總電壓采樣電路中使用MOS作為開關(guān)的問題

使用高壓MOS作為開關(guān)，例如下圖（來(lái)自于ADI官網(wǎng)）LTC2949的典型應(yīng)用電路中，使用高壓MOS作為絕緣檢測(cè)的橋臂開關(guān)；選用高壓MOS的原因是成本相對(duì)比光MOS要低。

在總電壓采樣中使用高壓MOS作為開關(guān)的常用原理簡(jiǎn)圖如下：R1、R2為分壓電阻，ADC通過(guò)采集R1上面的電壓來(lái)計(jì)算總壓；其中NMOS的位置和一般用法不同，它的S級(jí)沒有直接接地，而是接到了采樣電阻R1上；R3、R4為NMOS的驅(qū)動(dòng)分壓電阻。

問題一：NMOS驅(qū)動(dòng)電壓的選取

以ST的高壓MOS（型號(hào)為STD3N95K5AG）為例，如下圖（來(lái)自于ST官網(wǎng)）：其VDS可最高承受950V的電壓。

我們選用MOS作為開關(guān)時(shí)，一般會(huì)查看其驅(qū)動(dòng)的門限電壓，如下圖：VGS(th)在3V~5V之間，所以驅(qū)動(dòng)電壓要＞5V。

另外，為了盡量減小其導(dǎo)通時(shí)的電阻，避免造成采樣誤差，我們希望MOS管處于飽和導(dǎo)通的狀態(tài)，所以其驅(qū)動(dòng)電壓最好大于米勒平臺(tái)電壓，大概為8.5V。（關(guān)于米勒平臺(tái)這里有挺多內(nèi)容的，實(shí)話講，我也掌握得不全面）

除此之外，還有一個(gè)地方容易忽略，就是采樣電阻R1上面的分壓，假如其在全電壓范圍內(nèi)的分壓最大為5V，那么MOS的驅(qū)動(dòng)電壓也要把此部分計(jì)算進(jìn)去，即最小的驅(qū)動(dòng)電壓為8.5V+5V=13.5V。

問題二：IGSS電流問題

MOS管與三極管不同，它是電壓驅(qū)動(dòng)型，但并不意味著其G、S兩端不需要消耗電流，只是一般將MOS作為數(shù)字開關(guān)時(shí)這個(gè)基本沒有影響；但是在今天這個(gè)應(yīng)用中IGS是不能被忽略的，下圖中給出了此MOS的最大IGSS：為±10uA，這個(gè)其實(shí)已經(jīng)很大了。

具體地，如下圖所示：這個(gè)電流IGS也會(huì)流經(jīng)采樣電阻R1，必然會(huì)造成R1上的采樣誤差，尤其在高溫情況下，IGS會(huì)增大，造成采樣誤差也隨之增加；這個(gè)誤差是不能避免的，只能盡量去降低，一種解決方法是降低NMOS的VGS驅(qū)動(dòng)電壓，調(diào)整到既能完全導(dǎo)通MOS、又能滿足精度要求的電壓點(diǎn)。

問題三：IDSS電流問題

這個(gè)是指MOS管在未導(dǎo)通時(shí)（VGS=0），DS兩端的漏電流；此型號(hào)MOS的IDSS如下圖所示，高溫下漏電流可達(dá)到50uA。

它的影響在于當(dāng)我們未驅(qū)動(dòng)MOS管導(dǎo)通時(shí)，由于IDS漏電流的存在，導(dǎo)致R1上面是有壓降的，此時(shí)會(huì)采集到一個(gè)電壓，但此時(shí)理論上電壓應(yīng)該為0V，這樣就產(chǎn)生了矛盾，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成誤判，例如當(dāng)繼電器后端的電壓采樣點(diǎn)，當(dāng)繼電器未閉合時(shí)，不應(yīng)該采集到電壓。