MOSFET的驅(qū)動技術有哪些？

一、MOSFET簡介

■MOSFET的全稱為：metal oxide semiconductor field-effect transistor，中文通常稱之為，金屬-氧化層-半導體-場效晶體管.

■MOSFET最早出現(xiàn)在大概上世紀60年代，首先出現(xiàn)在模擬電路的應用。

■功率MOSFET在上世紀80年代開始興起，在如今電力電子功率器件中，無疑成為了最重要的主角器件。

二、MOSFET的簡單模型

三、MOSFET的一些主要參數(shù)

■耐壓：通常所說的VDS，或者說是擊穿電壓。那么一般MOS廠家是如何來定義這個參數(shù)的呢?

■上面這個例子顯示，當驅(qū)動電壓為0，Vds達到200V的時候，Id這個電流達到了250uA，這個時候認為已經(jīng)達到擊穿電壓。

■不同的廠家對此定義略有不同，但是基本上來說，當電壓超過擊穿電壓，MOS的漏電流就會急劇上升。

■導通電阻：

■MOSFET在導通之后，其特性可以近似認為是一個電阻

■上面這個例子表示，在驅(qū)動電壓為10V的時候，導通電阻為0.18歐姆

■導通電阻的溫度關系：

■MOS的導通電阻隨溫度上升而上升，下圖顯示該MOS的導通電阻在結(jié)溫為140度的時候，為20度時候的2倍。

■導通閥值電壓：就是當驅(qū)動電壓到達該值之后，可認為MOS已經(jīng)開通。

■上面這個例子，可以看到當Vgs達到2-4V的時候，MOS電流就上升到250uA。這時候可認為MOS已經(jīng)開始開通。

■驅(qū)動電壓和導通電阻，最大導通電流之間的關系

■從下圖可以看到，驅(qū)動電壓越高，實際上導通電阻越小，而且最大導通電流也越大

■導通閥值電壓隨溫度上升而下降

■MOSFET的寄生二極管

■寄生二極管比較重要的特性，就是反向恢復特性。這個在ZVS，同步整流等應用中顯得尤為重要。

■MOSFET的寄生電容

■這三個電容的定義如下：

■MOS的寄生電容都是非線性電容，其容值和加在上面的電壓有關。所以一般的MOS廠家還會用另外一個參數(shù)來描述這個特性：

■用電荷來描述

四、MOSFET的驅(qū)動技術

■MOS雖然是電壓型驅(qū)動，但是由于寄生電容的存在，必須要求驅(qū)動電路提供一定的驅(qū)動電流。

■較小的驅(qū)動電流，會導致MOS的GS電壓上升緩慢，降低了開關速度，提高了開關損耗。

■米勒電容Cgd

■米勒電容雖然看起來很小，但是對驅(qū)動的影響很大，特別在VDS比較高的場合。但是在ZVS和同步整流等應用中，由于VDS會在驅(qū)動上來之前，下降到零，就不存在這個問題。

■上面的例子定義驅(qū)動能力為峰值電流(在特定條件下)

■有些廠商就用內(nèi)阻來定義驅(qū)動能力。

■當IC本身的驅(qū)動能力不足的時候，就需要外加驅(qū)動電路來增強驅(qū)動能力，以達到快速開關MOS的需求

■1.采用分立器件，比如圖騰柱。

■2.采用集成的驅(qū)動IC.

■MOSFET的低端(low side)驅(qū)動：

■所謂低端驅(qū)動，就是驅(qū)動電路的參考地，就是MOS的S端。

■低端驅(qū)動，電路往往比較簡單，除了驅(qū)動能力之外，還是需要注意一些細節(jié)。

■MOSFET的高端(High Side)驅(qū)動

■很多情況下，MOSFET的S極并不是IC的參考地，比如BUCK開關管，橋式電路的上管……

■自舉驅(qū)動，利用自舉電路，自動抬升供電電壓。自舉的驅(qū)動芯片種類很多，但是需要注意其耐壓。

■對于二極管整流的buck，自舉驅(qū)動需要注意的問題。

■利用變壓器隔離驅(qū)動：

■對于浮地的MOS，或者和IC隔離的MOS，通?？梢圆捎米儔浩鞲綦x驅(qū)動

■變壓器隔離驅(qū)動的關鍵：

■變壓器隔離驅(qū)動關鍵考慮的問題，就是變壓器的復位，比較常用是利用隔直電容來復位，但是需要注意的是，采用隔直電容之后，有可能變壓器傳遞的電壓幅度和占空比有關。需要考慮變壓器的變比。

■對于跨初次級的驅(qū)動變壓器，還需要考慮其耐壓的問題。

■利用簡單倍壓電路來抬升驅(qū)動電壓。

■下圖的驅(qū)動電路，可以傳遞大占空比的驅(qū)動信號，而且可以讓驅(qū)動電壓不下降。

■隔直電容帶來的問題：

■由于隔直電容會儲存能量，所以在驅(qū)動消失之后，隔直電容會和變壓器產(chǎn)生諧振，導致驅(qū)動電路傳遞錯誤的驅(qū)動信號。

■為了降低這個問題的影響?？梢岳眠@些電阻來阻尼這個震蕩。

■對具有隔直電容的驅(qū)動電路，有些IC會植入soft stop的功能：在關機時候，讓驅(qū)動的占空比逐漸降低到0.

■為了避免這個隔直電容帶來的問題，可以采用無電容的變壓器驅(qū)動電路。

■如果用IC直接驅(qū)動變壓器，那么需要注意：

■同步整流驅(qū)動，需要注意邏輯的問題

■同步整流2個管子的驅(qū)動關系為互補，但是當主管長時間關斷的時候，整流管就會出現(xiàn)長時間導通的情況。

■所以在關機的時候，不能簡單的把主管驅(qū)動信號置低，而要同時把整流管的驅(qū)動信號也置低。

■MOS的并聯(lián)驅(qū)動，并聯(lián)驅(qū)動要盡量保證每個管子的驅(qū)動線對稱。

審核編輯：湯梓紅