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電源模塊常用的四種MOSFET驅(qū)動電路

2020-07-16

MOSFET又叫場效應(yīng)管,輸入電阻極大,兆歐級的,容易驅(qū)動,因?qū)▋?nèi)阻低、開關(guān)速度快等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源中。在使用MOSFET設(shè)計開關(guān)電源時,大部分人都會考慮導(dǎo)通電阻、最大電壓、最大電流,常根據(jù)電源ICMOSFET的參數(shù)選擇合適的電路。但很多時候僅僅考慮了這些因素并不是一個好的設(shè)計方案還應(yīng)考慮本身寄生的參數(shù)。Mos驅(qū)動電路,驅(qū)動腳輸出的峰值電流,上升速率等都會影響MOSFET的開關(guān)性能。下面介紹電源模塊常用的四種MOSFET驅(qū)動電路。

 

電源IC直接驅(qū)動MOSFET

電源IC直接驅(qū)動是我們最常用的驅(qū)動方式,同時也是最簡單的驅(qū)動方式,使用這種驅(qū)動方式的電源模塊,應(yīng)該注意幾個參數(shù)以及這些參數(shù)的影響。

 

1、查看一下電源IC手冊,其最大驅(qū)動峰值電流,因為不同芯片,驅(qū)動能力很多時候是不一樣的。

2、了解一下MOSFET的寄生電容,如圖中C1C2的值。如果C1C2的值比較大,MOS管導(dǎo)通的需要的能量就比較大,如果電源IC沒有比較大的驅(qū)動峰值電流,那么管子導(dǎo)通的速度就比較慢。如果驅(qū)動能力不足,上升沿可能出現(xiàn)高頻振蕩,即使把圖中Rg減小也不能解決問題。IC驅(qū)動能力、MOS寄生電容大小、MOS管開關(guān)速度等因素,都影響驅(qū)動電阻阻值的選擇,所以Rg并不能無限減小。

 

電源IC驅(qū)動能力不足時

如果選擇MOS管寄生電容比較大,電源IC內(nèi)部的驅(qū)動能力又不足時,需要在驅(qū)動電路上增強驅(qū)動能力,常用圖騰柱電路增加電源IC驅(qū)動能力,如下圖所示

 

這種驅(qū)動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程。這種拓撲增加了導(dǎo)通所需要的時間,但是減少了關(guān)斷時間,開關(guān)管能快速開通且避免上升沿的高頻振蕩。

 

驅(qū)動電路加速MOS管關(guān)斷時間

關(guān)斷瞬間驅(qū)動電路能提供一個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(qū)動電阻上并聯(lián)一個電阻和一個二極管。

 

上圖所示其中D1常用的是快恢復(fù)二極管,這使關(guān)斷時間減小,同時減小關(guān)斷時的損耗。Rg2是防止關(guān)斷的時電流過大,把電源IC給燒掉。

 

在介紹第二的圖騰柱電路也有加快關(guān)斷作用,當(dāng)電源IC的驅(qū)動能力足夠時,對電路改進可以加速MOS管關(guān)斷時間。

 

如上圖所示:用三極管來泄放柵源極間電容電壓是比較常見的。如果Q1的發(fā)射極沒有電阻,當(dāng)PNP三極管導(dǎo)通時,柵源極間電容短接,達到最短時間內(nèi)把電荷放完,最大限度減小關(guān)斷時的交叉損耗。與上面拓撲相比較,還有一個好處,就是柵源極間電容上的電荷泄放時電流不經(jīng)過電源IC,提高了電源模塊可靠性。

 

隔離驅(qū)動:

 

為了滿足上圖所示高端MOS管的驅(qū)動,經(jīng)常會采用變壓器驅(qū)動,有時為了滿足安全隔離也使用變壓器驅(qū)動。其中R1目的是抑制PCB板上寄生的電感與C1形成LC振蕩,C1的目的是隔開直流,通過交流,同時也能防止磁芯飽和。

 

一個好的MOSFET驅(qū)動電路主要有以下五種要求:

1、開關(guān)管開通瞬時,驅(qū)動電路應(yīng)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,保證開關(guān)管能快速開通且不存在上升沿的高頻振蕩。

2、開關(guān)導(dǎo)通期間驅(qū)動電路能保證MOSFET柵源極間電壓保持穩(wěn)定且可靠導(dǎo)通。

3、關(guān)斷瞬間驅(qū)動電路能提供一個盡可能低阻抗的通路供MOSFET柵源極間電容電壓的快速泄放,保證開關(guān)管能快速關(guān)斷。

4、驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)簡單可靠、損耗小。

5、根據(jù)情況施加隔離。

 

電源模塊中的MOSFET驅(qū)動電路還有很多其它形式的驅(qū)動電路,對于各種各樣的驅(qū)動電路并沒有一種驅(qū)動電路是最好的,只有結(jié)合具體應(yīng)用,選擇最合適的驅(qū)動。如果選用成品模塊電源,這部分的工作直接由模塊電源廠家研發(fā)、設(shè)計完成。

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