漏极流向源极。
图1. NMOS MOSFET 符号
使用 PMOS FET 时、源极和漏极端子由 p 型和 n 型基板组成。 当我们向 PMOS MOSFET 的栅极施加负电压时、电子可以从源极流向漏极。
图2. PMOS MOSFET 符号
虽然这两个逻辑看起来彼此相反、但在典型的栅极驱动应用中实现这两个逻辑需要考虑不同的注意事项。
在典型的半桥配置中、不建议我们驱动 PMOS MOSFET。 半桥栅极驱动器旨在与高侧和低侧的 NMOS FET 配合使用。 在设计中放置 PMOS MOSFET 时、设计人员可能会遇到几个问题。
当发生 UVLO 事件时、设计人员可能会遇到使用 PMOS MOSFET 的问题。 在大多数器件中、当发生 UVLO 事件时、驱动器的输出保持低电平。 当将此逻辑应用于 PMOS MOSFET 时、MOSFET 将导通并充当加热元件、如果电流经过它足够长的时间、则会导致它烧坏。
大多数电源应用将 N 沟道 MOSFET 用作主电源开关。 如果 PMOS 用作半桥中的高侧 FET、TI 建议使用半桥驱动器、并将 PMOS 替换为 NMOS。 由于 NMOS 相对于 PMOS 的优势、在大多数设计中使用 NMOS MOSFET 是有益的。
NMOS 的优点：
- NMOS FET 比 PMOS FET 更快、因为载流子是电子而不是空穴
- 对于等效 PMOS、NMOS FET 的导通电阻较低
- 与 PMOS FET 相比、NMOS FET 的解决方案尺寸更小、但复杂性也相同。
- NMOS FET 的成本通常低于 PMOS FET
下面显示了采用 UCC27284的简化典型应用图，UCC27284是 TI 在高侧和低侧切换 NMOS 的最新半桥驱动器。
图3. UCC27284典型应用
如果使用 PMOS 是不可避免的、TI 为其提供的解决方案是 LM5111、它是一款双路5A 复合驱动器。 该器件具有多种变体、例如-1、-2、-3、-4。 在 UVLO 事件期间、器件的前三种变化会使两个输出保持低电平。 在 UVLO 期间、LM5111-4通过 OUT_A 的高电平有效输出状态与 LM5111-3进行区分。 当 VCC 小于 UVLO 阈值电压时、LM5111-4的 OUT_A 将锁定在高电平状态、而 OUT_B 将在低电平状态下禁用。 该配置允许 LM5111-4通过 OUT_A 驱动 PMOS FET、并通过 OUT_B 驱动 NFET、在 UVLO 期间安全关闭两个 FET。
图4. LM5111-4真值表
有关 P 沟道 MOSFET 和栅极驱动器的更深入说明、请参阅以下内容：
MOSFET 和 IGBT 栅极驱动器电路基础知识： https://www.ti.com/lit/ml/slua618a/slua618a.pdf?ts=1657747849290&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F
有关 TI 低侧和半桥栅极驱动器产品系列的链接、请参阅以下内容：
低侧： https://www.ti.com/power-management/gate-drivers/low-side-drivers/products.html
半桥： https://www.ti.com/power-management/gate-drivers/half-bridge-drivers/products.html
