開(kāi)關(guān)電源設計中MOSFET驅動(dòng)技術(shù)詳解

MOSFET作為功率開(kāi)關(guān)管，已經(jīng)是是開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域的絕對主力器件。雖然MOSFET作為電壓型驅動(dòng)器件，其驅動(dòng)表面上看來(lái)是非常簡(jiǎn)單，但是詳細分析起來(lái)并不簡(jiǎn)單。本文會(huì )來(lái)解析MOSFET的驅動(dòng)技術(shù)。首先，來(lái)做一個(gè)實(shí)驗，把一個(gè)MOSFET的G懸空，然后在DS上加電壓，那么會(huì )出現什么情況呢？很多工程師都知道，MOS會(huì )導通甚至擊穿。這是為什么呢？因為根本沒(méi)有加驅動(dòng)電壓，MOS怎么會(huì )導通？用下面的圖，來(lái)做個(gè)仿真：

去探測G極的電壓，發(fā)現電壓波形如下：

G極的電壓居然有4V多，難怪MOSFET會(huì )導通，這是因為MOSFET的寄生參數在搗鬼。

這種情況有什么危害呢？實(shí)際情況下，MOS肯定有驅動(dòng)電路的么，要么導通，要么關(guān)掉。問(wèn)題就出在開(kāi)機或者關(guān)機的時(shí)候，最主要是開(kāi)機的時(shí)候，此時(shí)驅動(dòng)電路還沒(méi)上電。但是輸入上電了，由于驅動(dòng)電路沒(méi)有工作，G級的電荷無(wú)法被釋放，就容易導致MOS導通擊穿。那么怎么解決呢？

在GS之間并一個(gè)電阻

那么仿真的結果呢:

幾乎為0V。什么叫驅動(dòng)能力？

很多PWM芯片或者專(zhuān)門(mén)的驅動(dòng)芯片都會(huì )說(shuō)驅動(dòng)能力，比如384X的驅動(dòng)能力為1A，其含義是什么呢？

假如驅動(dòng)是個(gè)理想脈沖源，那么其驅動(dòng)能力就是無(wú)窮大，想提供多大電流就給多大。但實(shí)際中，驅動(dòng)是有內阻的，假設其內阻為10歐姆，在10V電壓下，最多能提供的峰值電流就是1A，通常也認為其驅動(dòng)能力為1A。

什么叫驅動(dòng)電阻呢？

通常驅動(dòng)器和MOS的G極之間，會(huì )串一個(gè)電阻，就如下圖的R3。

驅動(dòng)電阻的作用，如果驅動(dòng)走線(xiàn)很長(cháng)，驅動(dòng)電阻可以對走線(xiàn)電感和MOS結電容引起的震蕩起阻尼作用。但是通常，現在的PCB走線(xiàn)都很緊湊，走線(xiàn)電感非常小。

第二個(gè)，重要作用就是調解驅動(dòng)器的驅動(dòng)能力，調節開(kāi)關(guān)速度。當然只能降低驅動(dòng)能力，而不能提高。

對上圖進(jìn)行仿真，R3分別取1歐姆，和100歐姆。下圖是MOS的G極的電壓波形上升沿。

紅色波形為R3=1歐姆，綠色為R3=100歐姆?？梢钥吹?，當R3比較大時(shí)，驅動(dòng)就有點(diǎn)力不從心了，特別在處理米勒效應的時(shí)候，驅動(dòng)電壓上升很緩慢。

下圖，是驅動(dòng)的下降沿

那么驅動(dòng)的快慢對MOS的開(kāi)關(guān)有什么影響呢？下圖是MOS導通時(shí)候DS的電壓：