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超结高压功率MOSFET驱动电路和EMI

电脑杂谈　发布时间：2020-07-16 21:13:23　来源：网络整理

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功率MOSFET通常以PWM或其他方式由控制器IC的内部驱动源驱动. 为了提高关机速度并实现快速关机，减少关机损耗，提高系统效率. 在许多ACDC电源，移动电话充电器中以及在适配器的驱动电路设计中，图2的驱动电路都包括在内. 通常使用1，使用适当的通断电阻，并使用通过栅极下拉的PNP管. 一些大功率ACDC电源有时使用由两对管组成的图腾柱来提高驱动能力.

图1: 常用的栅极驱动电路

图1的驱动电路的特征

（1）实现快速关机并减少关机损失；

（2）在关闭下管和打开上管的过程中降低下管栅极上的dV / dt和Crss感应电压，以防止下管误触发栅极格栅下管的直通短路.

图1的驱动电路驱动平面结构和上一代超级结结构的功率MOSFET手机充电器原理图详解，这可以在各种性能之间实现很好的平衡. 但是，新型低超结结构功率MOSFET的开关速度非常快，因此，使用这种驱动电路会产生较大的dV / dt和di / dt，这会影响EMI.

使用AOD600A70R，其中R1 = 150，R2 = 10，R3 = 10k，并且在输入120V＆60HZ，264V＆50HZ和输出11V / 4A＆44W的条件下测量关闭波形，如图5所示. 2.

（a）关断波形120V＆60HZ

（b）关断波形，264V&50HZ

（b）关断波形264V＆50HZ

图2: 使用图1的驱动电路的关断波形

由于电视板上的ACDC电源和计算机适配器有足够的空间，因此快速的切换速度可实现高效率. 同时，可以通过调节系统输入端的滤波器来实现EMI性能. 手机快速充电器的内部空间极为有限. 因此，很难调节前端输入滤波器以确保EMI性能. 在这种情况下，有必要优化驱动电路以改善系统性能. 当然，优化驱动电路还可以改善ACDC电源和计算机适配器的EMI性能.

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具有超结结构的新型低功率结MOSFET的Coss和Crss的强烈非线性特性导致快速开关特性. 然后，需要改善外部栅极-漏极和漏极-源极并联电容器的非线性特性. 根据图1的驱动电路，外部并联栅漏电容为11pF，如图3所示，然后测量截止波形，如图4所示. 如图4所示，外部并联栅极-漏极电容可以减小di / dt，但对dV / dt的影响很小. 从EMI的测量结果来看，不可能满足系统要求. 为了提高系统的安全性，图中的栅极-漏极电容器使用两个串联的高压陶瓷电容器，C1 = C2 = 22pF.

图3: 外部并联栅极-漏极电容器驱动电路

（a）关断波形120V＆60HZ

（b）关断波形264V＆50HZ

图4: 使用图3的驱动电路的关断波形

测试结果表明，栅极驱动器的速度仍然非常快. 为了达到开关速度，开关损耗和EMI的平衡，请去除栅极二极管和下拉PNP管，如图5所示. 其中，R2 = 5.1，关断波形如图6所示.

图5: 无二极管下拉栅极驱动电路

（a）关断波形120V＆60HZ

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（b）关断波形264V＆50HZ

图6: 使用图5驱动电路断开波形

基于图1的驱动电路如图5所示，栅漏外部并联11pF电容器，C1 = C2 = 22pF，如图7所示，实测波形如图8所示.

图7: 无晶体管下拉，外部并联栅极-漏极电容

（a）关断波形120V＆60HZ

（b）关断波形264V＆50HZ

图8: 使用图7驱动电路关闭波形

为了能够控制dV / dt关断，漏极-源极需要并联一个外部电容器，如图9所示. 在图9的电路中，增加了一个二极管，因此不同的栅极电阻值可用于关闭和开启，方便系统设计和调试优化. 使用的是AOD600A70R，其中C1 = C2 = 22pF，C3 = 47pF，R1 = R2 = 5.1，关断波形如图10所示.