nmos高边驱动电路

在高压电源、逆变器和电机驱动等应用中，你是否遇到过这样的难题：系统电压几十伏，开关频率又高，要让Nmos做高边开关却始终达不到栅极驱动要求？本文带你从NMOS导通条件入手，揭开自举电路的神秘面纱，并结合大电流场景优势与典型IC选型，给出一套落地可行的高边驱动方案。

一、NMOS导通条件与高边驱动挑战

NMOS导通的核心公式是VG > VS + VGS(th)。

• 低边开关：VS=0，只要VG>VGS(th)即可。

• 高边开关：VS≈VDD，VG必须高于VDD+VGS(th)，否则无法导通。

举例：12V系统中，VGS(th)=2V，VG至少要达到14V，普通单电源无法满足，这正是高边驱动的痛点。

二、自举电路原理全揭秘

自举电路通过切换过程自动为高边栅极充电，流程如下：

1. 低边导通时，高侧HS端被拉至地，Boot电容通过二极管对VB端充电；

2. 高边导通时，HS切到VB，VG=VS+Vboot，实现VG>VS+VGS(th)。

核心器件：

• Boot二极管：防止电荷回流；

• Boot电容：容量0.1µF～1µF，决定持续导通时间；

• 驱动芯片内部开关：高速切换影响效率和EMI。

三、自举 vs 电荷泵：如何选？

• 自举电路：结构简单、成本低，但需PWM频率支持，持续导通时无法补充电荷。

• 电荷泵方案：可持续输出高于VDD的稳压驱动，但增添复杂度、效率略低且需考虑EMI。

四、大电流场景下的NMOS优势

相比PMOS，NMOS RDS(on)更低：

• 相同电流下导通损耗减少30%~50%；

• 更低发热，助力系统保持高效率；

• 配合可调驱动强度，兼顾导通与开关损耗。

在汽车电子、工业逆变等几安至几十安场景，自举驱动的NMOS方案已成主流。

五、主流集成驱动IC与选型要点

• TI TPS2820x：内置高效二极管，支持高温环境；

• Infineon IRS2108x：双通道、高速可调；

• NXP UCC272xx：一体化高/低侧驱动、可编程强度；

• ST HVIC系列：集成保护功能。

选型时关注：工作电压、驱动电流、自举元件灵活性和保护机制。

六、与PMOS成本对比

• PMOS驱动简单，只需拉低栅极，BOM成本略低；

• PMOS尺寸大、RDS(on)高，长期大电流下温升明显；

• 几百毫安以下可考虑PMOS，数安以上建议选NMOS自举方案。

从导通条件到自举充电机制，再到大电流应用优势与IC选型，以上内容为你的高边驱动电路设计提供了一整套实践思路。