解析MOSFET的驅(qū)動(dòng)技術(shù)及應(yīng)用(Rg-自舉)

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1、解析MOSFET的驅(qū)動(dòng)技術(shù)及應(yīng)用時(shí)間:2010年11月08日字體:大中小關(guān)鍵詞:驅(qū)動(dòng)電路MOSFET走線自舉結(jié)電容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？因?yàn)槲腋緵](méi)

2、有加驅(qū)動(dòng)電壓，MOS怎么會(huì)導(dǎo)通？用下面的圖，來(lái)做個(gè)仿真：去探測(cè)G極的電壓，發(fā)現(xiàn)電壓波形如下：G極的電壓居然有4V多，難怪MOSFET會(huì)導(dǎo)通，這是因?yàn)镸OSFET的寄生參數(shù)在搗鬼。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.那么仿真的結(jié)果呢:幾乎為0V什么叫驅(qū)動(dòng)能力，很多PWM芯片，或者

3、專門(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。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

4、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。對(duì)上圖進(jìn)行仿真，R3分別取1歐姆，和100歐姆。下圖是MOS的G極的電壓波形上升沿。去探測(cè)G極的電壓，發(fā)現(xiàn)電壓波形如下：G極的電壓居然有4V多，難怪MOSFET會(huì)導(dǎo)通，這是因?yàn)镸OSFET的寄生參數(shù)在搗鬼。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

5、解決呢？在GS之間并一個(gè)電阻.那么仿真的結(jié)果呢:幾乎為0V什么叫驅(qū)動(dòng)能力，很多PWM芯片，或者專門(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。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

6、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。對(duì)上圖進(jìn)行仿真，R3分別取1歐姆，和100歐姆。下圖是MOS的G極的電壓波形上升沿。紅色波形為R3=1歐姆，綠色為R3=100歐姆?？梢钥吹?，當(dāng)R3比較大時(shí)，驅(qū)動(dòng)就有點(diǎn)力不從心了，特別在處理米勒效應(yīng)的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)電壓上升很緩慢。下圖，是驅(qū)動(dòng)的下降沿同樣標(biāo)稱7A的mos，不同的廠家，不同的器件，參數(shù)是不一樣的。所以沒(méi)有什么公式可以去計(jì)算。那么驅(qū)動(dòng)的快慢對(duì)MOS的開(kāi)關(guān)

7、有什么影響呢？下圖是MOS導(dǎo)通時(shí)候DS的電壓：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。下圖是電流波形紅色的是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?？梢?jiàn)，驅(qū)動(dòng)電阻大的時(shí)候，高頻諧波明顯變小。但是驅(qū)動(dòng)速度慢，又有什么壞處呢？那就是開(kāi)關(guān)損

8、耗大了，下圖是不同驅(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。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。MOSFET的自舉驅(qū)動(dòng).對(duì)于NMOS來(lái)說(shuō)，