介紹幾個模塊電源中常用的MOSFET驅動電路

2020-12-04 電子研習社APP

MOSFET因導通內阻低、開關速度快等優點被廣泛應用於開關電源中。MOSFET的驅動常根據電源IC和MOSFET的參數選擇合適的電路。下面一起探討MOSFET用於開關電源的驅動電路。

在使用MOSFET設計開關電源時，大部分人都會考慮MOSFET的導通電阻、最大電壓、最大電流。但很多時候也僅僅考慮了這些因素，這樣的電路也許可以正常工作，但並不是一個好的設計方案。更細緻的，MOSFET還應考慮本身寄生的參數。對一個確定的MOSFET，其驅動電路，驅動腳輸出的峰值電流，上升速率等，都會影響MOSFET的開關性能。

當電源IC與MOS管選定之後，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儘可能低阻抗的通路供MOSFET柵源極間電容電壓的快速洩放，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。

1、電源IC直接驅動MOSFET

圖1 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，因為不同晶片，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，那麼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並不能無限減小。

2、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。

圖2圖騰柱驅動MOS

這種驅動電路作用在於，提升電流提供能力，迅速完成對於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。

3、驅動電路加速MOS管關斷時間

圖3加速MOS關斷

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

圖4改進型加速MOS關斷

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。用三極體來洩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三極體導通時，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洩放時電流不經過電源IC，提高了可靠性。

4、驅動電路加速MOS管關斷時間

圖5隔離驅動

為了滿足如圖 5所示高端MOS管的驅動，經常會採用變壓器驅動，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。對於各種各樣的驅動電路並沒有一種驅動電路是最好的，只有結合具體應用，選擇最合適的驅動。在設計電源時，有上述幾個角度出發考慮如何設計MOS管的驅動電路，如果選用成品電源，不管是模塊電源、普通開關電源、電源適配器等，這部分的工作一般都由電源設計廠家完成。

致遠電子自主研發、生產的隔離電源模塊已有近20年的行業積累，目前產品具有寬輸入電壓範圍，隔離1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多個系列，封裝形式多樣，兼容國際標準的SIP、DIP等封裝。同時致遠電子為保證電源產品性能建設了行業內一流的測試實驗室，配備最先進、齊全的測試設備，全系列隔離DC-DC電源通過完整的EMC測試，靜電抗擾度高達4KV、浪湧抗擾度高達2KV，可應用於絕大部分複雜惡劣的工業現場，為用戶提供穩定、可靠的電源隔離解決方案。

除了以上驅動電路之外，還有很多其它形式的驅動電路。對於各種各樣的驅動電路並沒有一種驅動電路是最好的，只有結合具體應用，選擇最合適的驅動。

相關焦點

  • TLP250功率驅動模塊在IRF840 MOSFET中的應用(圖)
    摘 要：介紹了功率器件驅動模塊tlp250的結構和使用方法，給出了其與功率mosfet和dsp控制器接口的硬體電路圖。功率mosfet是一種多子導電的單極型電壓控制器件，具有開關速度快、高頻特性好、熱穩定性優良、驅動電路簡單、驅動功率小、安全工作區寬、無二次擊穿問題等顯著優點。目前，功率mosfet的指標達到耐壓600v、電流70a、工作頻率100khz的水平，在開關電源、辦公設備、中小功率電機調速中得到廣泛的應用，使功率變換裝置實現高效率和小型化。
  • 開關電源中幾種常用的MOSFET驅動電路
    關斷瞬間驅動電路能提供一個儘可能低阻抗的通路供MOSFET柵源極間電容電壓快速洩放，保證開關管能快速關斷。為使柵源極間電容電壓的快速洩放，常在驅動電阻上並聯一個電阻和一個二極體，如圖 3所示，其中D1常用的是快恢復二極體。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。
  • MOSFET與MOSFET驅動電路原理及應用
    包括MOS管的介紹，特性，驅動以及應用電路。　本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/166816.htm在使用MOS管設計開關電源或者馬達驅動電路的時候，大部分人都會考慮MOS的導通電阻，最大電壓等，最大電流等，也有很多人僅僅考慮這些因素。
  • 電源模塊中的EMC前級原理及抗浪湧電路分析
    一、抗浪湧的電路分析 如圖 1所示為小功率電源模塊中常用的EMC前級原理圖，FUSE為保險絲，MOV為壓敏電阻，Cx為X電容，LDM為差模電感，Lcm為共模電感，Cy1和Cy2為Y電容，NTC為熱敏電阻。其中Y電容、共模電感等的主要作用雖然不是為了改善電路的浪湧抗擾度，但它們卻間接地影響了抗浪湧電路的設計。
  • 電子模塊之升壓電源模塊介紹
    說電源模塊之前，先簡單的說下電源模塊與電源的區別。從界定上來說，電源就是把其它形式的能量轉換成電能的設備。而電源模塊雖然也屬於電源供應器，但它的實質是一款可以直接焊接直插在電路板上的電源轉換器。電源模塊的作用很多，一、隔離作用：１、安全隔離：強電弱電隔離、IGBT隔離驅動、浪湧隔離保護、雷電隔離保護（如人體接觸的醫療電子設備的隔離保護）２、噪聲隔離：（模擬電路與數字電路隔離、強弱信號隔離）３、接地環路消除：遠程信號傳輸、分布式電源供電系統。
  • 基於SiC的MOSFET器件在電源與電機驅動電路設計中的特點分析
    基於SiC的MOSFET器件在電源與電機驅動電路設計中的特點分析 佚名 發表於 2019-12-03 07:50:00 商用矽基功率MOSFET已有近
  • 一種適用於大功率IGBT模塊串聯工作的新型驅動電路
    本文介紹了一種以CONCEPT公司的IGD515EI驅動器為主要器件構成的驅動電路,適用於大功率、高耐壓IGBT模塊串、並聯電路的驅動和保護。通過光纖傳輸驅動及狀態識別信號,進行高壓隔離傳輸,具有良好的抗電磁幹擾性能和高於15A的驅動電流。因此,該電路適用於高壓大功率場合。
  • 預驅動電路—IR2101框圖結構分析
    課程介紹 視頻亮點展示： 亮點一：本視頻也是典型的 數模混合電路，前5部視頻主要講模擬電路。如何實現無縫混搭？電路設計又需要注意哪些細節呢？這是本部視頻最大亮點。 亮點三：全場以實物為依託，進行 現場調試，並且手把手教會大家進行單個模塊的調試與模塊之間聯調的方法，手把手教會並提高大家調試電路的動手能力，這也是工程師必備的最重要的一點。調試過程中遇到的很多難點、很多困難，敬請關注張飛老師如何親自進行調試，如何克服困難，如何去分析尋找突破點。
  • 淺談矽IGBT與碳化矽MOSFET驅動的區別
    開關器件在運行過程中存在短路風險，配置合適的短路保護電路，可以有效減少開關器件在使用過程中因短路而造成的損壞。與矽IGBT相比，碳化矽MOSFET短路耐受時間更短。在高壓大電流條件下進行開關動作時，器件開關會產生高dv/dt及di/dt，對驅動器電路產生影響，提高驅動電路的抗幹擾能力對系統可靠運行至關重要，可通過以下方式實現：- 輸入電源加入共模扼流圈及濾波電感，減小驅動器EMI對低壓電源的幹擾；- 次邊電源整流部分加入低通濾波器，降低驅動器對高壓側的幹擾；- 採用共模抗擾能力達到100kV/μs的隔離晶片進行信號傳輸
  • 幾種主流MOSFET驅動電路的分析
    開關電源由於體積小、重量輕、效率高等優點,應用已越來越普及。MOSFET由於開關速度快、易並聯、所需驅動功率低等優點已成為開關電源最常用的功率開關器件之一。而驅動電路的好壞直接影響開關電源工作的可靠性及性能指標。
  • DC-DC電源常用電路設計方案知識
    不同應用領域的使用電壓都會有所不同，如PC中常用的是12V、5V、3.3V，模擬電路常用5V、15V，數字電路常用3.3V等，現在的FPGA、DSP還用2V以下的電壓，諸如1.8V、1.5V、1.2V等。DC/DC電源在通信系統中也稱二次電源，它是由一次電源或直流電池組提供一個直流輸入電壓，經DC/DC變換後，在輸出端可獲得一個或多個直流電壓。
  • 電源模塊應用「EMC的設計優化」
    編者按：在電源模塊應用中，EMC設計往往是重中之重，因為關乎整個用戶產品的EMC性能。那麼如何提升EMC性能呢？本文從電源模塊的設計與應用角度為您解讀。EME中包含傳導和輻射；而EMS中又包含靜電、脈衝群、浪湧等。為提升用戶系統穩定性，接下來我們將為大家講述如何靈活應用以上方法優化電源EMC，本文將從電源的設計與應用等角度介紹4種常用解決方案：本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/202004/411646.htm
  • 幾個步驟,搞定LED恆流驅動電源設計!
    LED燈作為一種新的照明用光源，正在逐漸得到大規模和大範圍內的應用;決定LED燈的性能和壽命的核心部分是LED恆流驅動電路，LED
  • 功率MOSFET在正激式驅動電路中的應用簡析
    功率MOSFET在目前一些大功率電源的產品設計中得到了廣泛的應用，此前本文曾經就幾種常見的MOSFET電路設計類型進行了簡單總結和介紹。
  • 開關電源之驅動電路的相關測試
    小課堂之前分享了開關電源輔助電源的測試技巧，今天再來談談關於驅動電路的測試要點。好的開關電源驅動是穩定的，就像下方的開關電源。良好的驅動方式可以實現有效的開關、高效率、低電磁幹擾、快速保護功率器件。在測試中，應測試功率電晶體驅動器。為了防止探頭的影響，試驗中應同時使用差動隔離探頭（或普通探頭），示波器電源由隔離變壓器隔離，應注意以下問題： A、驅動電路分析；B、驅動電壓；C、驅動波形；D、瞬態條件下的驅動波形；F、驅動晶片的電壓，如啟動過程中晶片的電源電壓。
  • 電源模塊可靠性測試方式介紹
    打開APP 電源模塊可靠性測試方式介紹 宏允電子 發表於 2020-03-08 11:07:00 電源模塊與電子設備的核心一樣，
  • 霍爾電路設計及應用詳解
    課程介紹 視頻亮點展示： 亮點一：本視頻也是典型的 數模混合電路，前5部視頻主要講模擬電路。如何實現無縫混搭？電路設計又需要注意哪些細節呢？這是本部視頻最大亮點。 亮點三：全場以實物為依託，進行 現場調試，並且手把手教會大家進行單個模塊的調試與模塊之間聯調的方法，手把手教會並提高大家調試電路的動手能力，這也是工程師必備的最重要的一點。
  • 常用IGBT及MOSFET器件隔離驅動技術匯總
    隔離驅動技術情況　　為可靠驅動絕緣柵器件，目前已有很多成熟電路。當驅動信號與功率器件不需要隔離時，驅動電路的設計是比較簡單的，目前也有了許多優秀的驅動集成電路。　　2、無源變壓器驅動　　用脈衝變壓器隔離驅動絕緣柵功率器件有三種方法：無源、有源和自給電源驅動。無源方法就是用變壓器次級的輸出直流驅動絕緣柵器件，這種方法很簡單也不需要單獨的驅動電源。缺點是輸出波型失真較大，因為絕緣柵功率器件的柵源電容Cgs一般較大。
  • 你對自舉電容電路到底了解多少
    課程介紹 　　視頻亮點展示： 　　亮點一：本視頻也是典型的 數模混合電路，前5部視頻主要講模擬電路。如何實現無縫混搭？電路設計又需要注意哪些細節呢？這是本部視頻最大亮點。 　　亮點三：全場以實物為依託，進行 現場調試，並且手把手教會大家進行單個模塊的調試與模塊之間聯調的方法，手把手教會並提高大家調試電路的動手能力，這也是工程師必備的最重要的一點。調試過程中遇到的很多難點、很多困難，敬請關注張飛老師如何親自進行調試，如何克服困難，如何去分析尋找突破點。
  • 電源電路組成及作用介紹_電源電路原理圖及工作原理
    5.其它種類 　　整流電路、直流穩壓電路、濾波電路、穩壓電路 　　電源電路的功能和組成 　　每個電子設備都有一個供給能量的電源電路。電源電路有整流電源、逆變電源和變頻器三種。常見的家用電器中多數要用到直流電源。直流電源的最簡單的供電方法是用電池。