这些MOS驱动电路你见过吗?设计MOS驱动电路需要注意什么?
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以下内容中,小编将对MOS驱动电路的相关内容进行着重介绍和阐述,希望本文能帮您增进对MOS驱动电路的了解,和小编一起来看看吧。
一、MOS驱动电路
MOS管开关电路在DC-DC电源、开关控制、电平转换等电路中都有普遍的应用,今天就和大家一起学习一下MOS管栅极驱动的设计注意事项。
那首先,我们来简单看一款MOS驱动电路,大家好有一个感性的认识。
1、IC直接驱动型
这种电路通过电源IC直接提供驱动信号给MOS管的栅极。其结构简单,成本较低,适用于对开关速度要求不高的场合。
但需要注意的是,如果电源IC的峰值驱动电流不足,可能会导致MOS管开启速度较慢。
2、推挽输出电路增强驱动
是一种增加电流供应能力的驱动电路。它由两个互补型MOSFET组成,一个是N通道MOSFET,另一个是P通道MOSFET。当输入信号为高电平时,N通道MOSFET导通,P通道MOSFET截止;当输入信号为低电平时,情况相反。这样,通过两个管的互补工作,推挽电路能够快速完成栅极电容的充电过程,增强驱动能力。
3、驱动电路加速MOS管的关断
在关断的瞬间,驱动电路加速MOS管的关断电路能够提供低阻抗的通路,使MOS管的栅极和源极之间的电容快速放电。
该图显示的是一种常见的加速关断电路,它利用三极管释放GS电容的电荷,实现最短时间内的放电,从而最大限度地减小关断时的交叉损耗。
二、MOS管栅极驱动电路设计注意事项
模电课本上定义MOS管为一种压控流型器件,理想状态下,当MOS管处于开关状态时,开关波形应该和控制信号电压波形一样标准才对,可实际情况并不总如人意。
如下图所示,输入信号为1MHz,幅度5V的方波信号,通过200ohm电阻R1连接到NMOS的栅极。从波形中可以发现,Ud电压最小值还在5V左右就又开始上升,即开关并未完全导通。
了解过“密勒平台”的同学应该都知道,MOS管GS和GD之间分别有一个等效电容,电容两端电压不能突变,因此当栅极加上一个开关信号时,本质上就是对这些电容进行充放电,来使Vgs电压达到导通和关闭的门限。
当栅极串联较大的电阻后,栅极上的充放电电流就比较小,对电容的充电速度较慢,因此就会出现上述MOS管还未完全导通,下一个关闭MOS管的信号又到达的情况。
这时,我们将串联电阻R1缩小为20ohm,可以看到Vd电压信号基本保持方波,且可以完全导通了。但是可以观察到Ud关断时,有较长的“爬坡”,这表明,即使栅极驱动电流增大了,但是MOS管本身的开关频率也是有上限的。
在上述基础上,我们再将栅极驱动信号的频率降低到100kHz,这时我们观察到Ud和Ugs基本都是一个比较标准的方波信号(通过Ugs信号能观察到“密勒平台”),一般我们认为这样的驱动才是合格的。
针对前两种不完全导通和边沿爬坡较缓的现象,会产生哪些问题?
从功耗的计算公式P=U*I来看,当MOS管完全导通时,我们可以近似认为MOS管的损耗为0,即MOS的损耗仅存在于开关过程,即电压、电流都不为0的时候。当MOS不完全导通或者边沿较缓时,MOS管本身的损耗就会加大,会加重MOS管的发热,严重的会导致MOS管烧毁。
以上便是小编此次带来的有关MOS驱动电路的全部内容,十分感谢大家的耐心阅读,想要了解更多相关内容,或者更多精彩内容,请一定关注我们网站哦。