1. 常见的MOSFET驱动办法
直接驱动

最大略的驱动办法,比如用单片机输出PWM旗子暗记来驱动较小的MOS。利用这种驱动办法,应把稳几点;一是实际PWM和MOS的走线间隔必定导致寄生电感引起震荡噪声,二是芯片的驱动峰值电流,由于不同芯片对外驱动能力不一样。三是MOS的寄生电容Cgs、Cgd如果比较大,导通就须要大的能量,没有足够的峰值电流,导通的速率就会比较慢。
图腾柱/推拉式驱动电路
由两个三极管构成,上管是NPN型,下管是PNP型三极管,两对管共射联接处为输出端,构造类似于乙类推挽功率放大器。利用这种拓扑放大驱动旗子暗记,增强电流能力。(驱动IC内部也是集成了类似的构造)
隔离式驱动电路
为了知足安全隔离也会用变压器驱动。如图个中R1抑制振荡,C1隔直流利互换同时防止磁芯饱和。隔离式的驱动电路不太常见,就不做过多的理解。
小结:当然除以上驱动电路之外,还有很多其它形式的驱动电路。对付各种各样的驱动电路并没有一种是最好的,只能结合详细运用,选择最得当的拓扑。
2. 驱动电路的参数打算
我的实际事情中碰到最多的驱动电路因此下这种能够掌握开关速率的驱动电路,我就以它举例做进一步的剖析。
如图,在驱动电阻Rg2上并联一个二极管。个中D1常用快规复二极管,使关断韶光减小同时减小关断损耗,Rg1可以限定关断电流,R1为mos管栅源极的下拉电阻,给mos管栅极积累的电荷供应泄放回路。(根据MOSFET栅极高输入阻抗的特性,一点点静电或者滋扰都可能导致MOS管误导通,以是R1也起降落输入阻抗浸染,一样平常取值在10k~几十k)
Lp为驱动走线的杂散寄生电感,包括驱动IC引脚、MOS引脚、PCB走线的感抗,精确的数值很难确定,常日取几十nH。
驱动电阻Rg的打算
驱动走线的寄生电感和MOS管的结电容会组成一个LC振荡电路,如果驱动芯片的输出端直接到栅极的话,在PWM波的上起落低沿会产生很大的震荡,导致MOS管急剧发热乃至爆炸,一样平常的办理方法是在栅极串联电阻,降落LC振荡电路的Q值,使震荡迅速衰减掉。
驱动电阻下限值:当mos开通瞬间,Vcc通过驱动电阻给Ciss=Cgs+Cgd充电,如上图所示(忽略下拉电阻R1的影响)。根据LC震荡电路模型,可以列出回路在复频域内对应的方程。
求解出ig,并化为范例二阶系统的形式
再根据LC振荡电路求解二阶系统阻尼系比
那么根据LC振荡电路的特性,为了担保驱动电流ig不发生震荡,该系统要处于过阻尼的状态;即阻尼比必须大于1,则方程式解得Rg=Rg1+Rg2的下限范围
驱动关断电阻上限值:MOS关断时,Vds会产生很大的dv/dt,那么由于寄生电容Cgd的存在,就会对回路进行放电继而产生较大的电流,根据公式:Ic=Cdv/dt。那么回路上Igd流过驱动电阻Rg,又会在GS间产生一个电压Vgoff=IgdxRg。这样我们的方向便是不能让其高于MOS导通的门槛电压Vth以避免误导通。
那么列出不等式
则解得驱动电阻Rgoff=Rg1的取值范围
总结:
在实际设计中,我们就可以根据理论公式,以避免驱动电流不发生震荡为条件打算出Rg1+Rg2的下限范围,以避免关断误导通为条件得出驱动上限值即得到Rg1的取值范围。
然后再根据实际的实验在考虑损耗、EMI、以及运用在桥式拓扑中的去世区掌握等优化方向上,不断调试出想要特性参数。那么,通过基本的剖析后,我们也得出一个MOS驱动电路设计的大方向;一个好的MOSFET驱动电路应该有以下几点哀求:
(1) 导通时,驱动电路应能供应足够大的充电电流使MOSFET栅源极间电压迅速上升到所需值,担保开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡。
(2) 开关导通期间驱动电路能担保MOSFET栅源极间电压保持稳定且可靠导通。
(3) 关断瞬间驱动电路要供应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,担保开关管能快速关断,同时可以供应负压以避免滋扰和误导通。
(4) 驱动电路构造大略可靠、损耗小,还要根据情形隔离。
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