谁能帮我理解一下,高边和低边驱动器到底是什么?在哪种情况下会使用它们中的任何一个?
高侧驱动器和低侧驱动器
在左侧所示的低侧开关中,负载位于电源轨和进行开关的 N 沟道 MOSFET 之间。
在右侧所示的高端开关中,负载位于接地和进行开关的 P 沟道 MOSFET 之间。
低边开关便于驱动 LED、继电器、电机等,因为您通常可以直接从微控制器的输出驱动它们,只要 MOSFET 的 V\$_{GS}\$ 值低于输出引脚电压。
如果您使用它来驱动继电器或电机等感性负载,请确保在负载两端放置一个抑制二极管。
然而,它们并不擅长为其他电路供电,因为无论通过 MOSFET 的电压降是多少,驱动电路的接地参考都将高于实际接地。
高边开关更适合打开和关闭电源轨。由于有上拉电阻,它们通常由配置为漏极开路 (OD) 的输出引脚驱动。然而,逻辑是倒退的。要打开 MOSFET,您需要在栅极上接地。要将其关闭,请将引脚悬空,因为上拉电阻会使 MOSFET 保持关闭状态。(在具有 OD 输出的微控制器中,这是通过向输出引脚发送 1 来完成的)。
高边开关有一个陷阱;如果馈入 MOSFET 的 V\$_{DD}\$ 比微控制器的电源电压高约 0.6v,则可能会损坏后者。例如,如果您在 5V 下运行微控制器并使用高边开关切换 12V,就会发生这种情况。在这种情况下,您可以使用小型 N 沟道 MOSFET,其输出馈入 P 沟道的栅极。
有时需要切换数十或数百安培的电流。在这种情况下,您不能将 N 通道栅极直接连接到微控制器输出引脚,因为它没有足够的驱动力来快速打开 MOSFET。因此可以使用 MOSFET 栅极驱动器,例如Micrel MIC5018。
这允许将 N 沟道 MOSFET 用作高端开关。在大电流应用中,N 沟道优于 P 沟道,因为它的导通电阻 (R\$_{DSON}\$) 较低。由于 MOSFET 的栅极必须比源极高 V\$_{GS}\$ 伏,因此需要一个特殊的 IC 将 CTL 引线上的逻辑电平转换为更高的栅极电压。
即使 N 通道用于低端配置,也需要驱动芯片以足够快地正确驱动栅极。MOSFET 的 V\$_{GS}\$ 值也可能大于微控制器的输出。