MOSFET管驱动电路的设计.ppt

MOS管驱动电路的设计 闫力生命信息与仪器工程学院 有关MOSFET的基本知识 一般认为MOSFET是电压驱动的 不需要驱动电流然而 在MOS的GS两级之间有结电容存在 这个电容会让驱动MOS变的不那么简单 有关MOSFET的基本知识 如果不考虑纹波和EMI等要求的话 MOS管开关速度越快越好 因为开关时间越短 开关损耗越小 而在开关电源中开关损耗占总损耗的很大一部分 因此MOS管驱动电路的好坏直接决定了电源的效率对于一个MOS管 如果把GS之间的电压从0拉到管子的开启电压所用的时间越短 那么MOS管开启的速度就会越快 与此类似 如果把MOS管的GS电压从开启电压降到0V的时间越短 那么MOS管关断的速度也就越快 有关MOSFET的基本知识 由此我们可以知道 如果想在更短的时间内把GS电压拉高或者拉低 就要给MOS管栅极更大的瞬间驱动电流 大家常用的PWM芯片输出直接驱动MOS或者用三极管放大后再驱动MOS的方法 其实在瞬间驱动电流这块是有很大缺陷的 比较好的方法是使用专用的MOSFET驱动芯片如TC4420来驱动MOS管 这类的芯片一般有很大的瞬间输出电流 而且还兼容TTL电平输入 MOSFET驱动芯片的内部结构 MOS驱动电路设计需要注意的地方 因为驱动线路走线会有寄生电感 而寄生电感和MOS管的结电容会组成一个LC振荡电路 如果直接把驱动芯片的输出端接到MOS管栅极的话 在PWM波的上升下降沿会产生很大的震荡 导致MOS管急剧发热甚至爆炸 一般的解决方法是在栅极串联10欧左右的电阻 降低LC振荡电路的Q值 使震荡迅速衰减掉 MOS驱动电路设计需要注意的地方 因为MOS管栅极高输入阻抗的特性 一点点静电或者干扰都可能导致MOS管误导通 所以建议在MOS管GS之间并联一个10K的电阻以降低输入阻抗如果担心附近功率线路上的干扰耦合过来产生瞬间高压击穿MOS管的话 可以在GS之间再并联一个18V左右的TVS瞬态抑制二极管 TVS可以认为是一个反应速度很快的稳压管 其瞬间可以承受的功率高达几百至上千瓦 可以用来吸收瞬间的干扰脉冲 MOS管驱动电路参考 MOS管驱动电路的布线设计 MOS管驱动线路的环路面积要尽可能小 否则可能会引入外来的电磁干扰驱动芯片的旁路电容要尽量靠近驱动芯片的VCC和GND引脚 否则走线的电感会很大程度上影响芯片的瞬间输出电流 MOS管驱动电路布线参考 常见的MOS管驱动波形 如果出现了这样圆不溜秋的波形就等着核爆吧 有很大一部分时间管子都工作在线性区 损耗极其巨大 一般这种情况是布线太长电感太大 栅极电阻都救不了你 只能重新画板子 常见的MOS管驱动波形 高频振铃严重的毁容方波 在上升下降沿震荡严重 这种情况管子一般瞬间死掉 跟上一个情况差不多 进线性区 BOOM 原因也类似 主要是布线的问题 常见的MOS管驱动波形 又胖又圆的肥猪波 上升下降沿极其缓慢 这是因为阻抗不匹配导致的 芯片驱动能力太差或者栅极电阻太大 果断换大电流的驱动芯片 栅极电阻往小调调就OK了 常见的MOS管驱动波形 打肿脸充正弦的生于方波他们家的三角波驱动电路阻抗超大发了 此乃管子必杀波 解决方法同上 常见的MOS管驱动波形 大众脸型 人见人爱的方波 高低电平分明 电平这时候可以叫电平了 因为它平 边沿陡峭 开关速度快 损耗很小略有震荡 可以接受 管子进不了线性区 强迫症的话可以适当调大栅极电阻 常见的MOS管驱动波形 方方正正的帅哥波 无振铃吴剑锋无线性损耗的三无产品这就是最完美的波形了 再给大家推荐一些驱动MOS的芯片 TC4420 比较常规的一款驱动芯片 峰值电流6AMIC4452 引脚和TC4420完全兼容 但峰值电流9A 适合驱动一些大一点的MOS 也可以驱动小MOS以获得极快的开关速度来挤效率 纹波可能会变大 IR2110 半桥自举驱动 2A输出 用来驱动半桥和全桥很好用 但IR2110并不是隔离芯片 所以需要注意布线和电路设计 防止高压反灌回去烧掉主控 再给大家推荐一些驱动MOS的芯片 TLP250 2A推挽输出的光电耦合器 可以用来做隔离的MOS管驱动 但光耦延时较大 不建议用在50K以上的频率 做H桥隔离驱动还是挺好用的 IXDD430 这个比较变态 30A的瞬间驱动电流 适合应用在像13年国赛题那样完全不考虑纹波只在乎效率的场合中 当然价格也十分感人 不到万不得已不建议使用 拓展知识 在中小功率全桥和半桥开关电源中常使用栅极驱动变压器来驱动MOS管更大功率的开关电源和变频器一般使用悬浮驱动电路 需要多路隔离电源 采用光耦或者脉冲变压器传递驱动信号 电路比较复杂 但性能非常好在驱动大功率MOS管的时候 需要注意米勒效应的影响这次由于时间关系我不详细讲