電源IC與MOS管選定後,選擇合適的驅動電路很關鍵
發布時間:2018-04-10 責任編輯:lina
【導讀】MOSFET因導通內阻低、開關速度快等優點被廣泛應用於開關電源中。MOSFET的驅動常根據電源IC和MOSFET的參數選擇合適的電路。下麵一起探討MOSFET用於開關電源的驅動電路。
在使用MOSFET設計開關電源時,大部分人都會考慮MOSFET的導通電阻、最大電壓、最大電流。但很多時候也僅僅考慮了這些因素,這樣的電路也許可以正常工作,但並不是一個好的設計方案。更細致的,MOSFET還應考慮本身寄生的參數。對一個確定的MOSFET,其驅動電路,驅動腳輸出的峰值電流,上升速率等,都會影響MOSFET的開關性能。
當電源IC與MOS管選定之後,選擇合適的驅動電路來連接電源IC與MOS管就顯得尤其重要了。
一個好的MOSFET驅動電路有以下幾點要求:
開關管開通瞬時,驅動電路應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,保證開關管能快速開通且不存在上升沿的高頻振蕩。
開關導通期間驅動電路能保證MOSFET柵源極間電壓保持穩定且可靠導通。
關斷瞬間驅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,保證開關管能快速關斷。
驅動電路結構簡單可靠、損耗小。
根據情況施加隔離。
下麵介紹幾個模塊電源中常用的MOSFET驅動電路。
一、電源IC直接驅動MOSFET

圖1 IC直接驅動MOSFET
電源ICzhijiequdongshiwomenzuichangyongdequdongfangshi,tongshiyeshizuijiandandequdongfangshi,shiyongzhezhongqudongfangshi,yinggaizhuyijigecanshuyijizhexiecanshudeyingxiang。diyi,zhakanyixiadianyuanIC手冊,其最大驅動峰值電流,因為不同芯片,驅動能力很多時候是不一樣的。第二,了解一下MOSFET的寄生電容,如圖1中C1、C2的值。如果C1、C2的值比較大,MOS管導通的需要的能量就比較大,如果電源IC沒有比較大的驅動峰值電流,那麼管子導通的速度就比較慢。如果驅動能力不足,上升沿可能出現高頻振蕩,即使把圖1中Rg減小,也不能解決問題!IC驅動能力、MOS寄生電容大小、MOS管開關速度等因素,都影響驅動電阻阻值的選擇,所以Rg並不能無限減小。
二、電源IC驅動能力不足時
如果選擇MOS管寄生電容比較大,電源IC內部的驅動能力又不足時,需要在驅動電路上增強驅動能力,常使用圖騰柱電路增加電源IC驅動能力,其電路如圖 2虛線框所示。

圖2 圖騰柱驅動MOS
這zhe種zhong驅qu動dong電dian路lu作zuo用yong在zai於yu,提ti升sheng電dian流liu提ti供gong能neng力li,迅xun速su完wan成cheng對dui於yu柵zha極ji輸shu入ru電dian容rong電dian荷he的de充chong電dian過guo程cheng。這zhe種zhong拓tuo撲pu增zeng加jia了le導dao通tong所suo需xu要yao的de時shi間jian,但dan是shi減jian少shao了le關guan斷duan時shi間jian,開kai關guan管guan能neng快kuai速su開kai通tong且qie避bi免mian上shang升sheng沿yan的de高gao頻pin振zhen蕩dang。
三、驅動電路加速MOS管關斷時間

圖3 加速MOS關斷
關斷瞬間驅動電路能提供一個盡可能低阻抗的通路供MOSFET柵(zha)源(yuan)極(ji)間(jian)電(dian)容(rong)電(dian)壓(ya)快(kuai)速(su)泄(xie)放(fang),保(bao)證(zheng)開(kai)關(guan)管(guan)能(neng)快(kuai)速(su)關(guan)斷(duan)。為(wei)使(shi)柵(zha)源(yuan)極(ji)間(jian)電(dian)容(rong)電(dian)壓(ya)的(de)快(kuai)速(su)泄(xie)放(fang),常(chang)在(zai)驅(qu)動(dong)電(dian)阻(zu)上(shang)並(bing)聯(lian)一(yi)個(ge)電(dian)阻(zu)和(he)一(yi)個(ge)二(er)極(ji)管(guan),如(ru)圖(tu)3所示,其中D1常用的是快恢複二極管。這使關斷時間減小,同時減小關斷時的損耗。Rg2是防止關斷的時電流過大,把電源IC給燒掉。

圖4 改進型加速MOS關斷
在第二點介紹的圖騰柱電路也有加快關斷作用。當電源IC的驅動能力足夠時,對圖2中電路改進可以加速MOS管關斷時間,得到如圖4所示電路。用三極管來泄放柵源極間電容電壓是比較常見的。如果Q1的發射極沒有電阻,當PNP三極管導通時,柵源極間電容短接,達到最短時間內把電荷放完,最大限度減小關斷時的交叉損耗。與圖3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過電源IC,提高了可靠性。
四、驅動電路加速MOS管關斷時間

圖5 隔離驅動
為了滿足如圖5所示高端MOS管的驅動,經常會采用變壓器驅動,有時為了滿足安全隔離也使用變壓器驅動。其中R1目的是抑製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。
小結:
除(chu)了(le)以(yi)上(shang)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)之(zhi)外(wai),還(hai)有(you)很(hen)多(duo)其(qi)它(ta)形(xing)式(shi)的(de)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)。對(dui)於(yu)各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的(de)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)並(bing)沒(mei)有(you)一(yi)種(zhong)驅(qu)動(dong)電(dian)路(lu)是(shi)最(zui)好(hao)的(de),隻(zhi)有(you)結(jie)合(he)具(ju)體(ti)應(ying)用(yong),選(xuan)擇(ze)最(zui)合(he)適(shi)的(de)驅(qu)動(dong)。在(zai)設(she)計(ji)電(dian)源(yuan)時(shi),有(you)上(shang)述(shu)幾(ji)個(ge)角(jiao)度(du)出(chu)發(fa)考(kao)慮(lv)如(ru)何(he)設(she)計(ji)MOS管的驅動電路,如果選用成品電源,不管是模塊電源、普通開關電源、電源適配器等,這部分的工作一般都由電源設計廠家完成。
致遠電子自主研發、生產的隔離電源模塊已有近20年的行業積累,目前產品具有寬輸入電壓範圍,隔離1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多個係列,封裝形式多樣,兼容國際標準的SIP、DIP等封裝。同時致遠電子為保證電源產品性能建設了行業內一流的測試實驗室,配備最先進、齊全的測試設備,全係列隔離DC-DC電源通過完整的EMC測試,靜電抗擾度高達4KV、浪湧抗擾度高達2KV,可應用於絕大部分複雜惡劣的工業現場,為用戶提供穩定、可靠的電源隔離解決方案。

除chu了le以yi上shang驅qu動dong電dian路lu之zhi外wai,還hai有you很hen多duo其qi它ta形xing式shi的de驅qu動dong電dian路lu。對dui於yu各ge種zhong各ge樣yang的de驅qu動dong電dian路lu並bing沒mei有you一yi種zhong驅qu動dong電dian路lu是shi最zui好hao的de,隻zhi有you結jie合he具ju體ti應ying用yong,選xuan擇ze最zui合he適shi的de驅qu動dong。
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