電源設計小貼士 42：可替代集成MOSFET的分立器件

在電源設計中，工程師通常會(huì )面臨控制 IC 驅動(dòng)電流不足的問(wèn)題，或者面臨由于柵極驅動(dòng)損耗導致控制 IC 功耗過(guò)大的問(wèn)題。為緩解這一問(wèn)題，工程師通常會(huì )采用外部驅動(dòng)器。半導體廠(chǎng)商（包括 TI 在內）擁有現成的 MOSFET 集成電路驅動(dòng)器解決方案，但這通常不是成本最低的解決方案。通常會(huì )選擇價(jià)值幾美分的分立器件。

圖 1 中的示意圖顯示了一個(gè) NPN/PNP 發(fā)射跟隨器對，其可用于緩沖控制 IC 的輸出。這可能會(huì )增加控制器的驅動(dòng)能力并將驅動(dòng)損耗轉移至外部組件。許多人都認為該特殊電路無(wú)法提供足夠的驅動(dòng)電流。

如圖 2 h_fe 曲線(xiàn)所示，通常廠(chǎng)商都不會(huì )為這些低電流器件提供高于 0.5A 的電流。但是，該電路可提供大大高于 0.5A 的電流驅動(dòng)，如圖 1 中的波形所示。就該波形而言，緩沖器由一個(gè) 50Ω 源驅動(dòng)，負載為一個(gè)與1Ω 電阻串聯(lián)的0.01 uF 電容。該線(xiàn)跡顯示了1Ω 電阻兩端的電壓，因此每段接線(xiàn)柱上的電流為 2A。該數字還顯示MMBT2222A 可以提供大約 3A 的電流，MMBT3906 吸收 2A 的電流。

事實(shí)上，晶體管將與其組件進(jìn)行配對（MMBT3904 用于 3906，MMBT2907 用于2222）。這兩個(gè)不同的配對僅用于比較。這些器件還具有更高的電流和更高的h_fe, 如 FMMT618/718 對，其在 6 A 電流時(shí)具有 100 的h_fe（請參見(jiàn)圖 2）。與集成驅動(dòng)器不同，分立器件是更低成本的解決方案，且有更高的散熱和電流性能。

圖3 顯示了一款可使您跨越隔離邊界的簡(jiǎn)單緩沖器變量情況。一個(gè)信號電平變壓器由一個(gè)對稱(chēng)雙極驅動(dòng)信號來(lái)驅動(dòng)。變壓器次級繞組用于生成緩沖器電力并為緩沖器提供輸入信號。二極管 D1 和 D2 對來(lái)自變壓器的電壓進(jìn)行調整，而晶體管 Q1 和 Q2　則用于緩沖變壓器輸出阻抗以提供大電流脈沖，從而對連接輸出端的 FET 進(jìn)行充電和放電。該電路效率極高且具有 50% 的占空比輸入（請參見(jiàn)圖 3 中較低的驅動(dòng)信號），因為其將驅動(dòng) FET 柵極為負并可提供快速開(kāi)關(guān)，從而最小化開(kāi)關(guān)損耗。這非常適用于相移全橋接轉換器。

如果您打算使用一個(gè)小于 50% 的上方驅動(dòng)波形（請參見(jiàn)圖 3），那么就要使用緩沖變壓器。這樣做有助于避免由于轉換振鈴引起的任意開(kāi)啟 EFT。一次低電平到零的轉換可能會(huì )引起漏電感和次級電容，從而引發(fā)振鈴并在變壓器外部產(chǎn)生一個(gè)正電壓。

總之，分立器件可以幫助您節約成本。價(jià)值大約 0.04 美元的分立器件可以將驅動(dòng)器 IC 成本降低 10 倍。分立驅動(dòng)器可提供超過(guò)2A 的電流并且可以使您從控制 IC 中獲得電力。此外，該器件還可去除控制 IC 中的高開(kāi)關(guān)電流，從而提高穩壓和噪聲性能。

下次我們將繼續討論簡(jiǎn)單的 FET 柵極驅動(dòng)電路及同步整流器電路，敬請期待。



立即加入德州儀器技術(shù)社區