mosfet驱动电路哪几种知识分析-MOSFET驱动电路要求与注意事项

mosfet驱动

跟双极(ji)性晶体(ti)管(guan)相比(bi)，一般认(ren)为使(shi)MOS管(guan)导(dao)通(tong)不需(xu)要(yao)(yao)电(dian)(dian)(dian)(dian)流，只要(yao)(yao)GS电(dian)(dian)(dian)(dian)压高于(yu)一定的(de)值，就(jiu)(jiu)可以了。这个很容易做到(dao)，但是，我(wo)们还需(xu)要(yao)(yao)速(su)度。在(zai)MOS管(guan)的(de)结构中(zhong)可以看(kan)到(dao)，在(zai)GS，GD之(zhi)间存在(zai)寄(ji)生(sheng)电(dian)(dian)(dian)(dian)容，而MOS管(guan)的(de)驱动(dong)，实际上就(jiu)(jiu)是对(dui)电(dian)(dian)(dian)(dian)容的(de)充放电(dian)(dian)(dian)(dian)。对(dui)电(dian)(dian)(dian)(dian)容的(de)充电(dian)(dian)(dian)(dian)需(xu)要(yao)(yao)一个电(dian)(dian)(dian)(dian)流，因为对(dui)电(dian)(dian)(dian)(dian)容充电(dian)(dian)(dian)(dian)瞬(shun)(shun)间可以把(ba)电(dian)(dian)(dian)(dian)容看(kan)成短(duan)路，所(suo)以瞬(shun)(shun)间电(dian)(dian)(dian)(dian)流会比(bi)较大。选择(ze)/设计MOS管(guan)驱动(dong)时(shi)第一要(yao)(yao)注意的(de)是可提供瞬(shun)(shun)间短(duan)路电(dian)(dian)(dian)(dian)流的(de)大小。

MOS管(guan)驱(qu)动电(dian)(dian)路第(di)二注意的(de)(de)(de)是，普遍(bian)用于(yu)高端驱(qu)动的(de)(de)(de)NMOS，导通时需要(yao)是栅极(ji)电(dian)(dian)压(ya)(ya)大(da)(da)于(yu)源(yuan)极(ji)电(dian)(dian)压(ya)(ya)。而高端驱(qu)动的(de)(de)(de)MOS管(guan)导通时源(yuan)极(ji)电(dian)(dian)压(ya)(ya)与(yu)漏(lou)极(ji)电(dian)(dian)压(ya)(ya)（VCC）相同(tong)，所以这时 栅极(ji)电(dian)(dian)压(ya)(ya)要(yao)比(bi)VCC大(da)(da)4V或10V。如果在同(tong)一个系统里(li)，要(yao)得到比(bi)VCC大(da)(da)的(de)(de)(de)电(dian)(dian)压(ya)(ya)，就(jiu)要(yao)专门的(de)(de)(de)升压(ya)(ya)电(dian)(dian)路了(le)。很多马达驱(qu)动器(qi)都(dou)集成了(le)电(dian)(dian)荷泵(beng)，要(yao)注意的(de)(de)(de)是应该 选(xuan)择合适的(de)(de)(de)外(wai)接电(dian)(dian)容(rong)，以得到足够(gou)的(de)(de)(de)短路电(dian)(dian)流(liu)去驱(qu)动MOS管(guan)。

上边说的4V或10V是常用的MOS管的导(dao)(dao)通(tong)(tong)电(dian)(dian)压(ya)，设计时(shi)当(dang)然需(xu)要有(you)一定的余量。而且电(dian)(dian)压(ya)越高，导(dao)(dao)通(tong)(tong)速度越快，导(dao)(dao)通(tong)(tong)电(dian)(dian)阻也(ye)越小(xiao)。现在(zai)也(ye)有(you)导(dao)(dao)通(tong)(tong)电(dian)(dian)压(ya)更(geng)小(xiao)的MOS管用在(zai)不同(tong)的领域(yu)里(li)，但在(zai)12V汽车电(dian)(dian)子系统(tong)里(li)，一般4V导(dao)(dao)通(tong)(tong)就够(gou)用了。

mosfet驱动电路哪几种

mosfet驱动电(dian)(dian)路(lu)哪几(ji)种，下(xia)文会体现出来。在使用MOS管设计开关电(dian)(dian)源或者(zhe)马达驱动电(dian)(dian)路(lu)的(de)(de)(de)时候，大(da)(da)部分人都会考(kao)虑(lv)(lv)MOS的(de)(de)(de)导通电(dian)(dian)阻，最(zui)(zui)大(da)(da)电(dian)(dian)压等，最(zui)(zui)大(da)(da)电(dian)(dian)流等，也(ye)有(you)很多人仅仅考(kao)虑(lv)(lv)这(zhei)些因素。这(zhei)样的(de)(de)(de)电(dian)(dian)路(lu)也(ye)许(xu)是(shi)(shi)可以工作的(de)(de)(de)，但并不是(shi)(shi)优秀的(de)(de)(de)，作为正(zheng)式的(de)(de)(de)产品设计也(ye)是(shi)(shi)不允许(xu)的(de)(de)(de)。

MOSFET因(yin)导通内阻(zu)低(di)、开(kai)关速(su)度快等(deng)优点被广(guang)泛应用于开(kai)关电(dian)源(yuan)中。MOSFET的(de)驱(qu)(qu)动(dong)常根据电(dian)源(yuan)IC和MOSFET的(de)参数选择合适的(de)电(dian)路。下面一起探讨MOSFET用于开(kai)关电(dian)源(yuan)的(de)驱(qu)(qu)动(dong)电(dian)路。

在使用MOSFET设(she)(she)计开关电源时，大(da)部分人都会考虑MOSFET的(de)(de)导通(tong)电阻(zu)、最大(da)电压、最大(da)电流。但(dan)很(hen)多时候也仅仅考虑了(le)这些因素，这样的(de)(de)电路也许(xu)可以正(zheng)常工作，但(dan)并不是一个好的(de)(de)设(she)(she)计方案。更细致的(de)(de)，MOSFET还(hai)应考虑本身(shen)寄生的(de)(de)参数。

对一个确定的(de)MOSFET，其(qi)驱动电(dian)路，驱动脚(jiao)输(shu)出的(de)(de)峰值电(dian)流，上升(sheng)速率(lv)等，都会影响(xiang)MOSFET的(de)(de)开关性能。当电(dian)源IC与MOS管选定之(zhi)后， 选择合适(shi)的驱动(dong)电(dian)路来连接电(dian)源IC与MOS管就显得(de)尤其重要了。

（一）mosfet驱动电路哪几种-电源IC直接驱动MOSFET

图1 IC直接(jie)驱动MOSFET

电源IC直接驱(qu)(qu)动(dong)(dong)是最(zui)常用的(de)(de)驱(qu)(qu)动(dong)(dong)方式(shi)，同(tong)时(shi)也是最(zui)简单(dan)的(de)(de)驱(qu)(qu)动(dong)(dong)方式(shi)，使(shi)用这种驱(qu)(qu)动(dong)(dong)方式(shi)，应该注意(yi)几个参数以及这些参数的(de)(de)影响(xiang)。第(di)一，查看一下电源IC手册，其最(zui)大驱(qu)(qu)动(dong)(dong)峰值(zhi)电流，因为不(bu)同(tong)芯(xin)片，驱(qu)(qu)动(dong)(dong)能(neng)力很多(duo)时(shi)候是不(bu)一样的(de)(de)。

第二，了解一下MOSFET的(de)(de)寄生(sheng)电容(rong)(rong)，如(ru)图 1中C1、C2的(de)(de)值。如(ru)果(guo)C1、C2的(de)(de)值比(bi)较(jiao)(jiao)大，MOS管导(dao)通的(de)(de)需(xu)要(yao)的(de)(de)能(neng)(neng)量就(jiu)比(bi)较(jiao)(jiao)大，如(ru)果(guo)电源(yuan)IC没有比(bi)较(jiao)(jiao)大的(de)(de)驱(qu)(qu)动峰值电流，那么(me)管子导(dao)通的(de)(de)速度就(jiu)比(bi)较(jiao)(jiao)慢。如(ru)果(guo)驱(qu)(qu)动能(neng)(neng)力(li)不(bu)足，上升沿可能(neng)(neng)出现(xian)高频振荡，即使把图1中Rg减小(xiao)，也不(bu)能(neng)(neng)解决问(wen)题！ IC驱(qu)(qu)动能(neng)(neng)力(li)、MOS寄生(sheng)电容(rong)(rong)大小(xiao)、MOS管开关速度等因(yin)素，都影响驱(qu)(qu)动电阻(zu)阻(zu)值的(de)(de)选(xuan)择，所(suo)以Rg并(bing)不(bu)能(neng)(neng)无限(xian)减小(xiao)。

（二）mosfet驱动电路哪几种-电源IC驱动能力不足时

如果选择MOS管寄生电容比较大，电源(yuan)IC内部的驱动能力(li)又(you)不(bu)足(zu)时(shi)，需(xu)要在驱动电路上增(zeng)强驱动能力(li)，常使用图腾柱电路增(zeng)加电源(yuan)IC驱动能力(li)，其(qi)电路如图 2虚线框所(suo)示(shi)。

图(tu)2 图(tu)腾柱驱(qu)动MOS

这种驱动电路作用在于，提升电流提供能(neng)力，迅速完(wan)成对于栅(zha)极输入电容(rong)电荷(he)的充(chong)电过程。这种拓扑(pu)增加了导通所(suo)需(xu)要的时(shi)间(jian)，但是减少了关(guan)断时(shi)间(jian)，开关(guan)管能(neng)快速开通且(qie)避免上升沿(yan)的高频(pin)振荡。

（三）mosfet驱动电路哪几种-驱动电路加速MOS管关断时间

图3 加速MOS关断

关(guan)断(duan)瞬间(jian)(jian)驱动电(dian)路(lu)(lu)能提供一(yi)个尽可(ke)能低阻抗(kang)的通(tong)路(lu)(lu)供MOSFET栅源(yuan)极间(jian)(jian)电(dian)容电(dian)压(ya)(ya)快(kuai)速(su)泄放，保证开关(guan)管(guan)(guan)(guan)能快(kuai)速(su)关(guan)断(duan)。为使栅源(yuan)极间(jian)(jian)电(dian)容电(dian)压(ya)(ya)的快(kuai)速(su)泄放，常(chang)在驱动电(dian)阻上并联一(yi)个电(dian)阻和一(yi)个二极管(guan)(guan)(guan)，如图 3所(suo)示，其中(zhong)D1常(chang)用的是(shi)(shi)快(kuai)恢(hui)复二极管(guan)(guan)(guan)。这使关(guan)断(duan)时间(jian)(jian)减小(xiao)，同时减小(xiao)关(guan)断(duan)时的损(sun)耗。Rg2是(shi)(shi)防止关(guan)断(duan)的时电(dian)流过大，把电(dian)源(yuan)IC给(ji)烧掉。

图(tu)4 改进型加速MOS关断

在第二点介绍的(de)(de)图(tu)(tu)腾柱电(dian)(dian)(dian)路也有加快(kuai)关断(duan)作(zuo)用(yong)。当电(dian)(dian)(dian)源IC的(de)(de)驱动(dong)能力足(zu)够时(shi)，对图(tu)(tu) 2中电(dian)(dian)(dian)路改进(jin)可(ke)以加速MOS管(guan)关断(duan)时(shi)间(jian)(jian)(jian)，得到如图(tu)(tu) 4所示电(dian)(dian)(dian)路。用(yong)三(san)极(ji)(ji)(ji)管(guan)来泄(xie)放(fang)栅源极(ji)(ji)(ji)间(jian)(jian)(jian)电(dian)(dian)(dian)容电(dian)(dian)(dian)压(ya)是(shi)比较常见的(de)(de)。如果Q1的(de)(de)发射极(ji)(ji)(ji)没有电(dian)(dian)(dian)阻，当PNP三(san)极(ji)(ji)(ji)管(guan)导通时(shi)，栅源极(ji)(ji)(ji)间(jian)(jian)(jian)电(dian)(dian)(dian)容短接，达到最(zui)短时(shi)间(jian)(jian)(jian)内把(ba)电(dian)(dian)(dian)荷放(fang)完，最(zui)大限度减小(xiao)关断(duan)时(shi)的(de)(de)交叉损耗。与图(tu)(tu) 3拓扑相比较，还有一个好处，就是(shi)栅源极(ji)(ji)(ji)间(jian)(jian)(jian)电(dian)(dian)(dian)容上的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)荷泄(xie)放(fang)时(shi)电(dian)(dian)(dian)流不经过电(dian)(dian)(dian)源IC，提高了(le)可(ke)靠性。

（四）mosfet驱动电路哪几种-驱动电路加速MOS管关断时间

图5 隔离驱(qu)动

为(wei)了(le)满足(zu)如图5所示高(gao)端MOS管的(de)驱(qu)(qu)(qu)动(dong)，经常会采(cai)用变压器驱(qu)(qu)(qu)动(dong)，有时为(wei)了(le)满足(zu)安全隔离(li)也使用变压器驱(qu)(qu)(qu)动(dong)。其(qi)中R1目(mu)(mu)的(de)是抑制PCB板(ban)上寄生的(de)电感与C1形成LC振荡，C1的(de)目(mu)(mu)的(de)是隔开直流，通过(guo)交流，同时也能防止磁(ci)芯饱和。

除了以上驱动(dong)电(dian)路之外，还(hai)有很多(duo)其(qi)它形(xing)式的(de)(de)(de)驱动(dong)电(dian)路。对于各种各样的(de)(de)(de)驱动(dong)电(dian)路并没有一种驱动(dong)电(dian)路是最好的(de)(de)(de)，只有结(jie)合(he)具体应用，选择(ze)最合(he)适(shi)的(de)(de)(de)驱动(dong)。

MOSFET驱动电路有以下几点要求

（1）开(kai)(kai)(kai)关(guan)管(guan)开(kai)(kai)(kai)通瞬时，驱动(dong)电路应能(neng)提供足够大的充(chong)电电流使(shi)MOSFET栅源极间电压迅速上(shang)升到所需(xu)值(zhi)，保证开(kai)(kai)(kai)关(guan)管(guan)能(neng)快速开(kai)(kai)(kai)通且不存在上(shang)升沿的高(gao)频振荡。

（2）开关导(dao)通(tong)期间驱动电路(lu)能(neng)保(bao)证MOSFET栅源极(ji)间电压(ya)保(bao)持稳定且(qie)可(ke)靠(kao)导(dao)通(tong)。

（3）关断瞬间(jian)驱动电(dian)路(lu)能提供(gong)一个尽(jin)可能低阻抗的通路(lu)供(gong)MOSFET栅源极间(jian)电(dian)容电(dian)压(ya)的快速泄放，保证开关管能快速关断。

（4）驱动电路结构简单可靠、损(sun)耗小。

（5）根据情况施加隔离(li)。

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