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MOS管开关电路原理图(常用驱动电路设计及应用 pdf)

时间:2023-05-05 02:38:40 阅读:82895 作者:4412

一、MOS管驱动简述

MOSFET因导通内阻低、开关速度快等优点被广泛应用于开关电源。 MOSFET的驱动大多根据电源IC和MOSFET的参数选择合适的电路。 使用MOSFET设计开关电源时,大多数人会考虑MOSFET的导通电阻、最大电压和最大电流。

但是,在许多情况下,只考虑这些因素,这样的电路可能正常工作,但不是好的设计方案。 更详细地说,MOSFET还应该考虑自身寄生的参数。 对于特定的MOSFET,其驱动电路、驱动引脚输出的峰值电流、上升速度等都会影响MOSFET的开关性能。

选择电源IC和MOS管后,选择合适的驱动电路连接电源IC和MOS管显得尤为重要。

二、MOS管驱动要求

好的MOSFET驱动电路有以下要求。

)1)在开关管导通的瞬间,驱动电路供给足够大的充电电流,使MOSFET栅极-源极之间的电压迅速上升到期望的值,保证开关管迅速导通,且没有上升沿的高频振荡。

)开关导通期间,驱动电路可以稳定且可靠地导通MOSFET的栅极-源极间电压。

3 )通过关闭瞬间驱动电路,可以迅速释放MOSFET栅极-源极之间的电容电压,从而可以迅速关闭开关管。

4 )驱动电路结构简单可靠,损耗小。

5 )根据情况加以隔离。

下面介绍几个

三、MOS管驱动实例

模块电源中常用的MOSFET驱动电路。

1、电源IC直接驱动MOSFET

图1 IC直接驱动MOSFET

电源IC直接驱动是我们最常用的驱动方式,同时也是最简单的驱动方式。 使用该驱动方式时,应注意一些参数和这些参数的影响。

最大驱动峰值电流

不同芯片的驱动能力往往不同,需要注意驱动能力是否充分;

MOS管寄生电容

如图1的C1、C2的值所示。 C1、C2的值越大,MOS管导通所需的能量就越大,如果电源IC没有大的驱动峰值电流,管的导通速度就会变慢。 驱动能力不足时,上升沿可能会发生高频振动,即使减小图1的Rg也无法解决问题! IC驱动能力、MOS寄生电容的大小、MOS管的开关速度等因素都影响驱动电阻的电阻值选择,因此不能使Rg无限小。

2、电源IC的驱动能力不足时

在选择MOS管的寄生电容比较大、电源IC内部的驱动能力不足的情况下,驱动电路需要增强驱动能力,大多使用图腾柱电路增加电源IC的驱动能力,其电路如图2的虚线框所示。

图2图腾柱驱动MOS

这种驱动电路的作用是提高电流供给能力,迅速完成对栅极输入电容的电荷充电过程。 该拓扑增加了导通所需的时间,但减少了截止时间,开关管迅速开通,可以避免上升沿的高频振动。

3、驱动电路加速MOS管的断开时间

ss="pgc-img-caption">图3 加速MOS关断

关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压快速泄放,保证开关管能快速关断。为使栅源极间电容电压的快速泄放,常在驱动电阻上并联一个电阻和一个二极管,如图3所示,其中D1常用的是快恢复二极管。这使关断时间减小,同时减小关断时的损耗。Rg2是防止关断的时电流过大,把电源IC给烧掉。

图4 改进型加速MOS关断

在第二点介绍的图腾柱电路也有加快关断作用。当电源IC的驱动能力足够时,对图2中电路改进可以加速MOS管关断时间,得到如图4所示电路。用三极管来泄放栅源极间电容电压是比较常见的。如果Q1的发射极没有电阻,当PNP三极管导通时,栅源极间电容短接,达到最短时间内把电荷放完,最大限度减小关断时的交叉损耗。与图3拓扑相比较,还有一个好处,就是栅源极间电容上的电荷泄放时电流不经过电源IC,提高了可靠性。

4、驱动电路加速MOS管关断时间

图5 隔离驱动

为了满足如图5所示高端MOS管的驱动,经常会采用变压器驱动,有时为了满足安全隔离也使用变压器驱动。其中R1目的是抑制PCB板上寄生的电感与C1形成LC振荡,C1的目的是隔开直流,通过交流,同时也能防止磁芯饱和。

除了以上驱动电路之外,还有很多其它形式的驱动电路。对于各种各样的驱动电路并没有一种驱动电路是最好的,只有结合具体应用,选择最合适的驱动。

来源:网络整理

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