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mos管隔离驱动电路
mos管隔离驱动电路变压器分析和应用

mos管隔离驱(qu)(qu)动电路(lu)(lu)，如(ru)果驱(qu)(qu)动高(gao)(gao)压MOS管，我们需(xu)要采用变压器(qi)驱(qu)(qu)动的(de)(de)方(fang)(fang)式(shi)和集成(cheng)的(de)(de)高(gao)(gao)边(bian)开关。这两个解(jie)决(jue)方(fang)(fang)案都有(you)自己的(de)(de)优点(dian)(dian)(dian)和缺点(dian)(dian)(dian)，适合不同的(de)(de)应用。集成(cheng)高(gao)(gao)边(bian)驱(qu)(qu)动器(qi)方(fang)(fang)案很方(fang)(fang)便，优点(dian)(dian)(dian)是(shi)电路(lu)(lu)板面积较小，缺点(dian)(dian)(dian)是(shi)有(you)很大的(de)(de)导通和关断延迟。变压器(qi)耦合解(jie)决(jue)方(fang)(fang)案的(de)(de)优点(dian)(dian)(dian)是(shi)延迟非常(chang)低，可以在很高(gao)(gao)的(de)(de)压差下工作。常(chang)它需(xu)要更多(duo)，缺点(dian)(dian)(dian)是(shi)需(xu)要很多(duo)的(de)(de)元件并且对变压器(qi)的(de)(de)运行有(you)比较深入(ru)的(de)(de)认识。变压器(qi)常(chang)见问题和与MOS管驱(qu)(qu)动相关的(de)(de)问题：

变(bian)压(ya)器(qi)(qi)(qi)(qi)有两个绕(rao)组，初(chu)(chu)级(ji)绕(rao)组和(he)(he)次(ci)级(ji)绕(rao)组实现(xian)(xian)了(le)(le)隔离，初(chu)(chu)级(ji)和(he)(he)次(ci)级(ji)的匝(za)数比变(bian)化(hua)(hua)实现(xian)(xian)了(le)(le)电压(ya)缩放(fang)，对于我们的设计一般不(bu)(bu)太(tai)需要调整(zheng)电压(ya)，隔离却是(shi)我们最注重(zhong)的。理(li)想情况(kuang)下，变(bian)压(ya)器(qi)(qi)(qi)(qi)是(shi)不(bu)(bu)储(chu)存(cun)能量(liang)的（反(fan)激(ji)“变(bian)压(ya)器(qi)(qi)(qi)(qi)”其实是(shi)耦合电感）。不(bu)(bu)过实际上变(bian)压(ya)器(qi)(qi)(qi)(qi)还是(shi)储(chu)存(cun)了(le)(le)少(shao)量(liang)能量(liang)在线圈(quan)和(he)(he)磁芯(xin)的气隙形成的磁场(chang)区域，这种能量(liang)表现(xian)(xian)为漏(lou)(lou)感和(he)(he)磁化(hua)(hua)电感。对于功率(lv)变(bian)压(ya)器(qi)(qi)(qi)(qi)来说，减(jian)少(shao)漏(lou)(lou)感可以减(jian)少(shao)能量(liang)损耗，以提高效(xiao)率(lv)。MOS管驱动器(qi)(qi)(qi)(qi)变(bian)压(ya)器(qi)(qi)(qi)(qi)的平均(jun)功率(lv)很小(xiao)，但是(shi)在开通和(he)(he)关闭的时候传递了(le)(le)很高的电流(liu)，为了(le)(le)减(jian)少(shao)延迟保持漏(lou)(lou)感较(jiao)低仍(reng)然是(shi)必须的。

法(fa)拉第定律规(gui)定，变压(ya)(ya)器(qi)绕组的(de)平均功率必(bi)须(xu)为(wei)零。即使是很小的(de)直流分量(liang)可能(neng)会剩磁(ci)，最终导(dao)致(zhi)磁(ci)芯饱(bao)和。这条规(gui)则对于单端信号控制(zhi)的(de)变压(ya)(ya)器(qi)耦合电(dian)(dian)路的(de)设(she)计(ji)有(you)着重大影(ying)响(xiang)。磁(ci)芯饱(bao)和限制(zhi)了(le)我们(men)绕组的(de)伏(fu)秒(miao)数。我们(men)设(she)计(ji)变压(ya)(ya)器(qi)必(bi)须(xu)考虑(lv)最坏情(qing)(qing)况和瞬时的(de)最大的(de)伏(fu)秒(miao)数。（在运行状(zhuang)态下，最坏情(qing)(qing)况和瞬时的(de)，最大占空比和最大电(dian)(dian)压(ya)(ya)输入(ru)同时发生(sheng)的(de)情(qing)(qing)况），唯一我们(men)确定的(de)是变压(ya)(ya)器(qi)有(you)一个稳定的(de)电(dian)(dian)源(yuan)电(dian)(dian)压(ya)(ya)。

对(dui)于单端(duan)应用的(de)功(gong)率变压(ya)(ya)器(qi)来说，很大(da)一部(bu)分(fen)开(kai)关周期需要保留来保证磁(ci)芯的(de)正(zheng)(zheng)确复位（正(zheng)(zheng)激变换器(qi)）。复位时间大(da)小限制电路运行(xing)的(de)占空(kong)比(bi)。不过(guo)由(you)于采用交流耦(ou)合实现了双向磁(ci)化，即使对(dui)于单端(duan)MOS管驱动变压(ya)(ya)器(qi)也不是问题。

单端变压器耦合MOS管驱动电路

隔直电容(rong)(rong)必须(xu)在源(yuan)边电路，起到的(de)(de)作用是提(ti)供重启(qi)电压(ya)，如果没(mei)有该电容(rong)(rong)，变压(ya)器的(de)(de)磁(ci)(ci)化电压(ya)和(he)占空比相关，变压(ya)器磁(ci)(ci)性可能(neng)饱和(he)。

双端变压器耦合MOS管驱动电路

MOS管应用电路

MOS管最(zui)显(xian)著的(de)特性(xing)是开(kai)关(guan)特性(xing)好(hao)，所以(yi)被(bei)广(guang)泛应用(yong)于(yu)需(xu)要电子开(kai)关(guan)的(de)电路(lu)中，常(chang)见的(de)如开(kai)关(guan)电源和马达(da)驱动电路(lu)，也有照明调光。现在的(de)MOS驱动，有几个特别的(de)需(xu)求：

1.低压应用(yong)

当(dang)使(shi)用5V电(dian)源，这时(shi)候(hou)如(ru)果使(shi)用传(chuan)统的(de)(de)图腾柱结构，由(you)于三极管的(de)(de)be只有0.7V左右的(de)(de)压降(jiang)，导致(zhi)实际最终加载gate上(shang)的(de)(de)电(dian)压只有4.3V，这时(shi)候(hou)，我(wo)们(men)选(xuan)用标(biao)称gate电(dian)压4.5V的(de)(de)MOS管就(jiu)存在一定的(de)(de)风险。同样的(de)(de)问题也发生在使(shi)用3V或者其他低(di)压电(dian)源的(de)(de)场合(he)。

2.宽电(dian)压(ya)应用

输入(ru)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)并不(bu)(bu)是(shi)一个(ge)(ge)固定(ding)值(zhi)，它会(hui)随(sui)着时(shi)(shi)间或者其他因(yin)素而变动。这个(ge)(ge)变动导致(zhi)PWM电(dian)(dian)(dian)路提供给MOS管(guan)的(de)驱(qu)(qu)动电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)是(shi)不(bu)(bu)稳(wen)定(ding)的(de)。为了让MOS管(guan)在高(gao)gate电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)下安(an)全，很(hen)多MOS管(guan)内置了稳(wen)压(ya)(ya)管(guan)强(qiang)行限制(zhi)gate电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)的(de)幅值(zhi)。在这种情况下，当(dang)提供的(de)驱(qu)(qu)动电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)超过稳(wen)压(ya)(ya)管(guan)的(de)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)，就(jiu)会(hui)引(yin)起(qi)较(jiao)大的(de)静态功耗。同(tong)时(shi)(shi)，如果(guo)简单(dan)的(de)用电(dian)(dian)(dian)阻分压(ya)(ya)的(de)原理(li)降低(di)(di)gate电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)，就(jiu)会(hui)出现输入(ru)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)比较(jiao)高(gao)的(de)时(shi)(shi)候(hou)MOS管(guan)工(gong)作良好，而输入(ru)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)降低(di)(di)的(de)时(shi)(shi)候(hou)gate电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)不(bu)(bu)足，引(yin)起(qi)导通(tong)不(bu)(bu)够彻底，从而增加功耗。

3.双(shuang)电压应用

在一些(xie)控制电(dian)路中，逻辑部(bu)分(fen)使(shi)用典型(xing)的(de)5V或(huo)3.3V数字电(dian)压(ya)，而(er)功率部(bu)分(fen)使(shi)用12V甚至(zhi)更高的(de)电(dian)压(ya)。两个电(dian)压(ya)采用共地方式连接。

这(zhei)就提(ti)出一(yi)个(ge)要求，需要使用一(yi)个(ge)电路，让低压侧能够有(you)效的控制高(gao)压侧的MOS管，同时(shi)高(gao)压侧的MOS管也同样会面对1和2提(ti)到的问题。

在(zai)这(zhei)三种情(qing)况下，图腾柱(zhu)结构(gou)无法满足输出需求(qiu)，而很多现成的(de)MOS驱动IC，似乎也(ye)没(mei)有包含gate电压限制的(de)结构(gou)。

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