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大功率开关电源中功率MOSFET的驱动技术

本文摘要:功率MOSFET具备导通电阻较低、阻抗电流大的优点,因而非常适合用于开关电源(switch-modepowersupplies,SMPS)的整流组件,不过,在搭配MOSFET时有一些注意事项。 功率MOSFET和双极型晶体管有所不同,它的栅极电容较为大,在导通之前要再行对该电容电池,当电容电压多达阈值电压(VGS-TH)时MOSFET才开始导通。因此,栅极驱动器的阻抗能力必需充足大,以确保在系统拒绝的时间内已完成对等效栅极电容(CEI)的电池。

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功率MOSFET具备导通电阻较低、阻抗电流大的优点,因而非常适合用于开关电源(switch-modepowersupplies,SMPS)的整流组件,不过,在搭配MOSFET时有一些注意事项。  功率MOSFET和双极型晶体管有所不同,它的栅极电容较为大,在导通之前要再行对该电容电池,当电容电压多达阈值电压(VGS-TH)时MOSFET才开始导通。因此,栅极驱动器的阻抗能力必需充足大,以确保在系统拒绝的时间内已完成对等效栅极电容(CEI)的电池。

  在计算出来栅极驱动电流时,最常犯的一个错误就是将MOSFET的输出电容(CISS)和CEI混为一谈,于是不会用于下面这个公式去计算出来峰值栅极电流。  I=C(dv/dt)  实质上,CEI的值比CISS低很多,必需要根据MOSFET生产商获取的栅极电荷(QG)指标计算出来。  QG是MOSFET栅极电容的一部分,计算公式如下:  QG=QGS+QGD+QOD  其中:  QG--总的栅极电荷  QGS--栅极-源近于电荷  QGD--栅极-漏极电荷(Miller)  QOD--Miller电容充满著后的过充电荷  典型的MOSFET曲线如图1右图,很多MOSFET厂商都获取这种曲线。可以看见,为了确保MOSFET导通,用来对CGS电池的VGS要比额定值低一些,而且CGS也要比VTH低。

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栅极电荷除以VGS相等CEI,栅极电荷除以导通时间相等所需的驱动电流(在规定的时间内导通)。  用公式回应如下:  QG=(CEI)(VGS)  IG=QG/t导通  其中:  ●QG总栅极电荷,定义同上。  ●CEI等效栅极电容  ●VGS稿-源极间电压  ●IG使MOSFET在规定时间内导通所须要栅极驱动电流    图1  以往的SMPS控制器中必要构建了驱动器,这对于某些产品而言十分简单,但是,由于这种驱动器的输入峰值电流一般大于1A,所以应用于范围较为受限。另外,驱动器收到的冷还不会导致电压基准的飘移。

  随着市场对智能型电源设备的呼声日益反感,人们研制出了功能更为完备的SMPS控制器。


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