| MOSFET因導通內阻低、開(kāi)關(guān)速度快等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應用于開(kāi)關(guān)電源中。MOSFET的驅動(dòng)常根據電源IC和MOSFET的參數選擇合適的電路。下面一起探討MOSFET用于開(kāi)關(guān)電源的驅動(dòng)電路。
在使用MOSFET設計開(kāi)關(guān)電源時(shí)，大部分人都會(huì )考慮MOSFET的導通電阻、最大電壓、最大電流。但很多時(shí)候也僅僅考慮了這些因素，這樣的電路也許可以正常工作，但并不是一個(gè)好的設計方案。更細致的，MOSFET還應考慮本身寄生的參數。對一個(gè)確定的MOSFET，其驅動(dòng)電路，驅動(dòng)腳輸出的峰值電流，上升速率等，都會(huì )影響MOSFET的開(kāi)關(guān)性能。
當電源IC與MOS管選定之后，選擇合適的驅動(dòng)電路來(lái)連接電源IC與MOS管就顯得尤其重要了。
一個(gè)好的MOSFET驅動(dòng)電路有以下幾點(diǎn)要求：
（1）開(kāi)關(guān)管開(kāi)通瞬時(shí)，驅動(dòng)電路應能提供足夠大的充電電流使MOSFET柵源極間電壓迅速上升到所需值，保證開(kāi)關(guān)管能快速開(kāi)通且不存在上升沿的高頻振蕩。
（2）開(kāi)關(guān)導通期間驅動(dòng)電路能保證MOSFET柵源極間電壓保持穩定且可靠導通。
（3）關(guān)斷瞬間驅動(dòng)電路能提供一個(gè)盡可能低阻抗的通路供MOSFET柵源極間電容電壓的快速泄放，保證開(kāi)關(guān)管能快速關(guān)斷。
（4）驅動(dòng)電路結構簡(jiǎn)單可靠、損耗小。
（5）根據情況施加隔離。
下面介紹幾個(gè)模塊電源中常用的MOSFET驅動(dòng)電路。
1、電源IC直接驅動(dòng)MOSFET
圖1 IC直接驅動(dòng)MOSFET
電源IC直接驅動(dòng)是我們最常用的驅動(dòng)方式，同時(shí)也是最簡(jiǎn)單的驅動(dòng)方式，使用這種驅動(dòng)方式，應該注意幾個(gè)參數以及這些參數的影響。第一，查看一下電源IC手冊，其最大驅動(dòng)峰值電流，因為不同芯片，驅動(dòng)能力很多時(shí)候是不一樣的。第二，了解一下MOSFET的寄生電容，如圖1中C1、C2的值。如果C1、C2的值比較大，MOS管導通的需要的能量就比較大，如果電源IC沒(méi)有比較大的驅動(dòng)峰值電流，那么管子導通的速度就比較慢。如果驅動(dòng)能力不足，上升沿可能出現高頻振蕩，即使把圖 1中Rg減小，也不能解決問(wèn)題！IC驅動(dòng)能力、MOS寄生電容大小、MOS管開(kāi)關(guān)速度等因素，都影響驅動(dòng)電阻阻值的選擇，所以Rg并不能無(wú)限減小。
2、電源IC驅動(dòng)能力不足時(shí)
如果選擇MOS管寄生電容比較大，電源IC內部的驅動(dòng)能力又不足時(shí)，需要在驅動(dòng)電路上增強驅動(dòng)能力，常使用圖騰柱電路增加電源IC驅動(dòng)能力，其電路如圖 2虛線(xiàn)框所示。
圖2圖騰柱驅動(dòng)MOS
這種驅動(dòng)電路作用在于，提升電流提供能力，迅速完成對于柵極輸入電容電荷的充電過(guò)程。這種拓撲增加了導通所需要的時(shí)間，但是減少了關(guān)斷時(shí)間，開(kāi)關(guān)管能快速開(kāi)通且避免上升沿的高頻振蕩。
3、驅動(dòng)電路加速MOS管關(guān)斷時(shí)間
圖3加速MOS關(guān)斷
關(guān)斷瞬間驅動(dòng)電路能提供一個(gè)盡可能低阻抗的通路供MOSFET柵源極間電容電壓快速泄放，保證開(kāi)關(guān)管能快速關(guān)斷。為使柵源極間電容電壓的快速泄放，常在驅動(dòng)電阻上并聯(lián)一個(gè)電阻和一個(gè)二極管，如圖3所示，其中D1常用的是快恢復二極管。這使關(guān)斷時(shí)間減小，同時(shí)減小關(guān)斷時(shí)的損耗。Rg2是防止關(guān)斷的時(shí)電流過(guò)大，把電源IC給燒掉。
圖4改進(jìn)型加速MOS關(guān)斷
在第二點(diǎn)介紹的圖騰柱電路也有加快關(guān)斷作用。當電源IC的驅動(dòng)能力足夠時(shí)，對圖 2中電路改進(jìn)可以加速MOS管關(guān)斷時(shí)間，得到如圖 4所示電路。用三極管來(lái)泄放柵源極間電容電壓是比較常見(jiàn)的。如果Q1的發(fā)射極沒(méi)有電阻，當PNP三極管導通時(shí)，柵源極間電容短接，達到最短時(shí)間內把電荷放完，最大限度減小關(guān)斷時(shí)的交叉損耗。與圖3拓撲相比較，還有一個(gè)好處，就是柵源極間電容上的電荷泄放時(shí)電流不經(jīng)過(guò)電源IC，提高了可靠性。
4、驅動(dòng)電路加速MOS管關(guān)斷時(shí)間
圖5隔離驅動(dòng)
為了滿(mǎn)足如圖 5所示高端MOS管的驅動(dòng)，經(jīng)常會(huì )采用變壓器驅動(dòng)，有時(shí)為了滿(mǎn)足安全隔離也使用變壓器驅動(dòng)。其中R1目的是抑制PCB板上寄生的電感與C1形成LC振蕩，C1的目的是隔開(kāi)直流，通過(guò)交流，同時(shí)也能防止磁芯飽和。
除了以上驅動(dòng)電路之外，還有很多其它形式的驅動(dòng)電路。對于各種各樣的驅動(dòng)電路并沒(méi)有一種驅動(dòng)電路是最好的，只有結合具體應用，選擇最合適的驅動(dòng)。在設計電源時(shí)，有上述幾個(gè)角度出發(fā)考慮如何設計MOS管的驅動(dòng)電路，如果選用成品電源，不管是模塊電源、普通開(kāi)關(guān)電源、電源適配器等，這部分的工作一般都由電源設計廠(chǎng)家完成。
致遠電子自主研發(fā)、生產(chǎn)的隔離電源模塊已有近20年的行業(yè)積累，目前產(chǎn)品具有寬輸入電壓范圍，隔離1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多個(gè)系列，封裝形式多樣，兼容國際標準的SIP、DIP等封裝。同時(shí)致遠電子為保證電源產(chǎn)品性能建設了行業(yè)內一流的測試實(shí)驗室，配備最先進(jìn)、齊全的測試設備，全系列隔離DC-DC電源通過(guò)完整的EMC測試，靜電抗擾度高達4KV、浪涌抗擾度高達2KV，可應用于絕大部分復雜惡劣的工業(yè)現場(chǎng)，為用戶(hù)提供穩定、可靠的電源隔離解決方案。
除了以上驅動(dòng)電路之外，還有很多其它形式的驅動(dòng)電路。對于各種各樣的驅動(dòng)電路并沒(méi)有一種驅動(dòng)電路是最好的，只有結合具體應用，選擇最合適的驅動(dòng)。 |
