关于MOSFET用于开关电源的驱动电路

MOSFET因导通内阻低、开关速度快等特点被广泛应用于开关电源中。MOSFET的驱动常按照电源IC和MOSFET的参数选择适合的电路。下面一起探讨MOSFET用于开关电源的驱动电路。

在使用MOSFET设计开关电源时，大部分人就会考虑MOSFET的导通电阻、最大电压、最大电流。但这些之后也无非考虑了很多原因，这样的电路虽然可以正常工作，但并不是一个好的设计方案。更细致的，MOSFET还要考量本身寄生的参数。对一个确定的MOSFET，其驱动电路，驱动脚输出的阀值电流，上升速度等，都会妨碍MOSFET的开关性能。

当电源IC与MOS管选定以后，选择适合的驱动电路来连接电源IC与MOS管就变得特别重要了。

一个好的MOSFET驱动电路有下述几点要求：

（1）开关管开通瞬时，驱动电路要可提供足够大的充电功率让MOSFET栅源极间电流快速攀升至所需值，保证开关管能迅速开通且不存在上升沿的高频振荡。

（2）开关导通期间驱动电路能确保MOSFET栅源极间电压维持稳固且可靠导通。

（3）关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电阻阻值的快速泄放，保证开关管能迅速关断。

（4）驱动电路结构简单可靠、损耗小。

（5）根据状况施加隔离。

下面介绍几个模块电源中常见的MOSFET驱动电路。

1、电源IC直接驱动MOSFET

图1 IC直接驱动MOSFET

电源IC直接驱动是我们很常见的驱动模式，同时也有很简单的驱动模式，使用这些驱动形式，应该留意几个参数或者某些参数的妨碍。第一，查看一下电源IC手册，其最大驱动峰值功率，因为不同芯片mos管开关电压，驱动能力这些之后是不一样的。第二，了解一下MOSFET的寄生电容，如图1中C1、C2的值。如果C1、C2的值相当大，MOS管导通的应该的能量就非常大，如果电源IC没有比较大的驱动峰值功率，那么管子导通的速率就相当慢。如果驱动能力不足，上升沿可能发生高频震荡，即使把图 1中Rg减小，也不能解决难题！IC驱动能力、MOS寄生电容大小、MOS管开关速度等原因，都制约驱动电压阻值的选用，所以Rg并不能无限增加。

2、电源IC驱动能力不足时

如果选择MOS管寄生电容相当大，电源IC内部的驱动能力既不足时，需要在驱动电路上提高驱动能力，常使用图腾柱电路增加电源IC驱动能力，其电路如图 2虚线框所示。

图2图腾柱驱动MOS

这种驱动电路作用在于，提升功率提供能力，迅速完成针对共模输入电阻电荷的充电过程。这种拓扑增加了导通所必须的时间，但是降低了关断时间，开关管能迅速开通且导致上升沿的高频振荡。

3、驱动电路加速MOS管关断时间

图3加速MOS关断

关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电阻阻值快速泄放，保证开关管能迅速关断。为让栅源极间电阻阻值的快速泄放，常在驱动电压上串联一个电阻和一个二极管，如图3所示，其中D1常用的是快恢复二极管。这让关断时间减少，同时增加关断时的消耗。Rg2是避免关断的时电流过大，把电源IC给烧掉。

图4改进型加速MOS关断

在第二点介绍的图腾柱电路还有推动关断作用。当电源IC的驱动能力足够时，对图 2中电路改进可以加快MOS管关断时间，得到如图 4所示电路。用三极管来泄放栅源极间电阻电压是非常常见的。如果Q1的发射极没有电阻，当PNP三极管导通时，栅源极间电阻短接，达到最短时间内把电荷放完，最大限度减小关断时的交叉损耗。与图3拓扑相比较，还有一个好处，就是栅源极间电容上的电势泄放时电压不经过电源ICmos管开关电压，提高了可靠性。

4、驱动电路加速MOS管关断时间

图5隔离驱动

为了满足如图 5所示高端MOS管的驱动，经常会采用变压器驱动，有时为了满足安全防护也使用变压器驱动。其中R1目的是促进PCB板上寄生的电感与C1形成LC振荡，C1的目的是分开直流，通过交流，同时也可避免磁芯饱和。

除了以上驱动电路之外，还有众多其他方式的驱动电路。对于各种各样的驱动电路并没有一种驱动电路是最好的，只有结合具体应用，选择最合适的驱动。在设计电源时，有上述几个角度出发考虑怎样设计MOS管的驱动电路，如果选择成品电池，不管是模块电源、普通开关电源、电源适配器等，这部分的工作通常都由电源设计工厂完成。

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除了以上驱动电路之外，还有众多其他方式的驱动电路。对于各种各样的驱动电路并没有一种驱动电路是最好的，只有结合具体应用，选择最合适的驱动。

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