几种主流MOSFET驱动电路的分析 开关电源

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[导读] 本文介绍并讨论分析一下作者在研制开关电源中使用的几种结构简单可行的MOSFET管驱动电路。
关键词：驱动电路开关电源MOSFET

　　开关电源由于体积小、重量轻、效率高等优点，应用已越来越普及。MOSFET由于开关速度快、易并联、所需驱动功率低等优点已成为开关电源最常用的功率开关器件之一。而驱动电路的好坏直接影响开关电源工作的可靠性及性能指标。一个好的MOSFET驱动电路的要求是：
　　（1）开关管开通瞬时，驱动电路应能提供足够大的充电电流使MOSFET栅源极间电压迅速上升到所需值，保证开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡;
　　（2）开关管导通期间驱动电路能保证MOSFET栅源极间电压保持稳定使可靠导通;
　　（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栅源极间电容电压的快速泄放，保证开关管能快速关断;
　　（4）关断期间驱动电路最好能提供一定的负电压避免受到干扰产生误导通;
　　（5）另外要求驱动电路结构简单可靠，损耗小，最好有隔离。
　　本文介绍并讨论分析一下作者在研制开关电源中使用的几种结构简单可行的MOSFET管驱动电路。
　　几种MOSFET驱动电路介绍及分析
　　不隔离的互补驱动电路
　　图1（a）为常用的小功率驱动电路，简单可靠成本低。适用于不要求隔离的小功率开关设备。图1（b）所示驱动电路开关速度很快，驱动能力强，为防止俩个 MOSFET管直通，通常串接一个0.5～1Ω小电阻用于限流，该电路适用于不要求隔离的中功率开关设备。这两种电路结构特简单。

　　

　　功率MOSFET属于电压型控制器件，只要栅极和源极之间施加的电压超过其阈值电压就会导通。由于MOSFET存在结电容，关断时其漏源两端电压的突然上升将会通过结电容在栅源两端产生干扰电压。常用的互补驱动电路的关断回路阻抗小，关断速度较快，但它不能提供负压，故其抗干扰性较差。为了提高电路的抗干扰性，可在此种驱动电路的基础上增加一级由V1、V2、R组成的电路，产生一个负压，电路原理图如图2（a）所示。
　　当V1导通时，V2关断，两个MOSFET中的上管的栅、源极放电，下管的栅、源极充电，即上管关断、下管导通，则被驱动的功率管关断;反之V1关断时，V2导通，上管导通，下管关断，使驱动的管子导通。因为上下两个管子的栅、源极通过不同的回路弃、放电，包含有V2的回路由于V2会不断退出饱和直至关断，所以对于S1而言导通比关断要慢，对于S2而言导通比关断要快，所以两管发热程度也不完全一样，S1比S2发热要严重。
　　该驱动电路的缺点是需要双电源，且由于R的取值不能过大，否则会使V1深度饱和，影响关断速度，所以R上会有一定的损耗。

　　

　　还有一种与其相类似的电路如图2（b）所示，改进之处在于它只需要单电源。其产生的负压由5.2V的稳压管提供。同时PNP管换成NPN管。在该电路中的两个MOSFET中，上管的发热情况要比下管较轻，其工作原理同上面分析的驱动电路，故不再赘述。