資源描述：
《mosfet的驅(qū)動(dòng)技術(shù)詳解》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。
1、MOSFET的驅(qū)動(dòng)技術(shù)詳解simtriex/simplis仿真電路用軟件MOSFET作為功率開(kāi)關(guān)管，已經(jīng)是是開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域的絕對(duì)主力器件。雖然MOSFET作為電壓型驅(qū)動(dòng)器件，其驅(qū)動(dòng)表面上看來(lái)是非常簡(jiǎn)單，但是詳細(xì)分析起來(lái)并不簡(jiǎn)單。下面我會(huì)花一點(diǎn)時(shí)間，一點(diǎn)點(diǎn)來(lái)解析MOSFET的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，以及在不同的應(yīng)用，應(yīng)該采用什么樣的驅(qū)動(dòng)電路。首先，來(lái)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，把一個(gè)MOSFET的G懸空，然后在DS上加電壓，那么會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？很多工程師都知道，MOS會(huì)導(dǎo)通甚至擊穿。這是為什么呢？我根本沒(méi)有加驅(qū)動(dòng)電壓，MOS怎么會(huì)導(dǎo)通？用下面的圖1，來(lái)做個(gè)仿真；去探測(cè)G極
2、的電壓，發(fā)現(xiàn)電壓波形如圖2所示。圖1圖2這種情況有什么危害呢？實(shí)際情況下，MOS肯定有驅(qū)動(dòng)電路的么，要么導(dǎo)通，要么關(guān)掉。問(wèn)題就出在開(kāi)機(jī)，或者關(guān)機(jī)的時(shí)候，最主要是開(kāi)機(jī)的時(shí)候，此時(shí)你的驅(qū)動(dòng)電路還沒(méi)上電。但是輸入上電了，由于驅(qū)動(dòng)電路沒(méi)有工作，G級(jí)的電荷無(wú)法被釋放，就容易導(dǎo)致MOS導(dǎo)通擊穿。那么怎么解決呢？在GS之間并一個(gè)電阻。其仿真的結(jié)果如圖4。幾乎為0V。圖3圖4什么叫驅(qū)動(dòng)能力，很多PWM芯片，或者專(zhuān)門(mén)的驅(qū)動(dòng)芯片都會(huì)說(shuō)驅(qū)動(dòng)能力，比如384X的驅(qū)動(dòng)能力為1A，其含義是什么呢？假如驅(qū)動(dòng)是個(gè)理想脈沖源，那么其驅(qū)動(dòng)能力就是無(wú)窮大，想提供多大電流就給多大
3、。但實(shí)際中，驅(qū)動(dòng)是有內(nèi)阻的，假設(shè)其內(nèi)阻為10歐姆，在10V電壓下，最多能提供的峰值電流就是1A，通常也認(rèn)為其驅(qū)動(dòng)能力為1A。那什么叫驅(qū)動(dòng)電阻呢，通常驅(qū)動(dòng)器和MOS的G極之間，會(huì)串一個(gè)電阻，就如下圖5的R3。驅(qū)動(dòng)電阻的作用，如果你的驅(qū)動(dòng)走線很長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)電阻可以對(duì)走線電感和MOS結(jié)電容引起的震蕩起阻尼作用。但是通常，現(xiàn)在的PCB走線都很緊湊，走線電感非常小。第二個(gè)，重要作用就是調(diào)解驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力，調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)速度。當(dāng)然只能降低驅(qū)動(dòng)能力，而不能提高。圖5對(duì)上圖進(jìn)行仿真，R3分別取1歐姆，和100歐姆。下圖6是MOS的G極的電壓波形上升沿。圖7是驅(qū)動(dòng)的
4、下降沿(G極電壓)。圖6圖7那么驅(qū)動(dòng)的快慢對(duì)MOS的開(kāi)關(guān)有什么影響呢？下圖8是MOS導(dǎo)通時(shí)候DS的電壓：圖9是MOS導(dǎo)通時(shí)候DS電流波形：圖8圖9紅色的是R3=1歐姆，綠色的是R3=100歐姆?？梢?jiàn)R3越大，MOS的導(dǎo)通速度越慢。紅色的是R3=1歐姆，綠色的是R3=100歐姆?？梢?jiàn)R3越大，MOS的導(dǎo)通速度越慢。可以看到，驅(qū)動(dòng)電阻增加可以降低MOS開(kāi)關(guān)的時(shí)候得電壓電流的變化率。比較慢的開(kāi)關(guān)速度，對(duì)EMI有好處。下圖10是對(duì)兩個(gè)不同驅(qū)動(dòng)情況下，MOS的DS電壓波形做付利葉分析得到：紅色的是R3=1歐姆，綠色的是R3=100歐姆。可見(jiàn)，驅(qū)動(dòng)電阻
5、大的時(shí)候，高頻諧波明顯變小。圖10但是驅(qū)動(dòng)速度慢，又有什么壞處呢？那就是開(kāi)關(guān)損耗大了，下圖11是不同驅(qū)動(dòng)電阻下，導(dǎo)通損耗的功率曲線。紅色的是R3=1歐姆，綠色的是R3=100歐姆?？梢?jiàn)，驅(qū)動(dòng)電阻大的時(shí)候，損耗明顯大了。圖11結(jié)論：驅(qū)動(dòng)電阻到底選多大？還真難講，小了，EMI不好，大了，效率不好。所以只能一個(gè)折中的選擇了。那如果，開(kāi)通和關(guān)斷的速度要分別調(diào)節(jié)，怎么辦？就用以下電路圖12、圖13。?圖12圖13MOSFET的自舉驅(qū)動(dòng)：對(duì)于NMOS來(lái)說(shuō)，必須是G極的電壓高于S極一定電壓才能導(dǎo)通。那么對(duì)于對(duì)S極和控制IC的地等電位的MOS來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)根本
6、沒(méi)有問(wèn)題，如上圖。但是對(duì)于一些拓?fù)洌热鏐UCK（開(kāi)關(guān)管放在上端），雙管正激，雙管反激，半橋，全橋這些拓?fù)涞纳瞎?，就沒(méi)辦法直接用芯片去驅(qū)動(dòng)，那么可以采用自舉驅(qū)動(dòng)電路?？聪聢D的BUCK電路：圖14加入輸入12V，MOS的導(dǎo)通閥值為3V，那么對(duì)于Q1來(lái)說(shuō)，當(dāng)Q1導(dǎo)通之后，如果要維持導(dǎo)通狀態(tài)，Q1的G級(jí)必須保證15V以上的電壓，因?yàn)镾級(jí)已經(jīng)有12V了。那么輸入才12V，怎么得到15V的電壓呢？其實(shí)上管Q1驅(qū)動(dòng)的供電在于Cboot。看下圖15，芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：圖15Cboot是掛在boot和LX之間的，而LX卻是下管的D級(jí)，當(dāng)下管導(dǎo)通的時(shí)候，LX接
7、地，芯片的內(nèi)部基準(zhǔn)通過(guò)Dboot（自舉二極管）對(duì)Cboot充電。當(dāng)下管關(guān)，上管通的時(shí)候，LX點(diǎn)的電壓上升，Cboot上的電壓自然就被舉了起來(lái)。這樣驅(qū)動(dòng)電壓才能高過(guò)輸入電壓。當(dāng)然芯片內(nèi)部的邏輯信號(hào)在提供給驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，還需要Levelshift電路，把信號(hào)的電平電壓也提上去。Buck電路，現(xiàn)在有太多的控制芯片集成了自舉驅(qū)動(dòng)，讓整個(gè)設(shè)計(jì)變得很簡(jiǎn)單。但是對(duì)于，雙管的，橋式的拓?fù)?，多?shù)芯片沒(méi)有集成驅(qū)動(dòng)。那樣就可以外加自舉驅(qū)動(dòng)芯片，48V系統(tǒng)輸入的，可以采用Intersil公司的ISL21XX，HIP21XX系列。如果是AC/DC中，電壓比較高的，可以
8、采用IR的IR21XX系列。下圖16是ISL21XX的內(nèi)部框圖，其核心的東西，就是紅圈里的boot二極管，和Levelshift電路：?圖16ISL21XX驅(qū)動(dòng)橋式電路示意圖：?
