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浅谈MOSFET驱动电路
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MOSFET因导通内阻低、开关速度快等优点被广泛应用于开关电源中。MOSFET的驱动常根据电源IC和MOSFET的参数选择合适的电路。下面一起探讨MOSFET用于开关电源的驱动电路。
/ D6 ^1 [! {; ^& d& m; k6 v在使用MOSFET设计开关电源时，大部分人都会考虑MOSFET的导通电阻、最大电压、最大电流。但很多时候也仅仅考虑了这些因素，这样的电路也许可以正常工作，但并不是一个好的设计方案。更细致的，MOSFET还应考虑本身寄生的参数。对一个确定的MOSFET，其驱动电路，驱动脚输出的峰值电流，上升速率等，都会影响MOSFET的开关性能。0 ]2 o% V. ?, |4 p3 {# } z
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当电源IC与MOS管选定之后， 选择合适的驱动电路来连接电源IC与MOS管就显得尤其重要了。% X+ ^, W% k, v) G) a4 Q) z
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一个好的MOSFET驱动电路有以下几点要求：
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) d9 m/ V0 N& @6 _+ v. q3 p! G（1）开关管开通瞬时，驱动电路应能提供足够大的充电电流使MOSFET栅源极间电压迅速上升到所需值，保证开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡。. r8 V& T& h( F0 G0 s' e0 y$ ~
+ i; q" L0 S7 @8 o（2）开关导通期间驱动电路能保证MOSFET栅源极间电压保持稳定且可靠导通。
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（3）关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压的快速泄放，保证开关管能快速关断。
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* p+ V) o8 H: d; N: q2 {（4）驱动电路结构简单可靠、损耗小。
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（5）根据情况施加隔离。
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$ k9 @7 ?5 `/ A, D- L# Y下面介绍几个模块电源中常用的MOSFET驱动电路。( p0 S' G/ i# {: u$ p: J8 b
( w1 b% s# u4 k" O4 L& _3 X1：电源IC直接驱动MOSFET
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图 1 IC直接驱动MOSFET
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6 R2 Q- K8 p3 p0 e电源IC直接驱动是我们最常用的驱动方式，同时也是最简单的驱动方式，使用这种驱动方式，应该注意几个参数以及这些参数的影响。第一，查看一下电源IC手册，其最大驱动峰值电流，因为不同芯片，驱动能力很多时候是不一样的。第二，了解一下MOSFET的寄生电容，如图 1中C1、C2的值。如果C1、C2的值比较大，MOS管导通的需要的能量就比较大，如果电源IC没有比较大的驱动峰值电流，那么管子导通的速度就比较慢。如果驱动能力不足，上升沿可能出现高频振荡，即使把图 1中Rg减小，也不能解决问题！ IC驱动能力、MOS寄生电容大小、MOS管开关速度等因素，都影响驱动电阻阻值的选择，所以Rg并不能无限减小。
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$ k: P: D1 l' `! y2：电源IC驱动能力不足时
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如果选择MOS管寄生电容比较大，电源IC内部的驱动能力又不足时，需要在驱动电路上增强驱动能力，常使用图腾柱电路增加电源IC驱动能力，其电路如图 2虚线框所示。
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图 2 图腾柱驱动MOS
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% r, x- L9 I6 i3 X0 U! q2 k这种驱动电路作用在于，提升电流提供能力，迅速完成对于栅极输入电容电荷的充电过程。这种拓扑增加了导通所需要的时间，但是减少了关断时间，开关管能快速开通且避免上升沿的高频振荡。4 x7 M3 s6 k2 z9 x( |7 j
* r' O) w: }) @9 E3：驱动电路加速MOS管关断时间9 u% H7 r. U v& D
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图 3 加速MOS关断
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关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压快速泄放，保证开关管能快速关断。为使栅源极间电容电压的快速泄放，常在驱动电阻上并联一个电阻和一个二极管，如图 3所示，其中D1常用的是快恢复二极管。这使关断时间减小，同时减小关断时的损耗。Rg2是防止关断的时电流过大，把电源IC给烧掉。2 u, H+ @5 e# J. \3 B! a
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: ` ?0 i% \6 r3 }图 4 改进型加速MOS关断 2 P1 k7 f% f. `* _
! x7 v, f2 A* ^' K$ L% k* S( }在第二点介绍的图腾柱电路也有加快关断作用。当电源IC的驱动能力足够时，对图 2中电路改进可以加速MOS管关断时间，得到如图 4所示电路。用三极管来泄放栅源极间电容电压是比较常见的。如果Q1的发射极没有电阻，当PNP三极管导通时，栅源极间电容短接，达到最短时间内把电荷放完，最大限度减小关断时的交叉损耗。与图 3拓扑相比较，还有一个好处，就是栅源极间电容上的电荷泄放时电流不经过电源IC，提高了可靠性。3 `1 J) }: l! f/ f+ E! S# G
+ b% P+ D- q) Z4 j! F! n1 v4：驱动电路加速MOS管关断时间
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图 5 隔离驱动 * ]0 G! }* V9 K; q7 M: v
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为了满足如图 5所示高端MOS管的驱动，经常会采用变压器驱动，有时为了满足安全隔离也使用变压器驱动。其中R1目的是抑制PCB板上寄生的电感与C1形成LC振荡，C1的目的是隔开直流，通过交流，同时也能防止磁芯饱和。# u: `. w" `+ g5 r1 V" D5 o/ ]; ~( u
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除了以上驱动电路之外，还有很多其它形式的驱动电路。对于各种各样的驱动电路并没有一种驱动电路是最好的，只有结合具体应用，选择最合适的驱动。 |
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发表于 2009-10-13 16:47:20
