開關MOS的驅動電路解析

引言

MOSFET因導通內阻低、開關速度快等優點被廣泛應用于開關電源中。MOSFET的驅動常根據電源IC和MOSFET的參數選擇合適的電路。下面介紹了MOSFET用于開關電源的驅動電路。

在使用MOS管設計開關電源時，大部分人都會考慮MOS的導通電阻、最大電壓、最大電流，很多人僅僅考慮了這些因素，這樣的電路也許可以正常工作，但并不是一個好的設計方法。作為一個產品設計，功率MOS管還應考慮本身寄生的參數。選定管子之后，對應的驅動電路，以及電源IC驅動腳輸出的峰值電流等，都會影響產品性能。

當電源IC與MOS管選定之后，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：

1、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。

2、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。

3、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。

4、驅動電路結構簡單可靠、損耗小。

5、根據情況施加隔離。

下面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

電源IC直接驅動是我們最常用的驅動方式，同時也是最簡單的驅動方式，使用這種驅動方式，應該注意幾個參數以及這些參數的影響。第一，查看一下電源IC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，那么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并不能無限減小。

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。

這種驅動電路作用在于，提升電流提供能力，迅速完成對于柵極輸入電容電荷的充電過程。這種拓撲增加了導通所需要的時間，但是減少了關斷時間，開關管能快速開通且避免上升沿的高頻振蕩。

三、驅動電路加速MOS管關斷時間

關斷瞬間驅動電路能提供一個盡可能低阻抗的通路供MOSFET柵源極間電容電壓快速泄放，保證開關管能快速關斷。為使柵源極間電容電壓的快速泄放，常在驅動電阻上并聯一個電阻和一個二極管，如圖3所示，其中D1常用的是快恢復二極管。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。

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

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目的是抑制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。

除了以上驅動電路之外，還有很多其它形式的驅動電路。對于各種各樣的驅動電路并沒有一種驅動電路是最好的，只有更合適。

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