MOSFET驅(qū)動(dòng)器柵極驅(qū)動(dòng)典型配置
使用MOSFET驅(qū)動(dòng)器時(shí)可以采用許多不同的電路配置。很多時(shí)候,由于高的峰值電流、驅(qū)動(dòng)電壓快的上升 / 下降時(shí)間以及電路板上長(zhǎng)走線引起的電感,需要考慮額外的鉗位電路。圖 3 至圖 6 顯示了經(jīng)常使用的柵極驅(qū)動(dòng)電路典型配置。
最理想的 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器電路如圖 3 所示。這種配置常用于升壓( boost)、反激式和單開(kāi)關(guān)的正激開(kāi)關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中。
采用正確的布板技巧和選擇合適的偏置電壓旁路電容,可以使 MOSFET 柵極電壓得到很好的上升和下降時(shí)間。除了在偏置電壓增加本地旁路電容外,MOSFET 驅(qū)動(dòng)器的良好鋪地也很重要。
在許多柵極驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中,也可能需要限制柵極驅(qū)動(dòng)的峰值,以降低柵極電壓的上升。通常這可以降低由于MOSFET 漏極電壓的快速上升斜率導(dǎo)致的EMI 噪聲。
通過(guò)改換具有更低峰值電流的 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器或增加一個(gè)串聯(lián)柵極驅(qū)動(dòng)電阻,如圖 4 所示,就可以減緩MOSFET 柵極電壓的上升和下降時(shí)間。
在 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器并沒(méi)有放置在它所驅(qū)動(dòng)的 MOSFET附近的應(yīng)用中,驅(qū)動(dòng)器的輸出與 MOSFET 的柵極之間存在電感,這會(huì)導(dǎo)致MOSFET柵極電壓振蕩而超過(guò)VDD和低于地 (GND)。
如果峰值電壓超過(guò) MOSFET 標(biāo)稱的最大柵極電壓, MOSFET 會(huì)損壞,進(jìn)而導(dǎo)致失效??梢栽?MOSFET 柵極和源極間增加一個(gè)齊納二極管對(duì)電壓進(jìn)行鉗位,如圖 5 所示。
可能的話,應(yīng)使 MOSFE驅(qū)動(dòng)器和 MOSFET 的走線長(zhǎng)度盡可能短,以此限制電感引起的振蕩效應(yīng)。驅(qū)動(dòng)器輸出和 MOSFET 柵極間的電感也會(huì)影響 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器在瞬態(tài)條件下將MOSFET 柵極維持在低電平的能力。
圖 6 顯示了使用柵極驅(qū)動(dòng)變壓器的兩種不同柵極驅(qū)動(dòng)配置。柵極驅(qū)動(dòng)變壓器可以用在高壓或低壓的應(yīng)用中,從而在控制電路和功率 MOSFET 之間提供隔離,而這種隔離是為了滿足安全要求,或者是提供高端浮空柵極驅(qū)動(dòng)。
圖 6 中的電路 A 和電路 B 顯示了單開(kāi)關(guān)正激應(yīng)用中使用的柵極驅(qū)動(dòng)變壓器。與 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器輸出和柵極驅(qū)動(dòng)變壓器串聯(lián)的電阻和電容用于平衡柵極驅(qū)動(dòng)變壓器的電壓 - 時(shí)間。
由于柵極驅(qū)動(dòng)變壓器的電壓 - 時(shí)間必須平衡(對(duì)任何變壓器都一樣) ,在開(kāi)關(guān)周期的截止時(shí)間內(nèi),功率 MOSFET 的柵極被施加了一個(gè)負(fù)的柵源電壓。很多時(shí)候這會(huì)引起導(dǎo)通時(shí)開(kāi)關(guān)時(shí)間延遲。
如果不希望發(fā)生這種情況,可以使用 B 中的電路配置。這個(gè)電路使用負(fù)的柵極驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)導(dǎo)通另外一個(gè)小信號(hào) FET,進(jìn)而短接主功率 MOSFET 的柵源端子,使其完全截止,并使柵極電壓保持在 0V。A 和 B 中顯示的驅(qū)動(dòng)配置也可以用于雙開(kāi)關(guān)的正激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
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