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功率MOSFET系列(五):MOSFET柵極驅動電路常見類型

MOS管根據應用場景不同,驅動電路的類型也較多,主要有IC直接驅動型、推挽輸出電路增強驅動型、二極管加速關斷驅動型、三極管加速關斷驅動型、變壓器加速關斷驅動(隔離驅動)型。

01、IC直接驅動型

圖1:IC直接驅動電路

電源控制IC直接驅動是最常見、最簡單的驅動方式。優點是電路簡單,成本低。缺點是不同電源控制IC驅動電流不同,如果IC沒有足夠的峰值驅動電流,MOSFET將以較慢的速度開啟;如果驅動能力不足,上升沿可能會出現高頻振蕩。

存在電流反灌的風險,驅動IC引腳負壓較大,可能導致驅動IC損壞,驅動能力也受驅動IC限制,會導致驅動IC的損耗變大,發熱嚴重,充放電電流都流過驅動IC,驅動信號線長還容易耦合外部噪聲,干擾驅動IC內部的邏輯電路、時鐘電路,出現工作狀態異常。

02、推挽輸出電路增強驅動型

推挽驅動電路的作用是增加驅動峰值電流,快速完成柵極電容的充放電的過程,這種拓撲減小了MOSFET的開關時間,MOSFET能夠快速開通與關斷,也可能產生驅動振蕩。    

圖2:推挽輸出驅動電路

驅動器件可以靠近MOS管放置,寄生電感減小;推挽輸出驅動本身的特性,自帶兩個PN結保護防止反向破壞,針對IC驅動能力要求不高,IC驅動損耗較小。主要缺點是器件較多,驅動電壓需要從VCC引入。需要加入反相電路的圖騰柱,驅動的di/dt更大,對IC的邏輯干擾較大。

03、二極管關斷加速驅動型

圖3:二極管關斷加速驅動電路

開啟和關斷可以獨立調節,電路簡單。缺點是隨著VGS電壓的降低,二極管的作用越來越小,只在Turn Off Delay Time階段較明顯;放電電流流至驅動芯片,驅動芯片會發燙,寄生電感較大,主要應用在小功率開關電源電路,驅動IC的發熱較小情況。

04、三極管關斷加速驅動型   

 圖4:三極管關斷加速驅動線路

開啟和關斷速度可以獨立調節,關斷速度較快,驅動環路寄生電感影響較小。缺點是泄放三極管基極電阻及R218太小,Q202 B值太大時,要防止瞬態飽和電流超三極管的電流應力,同時要注意關斷過快導致的振蕩問題;泄放三極管BE間需并二極管進行電壓箝位。

主要應用在較大功率開關電源,應用在橋式開關電源中時,注意泄放不能過快(振蕩),也不能過慢(二次開通問題)

05、變壓器加速關斷驅動電路

圖5:變壓器加速關斷驅動電路    

為了滿足驅動高邊MOS管的要求,通常使用變壓器驅動,有時也用于安全隔離。使用R1電阻的目的是抑制PCB板上的寄生電感與C1形成LC振蕩,其設計目的是隔離直流通過交流,同時防止磁芯飽和。

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