MOSFET驱动技术详细解剖及主要参数详解

MOSFET的一些主要参数

本文主(zhu)要讲MOSFET驱动技术详(xiang)细解(jie)剖及(ji)主要(yao)参数详(xiang)解(jie)，先来看看MOSFET的一些主要(yao)参数。耐压(ya)：通常所说的VDS，或者(zhe)说是击(ji)穿电压(ya)。那(nei)么一般MOS厂家是如何来定义(yi)这(zhei)个参(can)数的呢(ni)？

MOSFET,MOSFET驱动技术

上面这个(ge)(ge)例子显示，当驱动(dong)电压为(wei)0，Vds达(da)(da)到200V的时候(hou)，Id这个(ge)(ge)电流(liu)达(da)(da)到了250uA，这个(ge)(ge)时候(hou)认为(wei)已(yi)经(jing)达(da)(da)到击穿电压。

不同(tong)(tong)的厂家对此定义略有(you)不同(tong)(tong)，但是基(ji)本上(shang)来说，当电(dian)(dian)压超过击穿电(dian)(dian)压，MOS的漏电(dian)(dian)流就会急剧上(shang)升。

导(dao)通电(dian)阻：MOSFET在导(dao)通之(zhi)后(hou)，其(qi)特(te)性可以近似认为是一个电(dian)阻。

MOSFET,MOSFET驱动技术

上面这(zhei)个(ge)例(li)子(zi)表示，在驱动电压为10V的(de)时(shi)候(hou)，导通电阻(zu)为0.18欧姆(mu)。

导通(tong)电(dian)阻(zu)的(de)温(wen)度关系：MOS的(de)导通(tong)电(dian)阻(zu)随(sui)温(wen)度上(shang)升而上(shang)升，下图显示该MOS的(de)导通(tong)电(dian)阻(zu)在结温(wen)为140度的(de)时候(hou)，为20度时候(hou)的(de)2倍(bei)。

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导通(tong)阀值(zhi)电压(ya)：就是当驱(qu)动电压(ya)到达(da)该(gai)值(zhi)之后(hou)，可认(ren)为MOS已经开通(tong)。

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上面这个例子(zi)，可(ke)以看(kan)到(dao)当Vgs达到(dao)2-4V的(de)时候，MOS电流就(jiu)上升(sheng)到(dao)250uA。这时候可(ke)认(ren)为MOS已(yi)经开始开通。

驱动(dong)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)和导(dao)(dao)通(tong)(tong)电(dian)(dian)(dian)阻，最大导(dao)(dao)通(tong)(tong)电(dian)(dian)(dian)流(liu)之间的关系(xi)：从下图可以看到，驱动(dong)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)越(yue)(yue)(yue)高(gao)，实际上导(dao)(dao)通(tong)(tong)电(dian)(dian)(dian)阻越(yue)(yue)(yue)小，而且最大导(dao)(dao)通(tong)(tong)电(dian)(dian)(dian)流(liu)也(ye)越(yue)(yue)(yue)大。

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导通阀值电压随温(wen)度上升而下降

MOSFET的寄(ji)生二极(ji)管

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寄生二极管(guan)比较重要的特性(xing)，就是反向恢复特性(xing)。这个在ZVS，同步整流等应用中(zhong)显得尤为重要。

MOSFET的(de)寄生电容(rong)

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这三个电容的(de)定义(yi)如下(xia)：

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MOS的寄生电(dian)(dian)容(rong)都是非线性电(dian)(dian)容(rong)，其容(rong)值和(he)加在上面的电(dian)(dian)压(ya)有关。所(suo)以(yi)一般的MOS厂家还(hai)会用另(ling)外(wai)一个参(can)数来(lai)描(miao)述这个特性：

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MOSFET的驱动技术

MOS虽然是(shi)电压型驱动，但是(shi)由于寄(ji)生(sheng)电容的(de)存在，必须要求驱动电路提供一定的(de)驱动电流。

较小的驱动电流(liu)，会(hui)导致MOS的GS电压上(shang)升缓慢，降(jiang)低(di)了(le)开(kai)关(guan)速度，提高了(le)开(kai)关(guan)损耗。

米勒(le)电容Cgd

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米(mi)勒电容(rong)虽然看起(qi)来(lai)很小，但是对驱动的影响很大，特别在(zai)(zai)(zai)VDS比较高的场合。但是在(zai)(zai)(zai)ZVS和同(tong)步整(zheng)流等应用中(zhong)，由于(yu)VDS会在(zai)(zai)(zai)驱动上来(lai)之前(qian)，下降到零，就不存在(zai)(zai)(zai)这个问题。

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上面的(de)例子定(ding)(ding)义驱动能力为峰值电流(liu)（在特定(ding)(ding)条件下(xia)）

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有些厂商就用内(nei)阻来定义驱(qu)动能(neng)力(li)。

当(dang)IC本身的(de)驱(qu)(qu)动(dong)能力不(bu)足的(de)时(shi)候，就需要外加驱(qu)(qu)动(dong)电路来(lai)增强驱(qu)(qu)动(dong)能力，以达到快速(su)开关MOS的(de)需求，采用(yong)分立(li)器件，比(bi)如图(tu)腾柱或采用(yong)集成的(de)驱(qu)(qu)动(dong)IC。

MOSFET的(de)低端（low side）驱动(dong)：所(suo)谓(wei)低端驱动(dong)，就是(shi)驱动(dong)电路(lu)的(de)参考地，就是(shi)MOS的(de)S端。

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低端(duan)驱动，电路往(wang)往(wang)比较简单，除了驱动能力之外(wai)，还是需要注意一些(xie)细节。

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MOSFET的(de)高端（High Side)驱动：很(hen)多情况下，MOSFET的(de)S极并不是(shi)IC的(de)参考地，比如(ru)BUCK开关管，桥式电(dian)路的(de)上管……

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自(zi)举(ju)驱动，利用(yong)自(zi)举(ju)电路，自(zi)动抬升供电电压(ya)。自(zi)举(ju)的驱动芯片种(zhong)类很多，但是需要注(zhu)意(yi)其(qi)耐压(ya)。

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对于二极管整(zheng)流的buck，自举(ju)驱动需要注(zhu)意的问题。

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利用变(bian)压器隔离驱动：对于浮(fu)地的MOS，或者和IC隔离的MOS，通常可以采用变(bian)压器隔离驱动。

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变压器隔离驱动的关键：

变(bian)压(ya)(ya)器隔(ge)离驱动关(guan)键考(kao)(kao)虑的(de)(de)问题(ti)，就是变(bian)压(ya)(ya)器的(de)(de)复位(wei)，比较常(chang)用(yong)是利用(yong)隔(ge)直电(dian)容(rong)(rong)来复位(wei)，但(dan)是需要注意的(de)(de)是，采(cai)用(yong)隔(ge)直电(dian)容(rong)(rong)之后，有可能变(bian)压(ya)(ya)器传递的(de)(de)电(dian)压(ya)(ya)幅度和占(zhan)空比有关(guan)。需要考(kao)(kao)虑变(bian)压(ya)(ya)器的(de)(de)变(bian)比。

对于跨初次级(ji)的驱(qu)动(dong)变(bian)压(ya)器，还需要考虑其耐压(ya)的问题(ti)，利用简单倍(bei)压(ya)电路来抬(tai)升驱(qu)动(dong)电压(ya)。

下(xia)图的驱动(dong)电(dian)路，可(ke)以传递大占空比的驱动(dong)信号，而且可(ke)以让(rang)驱动(dong)电(dian)压(ya)不(bu)下(xia)降。

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隔(ge)直电(dian)容(rong)带来的问题(ti)：由于隔(ge)直电(dian)容(rong)会(hui)储存能量(liang)，所以(yi)在驱动消失之后，隔(ge)直电(dian)容(rong)会(hui)和变压器产(chan)生谐(xie)振(zhen)，导致驱动电(dian)路传(chuan)递错误的驱动信号。

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