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电源模块常用的四种mosfet驱动电路

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2020-07-16

mosfet又叫场效应管,输入电阻极大,兆欧级的,容易驱动因导通内阻低、开关速度快等优点广泛应用于开关电源中。在使用mosfet设计开关电源时,大部分人都会考虑导通电阻、最大电压、最大电流常根据电源icmosfet的参数选择合适的电路。但很多时候仅仅考虑了这些因素并不是一个好的设计方案还应考虑本身寄生的参数。mos驱动电路,驱动脚输出的峰值电流,上升速率等都会影响mosfet的开关性能。下面介绍电源模块常用的四种mosfet驱动电路。

 

电源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,使用这种驱动方式的电源模块,应该注意几个参数以及这些参数的影响。

 

1、查看一下电源ic手册,其最大驱动峰值电流,因为不同芯片,驱动能力很多时候是不一样的。

2、了解一下mosfet的寄生电容,如图中c1c2的值。如果c1c2的值比较大,mos管导通的需要的能量就比较大,如果电源ic没有比较大的驱动峰值电流,那么管子导通的速度就比较慢。如果驱动能力不足,上升沿可能出现高频振荡,即使把图中rg减小也不能解决问题。ic驱动能力、mos寄生电容大小、mos管开关速度等因素,都影响驱动电阻阻值的选择,所以rg并不能无限减小。

 

电源ic驱动能力不足时

如果选择mos管寄生电容比较大,电源ic内部的驱动能力又不足时,需要在驱动电路上增强驱动能力,常用图腾柱电路增加电源ic驱动能力,如下图所示

 

这种驱动电路作用在于提升电流提供能力,迅速完成对于栅极输入电容电荷的充电过程。这种拓扑增加了导通所需要的时间,但是减少了关断时间,开关管能快速开通且避免上升沿的高频振荡。

 

驱动电路加速mos管关断时间

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

 

上图所示其中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。

 

在介绍第二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,对电路改进可以加速mos管关断时间

 

如上图所示: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。与上面拓扑相比较,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,提高了电源模块可靠性。

 

隔离驱动:

 

为了满足上图所示高端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。

 

一个好的mosfet驱动电路主要有以下五种要求:

1、开关管开通瞬时,驱动电路应能提供足够大的充电电流使mosfet栅源极间电压迅速上升到所需值,保证开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡。

2、开关导通期间驱动电路能保证mosfet栅源极间电压保持稳定且可靠导通。

3、关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供mosfet栅源极间电容电压的快速泄放,保证开关管能快速关断。

4、驱动电路结构简单可靠、损耗小。

5、根据情况施加隔离。

 

电源模块中的mosfet驱动电路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。如果选用成品模块电源,这部分的工作直接由模块电源厂家研发、设计完成。


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