MCU作為輸出直流信號的器件，其驅動能力在面對大功率MOS管時顯得捉襟見肘。為了驅動電機并產生大電流，我們通常需要借助占空比來調節驅動芯片，從而確保電機上的均勻電壓達到理想的轉速。在電機驅動領域，N溝道MOSFET常被用于構建H橋驅動電路。這種電路因其形狀酷似字母H而得名，由四個開關組成，電機則位于橫杠位置。要使電機正常運轉，必須確保對角線上的兩個開關同時導通，通過改變電流方向來實現電機的正反轉控制。

H橋驅動原理詳解

在MOS電機驅動電路中，我們通常采用控制開關電路來驅動電機。目前，電機驅動板主要依賴于兩種驅動芯片：一種是全橋驅動HIP型號，另一種是半橋驅動IR型號。半橋驅動芯片獨具特色，它能夠同時驅動高電平和低電平的兩個N溝道MOSFET，提供充沛的柵極驅動電流，并配備死區控制和防止共通功能，確保電路穩定。通過巧妙組合兩片IR某型號半橋驅動芯片，我們可以構建出完整的直流電機H橋式驅動電路。盡管其輸出功率略低于HIP型號，但電路設計更為簡潔，因此在實際應用中廣受青睞。

在MOS電機驅動電路中，由于可能存在較大的灌電流，為確保單片機不受影響，推薦使用隔離芯片進行防護。此外，針對不同類型的電機，應選擇相應的驅動方案，通常采用PWM控制技術。在驅動電機時，可以通過MOS電機驅動電路模塊來控制電機兩端的電壓，從而實現電機的制動功能。例如，可以選用集成橋式驅動芯片，其最大驅動電流為5A，導通電阻為140mΩ，且具備短路保護、欠壓保護和過溫保護等安全功能。

接下來，我們將深入探討研發工程師在日常設計中經常采用的驅動電路。首先，讓我們了解其內部構造：

芯片內部結構包含兩個MOS管，它們分別在上邊和下邊。當IN輸入高電平時，上邊的MOS管會導通，被稱為高邊MOS管；而當IN輸入低電平時，下邊的MOS管則導通，被稱為低邊MOS管。此外，INH信號的控制也至關重要：當INH為高電平時，芯片將進入工作狀態；而當INH為低電平時，芯片則處于不工作狀態。接下來，我們將通過典型電路圖來深入理解這一工作原理。

接下來，我們將探討如何利用該電路實現電機的正反轉功能。
當PWM1端輸入PWM波，而PWM2端置為0時，電機將朝正轉方向旋轉。相反，若PWM1端置為0，而PWM2端輸入PWM波，電機則將反轉。這種控制方式需要兩路PWM信號來協同驅動一個電機。然而，實際上，我們只需一路PWM信號接至PWM1端，而將PWM2端連接至IO端口，便可實現對電機轉向的控制。具體來說，當PWM2保持為0時，通過PWM1輸入信號，電機將正轉；而當PWM2變為1時，電機則會在PWM1輸入信號的控制下反轉。值得注意的是，在反轉模式下，必須確保PWM信號輸入的是其對應的負占空比。

對于普通功率的電機，上述電路已足夠驅動。但對于大功率電機，尤其是在頻繁的加減速過程中需要電機持續正反轉的情況下，電流負擔會顯著增加。此時，若仍使用上述驅動電路，芯片溫度可能會急劇上升。因此，對于這類應用場景，我們需要采用MOS來設計H橋電路。

在電機控制器中，MOS的作用至關重要。其輸出電流直接驅動電機，電流越大，電機產生的扭矩越強。然而，MOS在控制器電路中的工作狀態并非持續開通或關斷，而是存在開通、關斷、截止等多種狀態。其主要的損耗來源于開關過程。MOS損壞的原因可能包括過流、過壓以及靜電等。

以深鴻盛的SGM041R8T為例，這款低壓MOS-SGT工藝產品廣泛應用于電動工具、園林工具、逆變器、儲能以及家電等領域。其獨特的SGT技術提升了產品的可靠性、芯片利用率，并優化了開關速度和損耗。這使得該產品特別適合高頻化應用場景。
SGT工藝相較于傳統的溝槽工藝，其挖掘深度增加了3-5倍。這一工藝創新在柵電極下方引入了一塊多晶硅電極，即屏蔽電極或耦合電極，該電極與源電極相連。這一設計不僅增強了屏蔽柵極與漂移區的效果，還顯著減小了米勒電容和柵電荷，從而加速了器件的開關速度并降低了相關損耗。此外，它還利用了電荷耦合效應，降低了漂移區臨界電場強度，進而減小了器件的導通電阻和導通損耗。因此，與常規的溝槽式MOSFET相比，SGT MOSFET的內阻降低了2倍以上。

圖2展示了Trench MOS與SGT MOS在柵電荷方面的對比。SGT工藝的創新之處在于其能夠顯著降低Qg，這一技術突破不僅改變了MOSFET內部電場的分布，還將傳統的三角形電場重塑為梯形電場。這樣的改進使得EPI層的厚度得以進一步縮減，進而降低了導通電阻Rds(on)。這一系列優化措施共同作用，有助于在開關電源應用中顯著減少器件的開關損耗。

圖3展示了Trench MOS與SGT MOS的器件結構。SGT MOSFET的溝槽深度較深，這使得它能夠利用更多的晶硅體積來吸收EAS能量。因此，在雪崩時，SGT表現出更強的性能，能夠更好地承受雪崩擊穿和浪涌電流。此外，SGT結構中寄生的CD-shield和Rshield能夠有效吸收器件關斷時dv/dt變化所帶來的尖峰和震蕩，從而展現出更佳的EMI特性。

SGM041R8T是SGT MOSFET的一個典型代表，其漏源擊穿電壓為40V，漏極電流最大可達150A。該器件的開啟延遲典型值為7nS，關斷延遲時間典型值為4nS，上升時間和下降時間分別為9nS和6nS。其輸入電容為2980pF，輸出電容為893pF，反向傳輸電容為38pF，反向恢復時間為7nS，正向電壓的最大值為2V。此外，其Rds(on)典型值為6mΩ，使得它在電動工具、園林工具、逆變器、儲能以及家電類產品等多個領域得到廣泛應用。

深鴻盛作為一家領先的半導體功率器件公司，憑借其中壓MOS-SGT系列產品的先進生產工藝、卓越性能以及良好口碑，贏得了眾多品牌的信賴與支持。


END

關于深鴻盛

深圳市深鴻盛電子有限公司，一家專注于半導體功率器件的領先企業。我們致力于半導體功率器件的研發、制造、技術服務與銷售，提供多種產品，包括多層外延超結MOS、平面MOS、中低壓SGT&Trench MOS以及碳化硅MOS和肖特基二極管等。我們的產品廣泛應用于消費電子、工業控制、汽車電子、家電、智能裝備、通訊電源等多個領域，憑借卓越的性能和品質，贏得了客戶的信賴與支持。