功率MOSFET管驱动变压器设计
功率mos管工作原理与几种常见驱动电路图
![功率mos管工作原理与几种常见驱动电路图](https://img.taocdn.com/s3/m/2c1af2e84028915f804dc24e.png)
功率mos管工作原理与几种常见驱动电路图
功率MOSFET的工作原理
截止:漏源极间加正电源,栅源极间电压为零。
P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏,漏源极之间无电流流过。
导电:在栅源极间加正电压UGS,栅极是绝缘的,所以不会有栅极电流流过。
但栅极的正电压会将其下面P区中的空穴推开,而将P区中的少子电子吸引到栅极下面的P区表面当UGS大于UT(开启电压或阈值电压)时,栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度,使P型半导体反型成N型而成为反型层,该反型层形成N沟道而使PN结J1消失,漏极和源极导电。
几种MOSFET驱动电路介绍及分析
一. 不隔离的互补驱动电路
图7(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7(b)所示驱动电路开关速度很快,驱动能力强,为防止两个MOSFET管直通,通常串接一个0.5~1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。
这两种电路特点是结构简单。
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阀值电压就会导通。
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有V1、V2、R组成的电路,产生一个负压,电路原理图如图8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,。
基于变压器隔离的功率MOSFET驱动电路参数设计
![基于变压器隔离的功率MOSFET驱动电路参数设计](https://img.taocdn.com/s3/m/a4ce260553d380eb6294dd88d0d233d4b14e3fea.png)
基于变压器隔离的功率MOSFET驱动电路参数设计廖鸿飞;梁奇峰;彭建宇【摘要】介绍了基于单电容变压器隔离及双电容变压器隔离的功率MOSFET驱动电路,并对驱动电路中各元器件的参数设计进行了详细的论述。
进一步对所提出的设计方法进行了实验验证,实验结果表明该设计方法是合理有效的,驱动波形平滑无振荡,并且有较快的上升时间。
%This paper introduces the power MOSFET driver circuit based on the single capacitor and dual capacitors transformer isolation, then analyzes the circuit and discusses the parameter design for the driver components in detail. Experiment designs for the isolation driver circuit has verified the parameter design method is feasible. The test result shows the diver waveform has a short rise time, smooth and no oscillation.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2012(029)003【总页数】3页(P31-32,51)【关键词】隔离驱动;驱动变压器;功率MOSFET【作者】廖鸿飞;梁奇峰;彭建宇【作者单位】中山火炬职业技术学院,广东中山528400;中山火炬职业技术学院,广东中山528400;中山火炬职业技术学院,广东中山528400【正文语种】中文【中图分类】TM461;TN860 引言功率场效应晶体管(功率MOSFET)是一种单极型电压控制器件,没有少数载流子的存储效应,具有开关速度快,开关频率高,输入阻抗高等优点,因此在开关电源装置中得到了广泛的应用[1-2]。
常见的MOSFET驱动方式驱动电路的参数计算
![常见的MOSFET驱动方式驱动电路的参数计算](https://img.taocdn.com/s3/m/287908d3cfc789eb162dc876.png)
常见的MOSFET驱动方式,驱动电路的参数计算在简单的了解MOS管的基本原理以及相关参数后,如何在实际的电路中运用是我们努力的方向。
比如在实际的MOS驱动电路设计中,如何去根据需求搭建电路,计算参数,根据特性完善电路,根据实际需求留余量等等,在这些约束条件下搭建一个相对完善的电路。
参考了一些资料后,就我目前的需求和自身的理解力分享相关的一些笔记和理解。
1.常见的MOSFET驱动方式直接驱动:最简单的驱动方式,比如用单片机输出PWM信号来驱动较小的MOS。
使用这种驱动方式,应注意几点;一是实际PWM和MOS的走线距离必定导致寄生电感引起震荡噪声,二是芯片的驱动峰值电流,因为不同芯片对外驱动能力不一样。
三是MOS的寄生电容Cgs、Cgd如果比较大,导通就需要大的能量,没有足够的峰值电流,导通的速度就会比较慢。
图腾柱/推拉式驱动电路由两个三极管构成,上管是NPN型,下管是PNP型三极管,两对管共射联接处为输出端,结构类似于乙类推挽功率放大器。
利用这种拓扑放大驱动信号,增强电流能力。
(驱动IC内部也是集成了类似的结构)隔离式驱动电路为了满足安全隔离也会用变压器驱动。
如图其中R1抑制振荡,C1隔直流通交流同时防止磁芯饱和。
隔离式的驱动电路不太常见,就不做过多的了解。
小结:当然除以上驱动电路之外,还有很多其它形式的驱动电路。
对于各种各样的驱动电路并没有一种是最好的,只能结合具体应用,选择最合适的拓扑。
2.驱动电路的参数计算我的实际工作中碰到最多的驱动电路是以下这种能够控制开关速度的驱动电路,我就以它举例做进一步的分析。
如图,在驱动电阻Rg2上并联一个二极管。
其中D1常用快恢复二极管,使关断时间减小同时减小关断损耗,Rg1可以限制关断电流,R1为mos管栅源极的下拉电阻,给mos管栅极积累的电荷提供泄放回路。
(根据MOSFET栅极高输入阻抗的特性,一点点静电或者干扰都可能导致MOS管误导通,所以R1也起降低输入阻抗作用,一般取值在10k~几十k)Lp为驱动走线的杂散寄生电感,包括驱动IC引脚、MOS引脚、PCB走线的感抗,精确的数值很难确定,通常取几十nH。
两种常见的MOSFET驱动电路设计
![两种常见的MOSFET驱动电路设计](https://img.taocdn.com/s3/m/cc49c1e5f424ccbff121dd36a32d7375a417c6c4.png)
两种常见的MOSFET驱动电路设计MOSFET是一种常见的功率开关器件,用于控制电流。
在驱动MOSFET 时,需要设计适当的电路来提供必要的电压和电流,确保MOSFET能够正确开关。
下面介绍两种常见的MOSFET驱动电路设计。
1.单极性MOSFET驱动电路:单极性MOSFET驱动电路使用一个单一的电源来驱动MOSFET。
这种电路的设计较为简单,适用于低功率或低频率应用。
一个常见的单极性MOSFET驱动电路是基于功率MOSFET的开关电源设计。
该设计使用一个辅助开关器件和一个变压器来提供所需的电压和电流。
首先,辅助开关器件通过周期性的开关操作驱动变压器的初级侧。
变压器的次级侧连接到MOSFET的门极,通过变压器来提供所需的驱动电压和电流。
辅助开关器件可以是一个负责的晶体管或MOSFET,通过控制辅助开关器件的开关操作,可以控制MOSFET的导通和截止。
另一个常见的单极性MOSFET驱动电路是基于MOSFET驱动芯片的设计。
这种电路使用专门的驱动芯片来提供所需的电压和电流。
驱动芯片通常具有输入和输出引脚,以及内置的保护电路和反馈回路。
驱动芯片通过控制输入信号,实现对MOSFET的驱动。
常见的驱动芯片有IR2110、TC4420等,它们能够提供合适的功率和速度,使MOSFET能够快速开关。
2.双极性MOSFET驱动电路:双极性MOSFET驱动电路使用两个对称的电源来驱动MOSFET。
这种电路设计适用于高功率或高频率应用。
一个常见的双极性MOSFET驱动电路是基于H桥拓扑结构的设计。
H 桥电路由四个开关器件组成,包括两个N型MOSFET和两个P型MOSFET。
这些开关器件交替开关,通过控制开关操作和输入信号,实现对MOSFET 的驱动。
H桥电路可以提供正负两种极性的电源,使MOSFET能够正常开关。
常见的H桥电路有L298N、L293D等,它们能够提供较高的功率和速度,适用于高功率驱动应用。
另一个常见的双极性MOSFET驱动电路是基于推挽结构的设计。
mosfet驱动变压器 选型原则
![mosfet驱动变压器 选型原则](https://img.taocdn.com/s3/m/cc559c6bdc36a32d7375a417866fb84ae55cc365.png)
mosfet驱动变压器选型原则全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:我们需要了解MOSFET驱动变压器的基本特性。
MOSFET驱动变压器是一种能够将输入信号转换成高电压输出信号的器件,通常用于驱动功率MOSFET开关。
在选型时,需要考虑的主要特性包括输入电压范围、输出电压范围、输出功率、响应速度、过载能力等。
我们需要考虑MOSFET驱动变压器的工作环境和应用场景。
不同的工作环境和应用场景对MOSFET驱动变压器的要求也不同。
在高温环境下工作的MOSFET驱动变压器需要具有较高的工作温度范围和稳定性;在大功率应用场景下,需要选择功率较大的MOSFET驱动变压器。
我们还需要考虑MOSFET驱动变压器的安全性和可靠性。
选用的MOSFET驱动变压器需要具有较好的过载保护功能,以防止电路受到过大的电流或电压冲击而损坏。
MOSFET驱动变压器的可靠性也是一个非常重要的选型考量因素,只有具有较高可靠性的器件才能够保证电路的稳定运行。
我们还需要考虑MOSFET驱动变压器的封装类型和引脚排列。
不同的封装类型和引脚排列对于电路的设计和布局也有一定的影响,因此在选型时需要根据实际需求选择合适的封装类型和引脚排列。
第二篇示例:MOSFET驱动变压器是一种常用的电路组件,用于实现电力转换和控制功能。
在选择适合的MOSFET驱动器时,需要考虑一系列参数和原则,以确保电路的性能和稳定性。
本文将介绍关于MOSFET驱动变压器选型的原则与注意事项。
选型时需要考虑MOSFET驱动变压器的输入电压范围。
不同应用场景下,输入电压的波动范围会有所不同,因此选择输入电压范围适当的MOSFET驱动器至关重要。
在选型时,需要确保MOSFET驱动器的输入电压范围能够覆盖实际应用中的工作电压范围,以避免出现电路无法正常工作的情况。
输出负载能力也是选择MOSFET驱动变压器的关键因素之一。
根据实际需求和应用场景,需要选择具有足够输出电流和功率的MOSFET驱动器,以确保可以驱动所需的负载,并且在工作过程中能够保持稳定性和可靠性。
详解互补MOSFET的脉冲变压器隔离驱动电路设计
![详解互补MOSFET的脉冲变压器隔离驱动电路设计](https://img.taocdn.com/s3/m/5ffe2aff9ec3d5bbfc0a7430.png)
详解互补MOSFET的脉冲变压器隔离驱动电路设计
一、摘要
随着MOSFET 的应用日益广泛,在一些特殊场合常常会使用到互补MOSFET。
本文针对互补MOSFET 的驱动问题进行了深入讨论,比较了常用的驱动电路,提出了一种针对互补MOSFET 设计的新型驱动电路,并通过仿真验证了结果。
随着电力半导体器件的发展,已经出现了各种各样的全控型器件,最常用
的有适用于大功率场合的大功率晶体管(GTR)、适用于中小功率场合但快速
性较好的功率场效应晶体管(MOSFET)以及结合GTR 和功率MOSFET 而产生的功率绝缘栅控双极晶体管(IGBT)。
在这些开关器件中,功率MOSFET
由于开关速度快,驱动功率小,易并联等优点成为开关电源中最常用的器件,尤其在为计算机、交换机、网络服务器等通信电子设备提供能量的低压大电流
开关电源中。
随着MOSFET 的应用日益广泛,在一些特殊场合常常要使用到互补的MOSFET,本文针对这个问题提出了一种针对互补MOSFET 电路设计的驱动电路。
二、功率MOSFET 对驱动电路的要求
功率MOSFET 是电压型驱动器件,没有少数载流子的存贮效应,输入阻抗高,因而开关速度可以很高,驱动功率小,电路简单。
但功率MOSFET
的极间电容较大,其等效电路如图1 所示,输入电容Ciss,输出电容Coss 和反馈电容Crss 与极间电容的关系可表示为:
功率MOSFET 的栅极输入端相当于一个容性网络,它的工作速度与驱动源内阻抗有关。
理想的栅极驱动电路的等效电路如图所示,由于Ciss 的存在,。
SG3525变压器参考
![SG3525变压器参考](https://img.taocdn.com/s3/m/cdfcdde4910ef12d2af9e79c.png)
SG3525中文资料引脚图应用电路图(1)简介:SG3525中文资料引脚图应用电路图随着电能变换技术的发展,功率MOSFET在开关变换器中开始广泛使用。
为此,美国硅通用半导体公司推出了SG3525,以用于驱动 ...关键字:SG3525SG3525中文资料引脚图应用电路图随着电能变换技术的发展,功率MOSFET在开关变换器中开始广泛使用。
为此,美国硅通用半导体公司推出了SG3525,以用于驱动N沟道功率MOSFET。
SG3525是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片,它简单可靠及使用方便灵活,输出驱动为推拉输出形式,增加了驱动能力;内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器,有过流保护功能,频率可调,同时能限制最大占空比。
其性能特点如下:1)工作电压范围宽:8~35V。
2)内置5.1 V±1.0%的基准电压源。
3)芯片内振荡器工作频率宽100Hz~400 kHz。
4)具有振荡器外部同步功能。
5)死区时间可调。
为了适应驱动快速场效应管的需要,末级采用推拉式工作电路,使开关速度更陕,末级输出或吸入电流最大值可达400 mA。
6)内设欠压锁定电路。
当输入电压小于8V时芯片内部锁定,停止工作(基准源及必要电路除外),使消耗电流降至小于2mA。
7)有软启动电路。
比较器的反相输入端即软启动控制端芯片的引脚8,可外接软启动电容。
该电容器内部的基准电压Uref由恒流源供电,达到2.5V的时间为t=(2.5V/50μA)C,占空比由小到大(50%)变化。
8)内置PWM(脉宽调制)。
锁存器将比较器送来的所有的跳动和振荡信号消除。
只有在下一个时钟周期才能重新置位,系统的可靠性高。
l 脉宽调制器SG3525简介1.1 结构框图SG3525是定频PWM电路,采用原理16引脚标准DIP封装。
其各引脚功能如图1所示,内部原理框图如图2所示。
1.2 引脚功能说明直流电源Vs从脚15接入后分两路,一路加到或非门;另一路送到基准电压稳压器的输入端,产生稳定的元器件作为电源。
半桥拓扑结构高端MOSFET驱动方案选择变压器还是硅芯片
![半桥拓扑结构高端MOSFET驱动方案选择变压器还是硅芯片](https://img.taocdn.com/s3/m/cbfb0c04b207e87101f69e3143323968001cf44d.png)
半桥拓扑结构高端MOSFET驱动方案选择变压器还是硅芯片在半桥拓扑结构中,驱动MOSFET的方案选择关系到功率转换效率、可靠性和成本等因素。
常见的两种方案包括使用变压器或硅芯片。
首先,变压器驱动方案是传统的方法之一、它通过变压器的耦合传递信号,驱动MOSFET的开关动作。
变压器驱动方案具有以下优点:1.高隔离性和电压传输能力:变压器可以提供良好的隔离性,将输入与输出电路隔离开,从而提高系统的安全性和可靠性。
此外,变压器还可以提供较高的电压传输能力,适用于高压或大功率应用。
2.适应性强:由于变压器可以降低或升高电压,所以可以适应不同的输入和输出电压要求。
这使得变压器驱动方案更加灵活,并且适用于不同的应用场景。
3.动态响应快:变压器驱动方案具有较高的动态响应能力,能够快速地响应输入信号的变化,提供快速而精确的开关动作。
然而,变压器驱动方案也存在一些缺点:1.复杂和体积较大:由于变压器本身需要占用相当大的空间,所以在一些空间受限的应用中,使用变压器驱动方案可能会存在困难。
2.成本较高:变压器的制造和安装相对复杂,需要专门的工艺和技术支持。
这通常会使变压器驱动方案的成本较高。
相比之下,硅芯片驱动方案是一种新的技术发展。
它通过硅芯片中的电路电子元件驱动MOSFET的开关动作。
硅芯片驱动方案具有以下优点:1.简单和体积小:由于硅芯片集成了多个电子元件和电路,所以硅芯片驱动方案相对简单,体积小,适用于空间受限的应用。
2.成本较低:与传统变压器驱动方案相比,硅芯片驱动方案的制造和安装成本较低,从而可以降低整体系统的成本。
3.高效和可靠:硅芯片驱动方案通常具有较高的转换效率和稳定性,能够提供稳定而可靠的开关动作。
然而,硅芯片驱动方案也存在一些挑战和限制:1.电压传输能力弱:硅芯片驱动方案通常不能提供较高的电压传输能力,适用于低电压和小功率应用。
2.隔离性较差:硅芯片驱动方案往往无法提供与变压器相同的隔离性能,从而可能影响系统的安全性和稳定性。
MOSFET驱动电路分析与设计
![MOSFET驱动电路分析与设计](https://img.taocdn.com/s3/m/19cc8e5032687e21af45b307e87101f69e31fbca.png)
MOSFET驱动电路分析与设计包尔恒【摘要】文中介绍了驱动电流、驱动功耗的计算方法;分析了MOSFET开关过程中电流电压的变化规律;最后对常用的驱动电路解决方案及其优缺点、设计中需要注意的问题等进行了分析总结.根据MOSFET门级驱动电路的特点及设计过程中需要考虑的影响因素,为可靠、高性能的MOSFET应用设计提供参考.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2013(030)002【总页数】4页(P34-37)【关键词】MOSFET;驱动电流;开通关断;驱动电路【作者】包尔恒【作者单位】深圳麦格米特电气股份有限公司,广东深圳518057【正文语种】中文【中图分类】U270;TN86功率场效应晶体管(简称Power Mosfet)是所有全控型电力电子器件中工作频带最宽的一种,因此在高频化进程中得到广泛应用。
MOSFET使用中驱动电路的设计显得尤为关键,它直接关系到MOSFET的性能发挥及整体电路的效率和可靠性。
1 MOSFET开关模型及驱动基本要求1.1 MOSFET开关特性模型MOSFET的开关特性模型可用图1表示,开关特性取决于下述三个极间电容的电压变化速度有多快:CGD =CRSS CRSS:反馈电容CGS =CISS-CRSS CISS:输入电容CDS =COSS-CRSS COSS:输出电容图1 MOSFET的开关特性模型快速开关需要栅极驱动电路的负载能力足够大,以在要求时间内完成对等效栅极电容(CEI)的充电。
这里需要注意几个容易忽略的问题:(1)内部引线栅极输入电阻RGI,降低了开关速度和dv/dt耐受能力;(2)栅极门槛电压UTH具有负温度系数特性,通常为–7 mV/℃,高温时门槛电压会降低,在逻辑电平设计应用中需要考虑,这一特性降低了高温下UGS的抗干扰能力而易引起误导通,同时也使得在更低的门极电压下才能可靠关断;(3)源极引线电感LS和漏极引线电感LD在开关过程中会引起应力问题,如UGS负压等,设计中尽量从布局方面减小引线电感。
SG3525变压器参考
![SG3525变压器参考](https://img.taocdn.com/s3/m/5005134cb14e852459fb576a.png)
SG3525中文资料引脚图应用电路图 (1)简介:SG3525中文资料引脚图应用电路图随着电能变换技术的发展,功率MOSFET在开关变换器中开始广泛使用。
为此,美国硅通用半导体公司推出了SG3525,以用于驱动 ...关键字:SG3525SG3525中文资料引脚图应用电路图随着电能变换技术的发展,功率MOSFET在开关变换器中开始广泛使用。
为此,美国硅通用半导体公司推出了SG3525,以用于驱动N 沟道功率MOSFET。
SG3525是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片,它简单可靠及使用方便灵活,输出驱动为推拉输出形式,增加了驱动能力;内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器,有过流保护功能,频率可调,同时能限制最大占空比。
其性能特点如下:1)工作电压范围宽: 8~35V。
2)内置5.1 V±1.0%的基准电压源。
3)芯片内振荡器工作频率宽100Hz~400 kHz。
4)具有振荡器外部同步功能。
5)死区时间可调。
为了适应驱动快速场效应管的需要,末级采用推拉式工作电路,使开关速度更陕,末级输出或吸入电流最大值可达400 mA。
6)内设欠压锁定电路。
当输入电压小于8V时芯片内部锁定,停止工作(基准源及必要电路除外),使消耗电流降至小于2mA。
7)有软启动电路。
比较器的反相输入端即软启动控制端芯片的引脚8,可外接软启动电容。
该电容器内部的基准电压Uref由恒流源供电,达到2.5V的时间为t=(2.5V/50μA)C,占空比由小到大(50%)变化。
8)内置PWM(脉宽调制)。
锁存器将比较器送来的所有的跳动和振荡信号消除。
只有在下一个时钟周期才能重新置位,系统的可靠性高。
l 脉宽调制器SG3525简介1.1 结构框图SG3525是定频PWM电路,采用原理16引脚标准DIP封装。
其各引脚功能如图1所示,内部原理框图如图2所示。
1.2 引脚功能说明直流电源Vs从脚15接入后分两路,一路加到或非门;另一路送到基准电压稳压器的输入端,产生稳定的元器件作为电源。
MOSFET驱动电路设计参考
![MOSFET驱动电路设计参考](https://img.taocdn.com/s3/m/293acd01326c1eb91a37f111f18583d049640fdd.png)
MOSFET驱动电路设计参考MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)驱动电路是控制MOSFET开关的电路,它提供适当的电流和电压来确保MOSFET能够在正确的时间和条件下完全关闭和打开。
MOSFET驱动电路设计需要考虑到反馈和保护机制、功耗和效率以及电流和电压需求等因素。
以下是一些MOSFET驱动电路设计的参考。
1.电流放大器驱动电路:电流放大器是一种被广泛使用的MOSFET驱动电路设计,它通过升压变压器和反馈电路来将电流放大,并且能够提供足够的电流来驱动MOSFET。
这种电路设计具有简单、可靠和成本低廉的特点。
2.隔离式驱动电路:隔离式驱动电路是一种通过电流隔离器将控制电路与MOSFET隔离开来的设计。
通过隔离电路,可以阻止外部电路中的噪声、干扰和电压峰值对MOSFET的影响。
这种驱动电路设计适用于需要高耐受性和抗干扰性的应用。
3.模拟驱动电路:模拟驱动电路利用可变电流源来控制MOSFET。
这种设计需要一个与控制信号相对应的电压源,以确保MOSFET的开启和关闭速度与输入信号相匹配。
模拟驱动电路适用于需要快速响应和高精确度的应用,如音频放大器和直流直流变换器。
4.逻辑驱动电路:逻辑驱动电路是一种基于逻辑门电路的设计,通过逻辑门来控制MOSFET的开关。
逻辑驱动电路具有简单、易实现和低功耗的特点,适用于数字电路中的应用。
在设计MOSFET驱动电路时,还需要考虑以下几个关键因素:1.电流和电压需求:根据MOSFET的规格和应用需求,确保设计的驱动电路能够提供足够的电流和电压来使MOSFET达到预期的工作状态。
2.反馈和保护机制:添加适当的反馈和保护电路,如电流限制器和短路保护器,以确保MOSFET在超载、短路或其他异常情况下得到保护。
3.功耗和效率:通过优化电路设计和选择高效的元件来降低功耗,提高效率。
例如,可以选择低电阻的电源和高效的驱动器。
4.温度控制和散热设计:合理布局电路和选择散热器,以降低MOSFET的工作温度,提高可靠性和稳定性。
两种常见的MOSFET驱动电路设计
![两种常见的MOSFET驱动电路设计](https://img.taocdn.com/s3/m/da73fc2b001ca300a6c30c22590102020740f2d4.png)
两种常见的MOSFET驱动电路设计MOSFET驱动电路是一种常见的电路设计,用于控制和驱动MOSFET晶体管的工作。
MOSFET驱动电路的设计能够确保MOSFET的开关速度,其选择和设计影响到整个电路的性能和可靠性。
以下是两种常见的MOSFET驱动电路设计。
1.单级放大器驱动电路单级放大器驱动电路是一种简单而常见的MOSFET驱动电路设计。
它包含一个放大器和一个偏置电源电路。
其输入端连接到信号源,输出端连接到MOSFET的门极。
当输入信号施加到放大器时,放大器将信号放大至足够高的电压,以控制MOSFET的开关。
单级放大器驱动电路的优点是简单,易于设计和实现。
然而,它可能存在驱动能力不足的问题。
因此,在应用中通常需要考虑额外的电流放大器或放大器级联来增加驱动能力。
2.高侧驱动电路高侧驱动电路是另一种常见的MOSFET驱动电路设计。
高侧驱动电路用于控制高侧(负载连接在电源正极的一侧)MOSFET。
它需要一个额外的电源电路和驱动电路来实现。
高侧驱动电路通常包含一个电源电路,用于提供MOSFET的驱动电压。
该电源电路可以是一个开关电源或线性调节电源。
驱动电路通常由电流源、驱动变压器和栅极驱动电路组成。
电流源用于提供驱动电路所需的电流,驱动变压器用于隔离输入信号源和MOSFET,以减小信号干扰和保护信号源。
高侧驱动电路的优点是能够驱动高侧MOSFET,使其能够正常工作。
然而,高侧驱动电路的设计复杂,需要考虑保护电路和故障检测电路,以确保其可靠性和安全性。
除了以上两种常见的MOSFET驱动电路设计,还有其他一些特殊应用的驱动电路,例如三相桥式驱动电路、半桥和全桥驱动电路等。
这些电路设计根据具体应用需求和性能要求可能有所不同,但基本的驱动原理和设计方法是相似的。
总之,MOSFET驱动电路设计是一项重要而复杂的工作,旨在保证MOSFET工作的可靠性和性能。
根据具体的应用需求和性能要求,选择合适的驱动电路设计,并考虑保护措施和故障检测电路,以确保电路的可靠性和安全性。
MOSFET管驱动电路的设计
![MOSFET管驱动电路的设计](https://img.taocdn.com/s3/m/ab63495dfbd6195f312b3169a45177232f60e487.png)
MOS管驱动电路ห้องสมุดไป่ตู้考
MOS管驱动电路的布线设计
MOS管驱动线路的环路面积要尽可能小, 否则可能会引入外来的电磁干扰 驱动芯片的旁路电容要尽量靠近驱动芯片 的VCC和GND引脚,否则走线的电感会很 大程度上影响芯片的瞬间输出电流
MOS管驱动电路布线参考
常见的MOS管驱动波形
如果出现了这样圆不溜秋的波形就等着核 爆吧。。。有很大一部分时间管子都工作 在线性区,损耗极其巨大。。 一般这种情况是布线太长电感太大,栅极 电阻都救不了你,只能重新画板子
MOS驱动电路设计需要注意的 地方
因为MOS管栅极高输入阻抗的特性,一点 点静电或者干扰都可能导致MOS管误导通, 所以建议在MOS管G S之间并联一个10K 的电阻以降低输入阻抗
如果担心附近功率线路上的干扰耦合过来 产生瞬间高压击穿MOS管的话,可以在GS 之间再并联一个18V左右的TVS瞬态抑制二 极管,TVS可以认为是一个反应速度很快 的稳压管,其瞬间可以承受的功率高达几 百至上千瓦,可以用来吸收瞬间的干扰脉 冲。
常见的MOS管驱动波形
高频振铃严重的毁容方波。。 在上升下降沿震荡严重,这种情况管子一 般瞬间死掉。。跟上一个情况差不多,进 线性区。。。BOOM!!原因也类似,主要 是布线的问题
常见的MOS管驱动波形
又胖又圆的肥猪波。。 上升下降沿极其缓慢,这是因为阻抗不匹 配导致的。。。芯片驱动能力太差或者栅 极电阻太大。。 果断换大电流的驱动芯片,栅极电阻往小 调调就OK了
MOS管驱动电路的设计
有关MOSFET的基本知识
一般认为MOSFET是电压驱动的,不需要 驱动电流 然而,在MOS的G S两级之间有结电容存 在,这个电容会让驱动MOS变的不那么简 单
高速MOS驱动电路设计和应用指南
![高速MOS驱动电路设计和应用指南](https://img.taocdn.com/s3/m/7e3fe87527284b73f242501b.png)
高速MOS驱动电路设计和应用指南摘要本篇论文的主要目的是来论证一种为高速开关应用而设计高性能栅极驱动电路的系统研究方法。
它是对“一站买齐”主题信息的收集,用来解决设计中最常见的挑战。
因此,各级的电力电子工程师对它都应该感兴趣。
对最流行电路解决方案和他们的性能进行了分析,这包括寄生部分的影响、瞬态的和极限的工作情况。
整篇文章开始于对MOSFET技术和开关工作的概述,随后进行简单的讨论然后再到复杂问题的分析。
仔细描述了设计过程中关于接地和高边栅极驱动电路、AC耦合和变压器隔离的解决方案。
其中一个章节专门来解决同步整流器应用中栅极驱动对MOSFET的要求。
另外,文章中还有一些一步一步的参数分析设计实例。
简介MOSFET是Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor的首字母缩写,它在电子工业高频、高效率开关应用中是一种重要的元件。
或许人们会感到不可思议,但是FET是在1930年,大约比双极晶体管早20年被发明出来。
第一个信号电平FET晶体管制成于二十世纪60年代末期,而功率MOSFET是在二十世纪80年代开始被运用的。
如今,成千上万的MOSFET晶体管集成在现代电子元件,从微型的到“离散”功率晶体管。
本课题的研究重点是在各种开关模型功率转换应用中栅极驱动对功率MOSFET 的要求。
场效应晶体管技术双极晶体管和场效应晶体管有着相同的工作原理。
从根本上说,,两种类型晶体管均是电荷控制元件,即它们的输出电流和控制极半导体内的电荷量成比例。
当这些器件被用作开关时,两者必须和低阻抗源极的拉电流和灌电流分开,用以为控制极电荷提供快速的注入和释放。
从这点看,MOS-FET在不断的开关,当速度可以和双极晶体管相比拟时,它被驱动的将十分的‘激烈’。
理论上讲,双极晶体管和MOSFET的开关速度是基本相同的,这取决与载流子穿过半导体所需的时间。
在功率器件的典型值为20 ~ 200皮秒,但这个时间和器件的尺寸大小有关。
MOSFET驱动变压器设计详解
![MOSFET驱动变压器设计详解](https://img.taocdn.com/s3/m/333fff5654270722192e453610661ed9ad51552a.png)
MOSFET驱动变压器设计详解MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)是一种常用的功率开关器件,由于其高开关速度和低导通电阻等特点,被广泛应用于各种电力电子设备中。
MOSFET驱动变压器是通过MOSFET管的开关操作来实现变压器的变换功能。
首先,需要确定所需的变压器参数,包括输入和输出电压、输出功率和变比。
这些参数将直接影响到变压器的设计和选型。
接下来,选择适合的开关频率。
开关频率决定了变压器的尺寸和效率,一般情况下,高频率将导致变压器体积小但效率低,低频率则相反。
选择合适的开关频率需要考虑具体应用需求和性能要求。
然后,根据变压器的变比和输入电压,计算出变压器的输入电流。
这将有助于选择适合的MOSFET管,确保其能够承受所需的电流和功率。
接下来,选择合适的MOSFET驱动电路。
MOSFET驱动电路可以将控制信号转换为适当的电压和电流来驱动MOSFET管。
这些电路通常包括信号隔离、电平转换、电流放大等功能。
常见的MOSFET驱动电路包括单端驱动和全桥驱动。
在设计MOSFET驱动变压器时,需要注意以下几点:1.选择合适的MOSFET管。
MOSFET管的参数应与变压器的电流和功率要求匹配,包括导通电压、漏电流、功率损耗等。
2.设计合适的MOSFET驱动电路。
MOSFET驱动电路需要能够提供足够的电流和电压来驱动MOSFET管,同时要考虑信号隔离和输出保护等功能。
3.保护电路设计。
在MOSFET驱动变压器中,应考虑过流、过压、过温等故障保护功能的设计,以保证设备的安全性和可靠性。
4.使用合适的散热措施。
MOSFET驱动变压器工作时会有较大的功率损耗,导致设备发热。
因此,需要采取合适的散热措施,如散热片、散热风扇等。
总结起来,设计MOSFET驱动变压器需要考虑多个因素,包括变压器参数、选择合适的MOSFET管和驱动电路、故障保护和散热等。
这些步骤需要综合考虑各种因素,以实现稳定、高效的变压功能。
MOS管驱动变压器隔离电路分析和应用
![MOS管驱动变压器隔离电路分析和应用](https://img.taocdn.com/s3/m/ed8250d4b14e852458fb5755.png)
MOS管驱动变压器隔离电路分析和应用今天在研究全桥电路,资料和书上谈到的,大多数基于理想的驱动器(立即充电完成)。
这里一篇幅把MOS管驱动的来龙去脉搞搞清楚。
预计要分几个篇幅:1.MOS管驱动基础和时间功耗计算2.MOS管驱动直连驱动电路分析和应用3.MOS管驱动变压器隔离电路分析和应用4.MOS管网上搜集到的电路学习和分析今天主要分析MOS管驱动变压器隔离电路分析和应用和MOS管驱动基础和时间功耗计算。
参考材料:《Design And Application Guide For High Speed MOSFET Gate Drive Circuits》是一份很好的材料《MOSFET 驱动器与MOSFET 的匹配设计》也可以借鉴。
首先谈一下变压器隔离的MOS管驱动器:如果驱动高压MOS管,我们需要采用变压器驱动的方式和集成的高边开关。
这两个解决方案都有自己的优点和缺点,适合不同的应用。
集成高边驱动器方案很方便,优点是电路板面积较小,缺点是有很大的导通和关断延迟。
变压器耦合解决方案的优点是延迟非常低,可以在很高的压差下工作。
常它需要更多,缺点是需要很多的元件并且对变压器的运行有比较深入的认识。
变压器常见问题和与MOS管驱动相关的问题:变压器有两个绕组,初级绕组和次级绕组实现了隔离,初级和次级的匝数比变化实现了电压缩放,对于我们的设计一般不太需要调整电压,隔离却是我们最注重的。
理想情况下,变压器是不储存能量的(反激“变压器”其实是耦合电感)。
不过实际上变压器还是储存了少量能量在线圈和磁芯的气隙形成的磁场区域,这种能量表现为漏感和磁化电感。
对于功率变压器来说,减少漏感可以减少能量损耗,以提高效率。
MOS管驱动器变压器的平均功率很小,但是在开通和关闭的时候传递了很高的电流,为了减少延迟保持漏感较低仍然是必须的。
法拉第定律规定,变压器绕组的平均功率必须为零。
即使是很小的直流分量可能会剩磁,最终导致磁芯饱和。
MOSFET的驱动技术详解
![MOSFET的驱动技术详解](https://img.taocdn.com/s3/m/898e3110fc4ffe473368abf0.png)
MOSFET的驱动技术详解1、简介MOSFET作为功率开关管,已经是是开关电源领域的绝对主力器件。
虽然MOSFET作为电压型驱动器件,其驱动表面上看来是非常简单,但是详细分析起来并不简单。
下面我会花一点时间,一点点来解析MOSFET的驱动技术,以及在不同的应用,应该采用什么样的驱动电路。
首先,来做一个实验,把一个MOSFET的G悬空,然后在DS上加电压,那么会出现什么情况呢?很多工程师都知道,MOS会导通甚至击穿。
这是为什么呢?因为我根本没有加驱动电压,MOS怎么会导通?用下面的图,来做个仿真:去探测G极的电压,发现电压波形如下:G极的电压居然有4V多,难怪MOSFET会导通,这是因为MOSFET的寄生参数在捣鬼。
这种情况有什么危害呢?实际情况下,MOS肯定有驱动电路的么,要么导通,要么关掉。
问题就出在开机,或者关机的时候,最主要是开机的时候,此时你的驱动电路还没上电。
但是输入上电了,由于驱动电路没有工作,G级的电荷无法被释放,就容易导致MOS导通击穿。
那么怎么解决呢?在GS之间并一个电阻.那么仿真的结果呢?几乎为0V。
2、驱动能力和驱动电阻什么叫驱动能力,很多PWM芯片,或者专门的驱动芯片都会说驱动能力,比如384X的驱动能力为1A,其含义是什么呢?假如驱动是个理想脉冲源,那么其驱动能力就是无穷大,想提供多大电流就给多大。
但实际中,驱动是有内阻的,假设其内阻为10欧姆,在10V电压下,最多能提供的峰值电流就是1A,通常也认为其驱动能力为1A。
那什么叫驱动电阻呢,通常驱动器和MOS的G极之间,会串一个电阻,就如下图的R3。
驱动电阻的作用,如果你的驱动走线很长,驱动电阻可以对走线电感和MOS结电容引起的震荡起阻尼作用。
但是通常,现在的PCB走线都很紧凑,走线电感非常小。
第二个,重要作用就是调解驱动器的驱动能力,调节开关速度。
当然只能降低驱动能力,而不能提高。
对上图进行仿真,R3分别取1欧姆,和100欧姆。
基于变压器隔离的功率MOSFET驱动电路参数设计
![基于变压器隔离的功率MOSFET驱动电路参数设计](https://img.taocdn.com/s3/m/ae2b0a6f1ed9ad51f01df222.png)
图 1 单 电 容 隔 离驱 动 电路
假设 驱动 脉冲 的 占空 比为 D, 隔直 电容 C 两端 则 。
的直 流 电压 为 :
1 r_ r
参数设计进行 了详 细的论述 。进 一步对所提 出的设 计方法进 行 了实验 验证 , 实验 结果表 明该设计 方法是合理 有效 的, 驱 动波形平滑无振 荡 , 并且有较快的上升 时间。
关 键 词 :隔 离驱 动 ; 动 变 压 器 ; 率 MO F T 驱 功 SE 中 图分 类 号 : M4 1T 6 T 6 , N8 文 献标 识码 : A ‘
隔直 电容 , 以滤除驱 动脉 冲 中的直流成 分 。
动方式 的开关速度 较慢 , 本高 , 成 不适合应用 于高 频开关 电源 。脉冲变 压 器隔 离驱 动方 式 具有 电路结 构 简单 可 靠, 成本低 等优 点 , 因此 在 开关 电源 中得 到 了广 泛 的应 用 。本 文 主要 介绍 了常 用 的变压 器隔离 驱 动 电路 结构
Th a a tr sg o we OS ET ie r utBa e n Tr n f r e s l td eP r me e sDe in frPo rM F Drv rCic i s d o a so m rI oa e
LI AO n —e, ANG -e g, NG in y Ho g fiLI Qi n PE f Ja - u
t e d v rwa e o m a h r ie t h ie v f r h s a s o tr i ,s o h a d n s i a in s me mo t n o o cl t . l o Ke r s s lt n d ie ;d i e r n f r e ;p we OS ET y wo d :io a i rv r rv rta s o m r o rM o F
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
功率MOSFET管驱动变压器设计[导读]摘要:对具有驱动变压器的功率MOSFET管驱动电路的动态过程进行了分析,推导了驱动变压器设计参数的计算方法,定量分析了变压器漏感和电路杂散电感对开通过程的影响,并通过仿真和试验证了这套计算方法的正确性。
1 引言作为开关电源的开关器件,功率MOSFET管具有开关速度快、工作频率高的特点,适用于高频开关电路。
此外,在并联使用时,于MOSFET管具有正温度系数,可以自动均流,无需均流电路,方便扩流,这也是目前其他功率开关器件不可替代的优点[1]。
为了加速开通,减少损耗,对MOSFET管的驱动电路的基本要求是内阻要小,驱动电压尽量高;为了加速关断,应给输入电容提供低阻放电通道;为了抑制高频振荡,栅极引线尽量短,减少线路分布参数;为了防止静电感应导致栅极电压上升引起误导通,栅极不允许开路,大功率MOSFET管截止时,栅极最好施加负电压[2]。
MOSFET管的驱动电路有多种形式,可以用TTL电平直接驱动,但更多采用隔离驱动,在驱动信号输出端与MOSFET 管栅极之间用光耦或磁耦实现与主电路电隔离。
驱动变压器是常用的磁耦元件,起到传输驱动信号和功率的作用。
设计合理的驱动变压器,不仅可以提高MOSFET 管开关性能,而且体积小、重量轻,成本低。
2 MOSFET管内部电容与变压器驱动栅极电路内部电容MOSFET管内部电容,也称极间电容,是栅极、源极、漏极之间的寄生电容。
开关电源最常用N沟道增强型MOSFET 管[3],内部电容分别为:栅-源极间电容Cgs,栅-漏极间电容Cgd,漏-源极间电容Cds,如图1[1,3]。
与漏-源短路条件下小信号输入电容Ciss的关系: C iss=Cgs+Cgd(1)与栅-源短路条件下小信号输出电容Coss的关系: C oss=Cds+Cgd(2)与小信号反向转换电容Crss的关系: Crss=Cgd(3)驱动电路的任务就是针对MOSFET管开通、关断过程中的寄生电容进行充放电。
需要说明的是,内部电容并非常数,会随着开通、关断过程中极间电压的变化而变化,使得开通、关断的动态过程比较复杂[3],但是,对于栅极驱动,主要考虑上升、下降时间内的驱动波形,可以把Ciss看做常数进行分析。
MOSFET管变压器驱动栅极电路图2为变压器驱动栅极电路,是驱动电路的最后部分。
变压器T1提供驱动信号,经保护二极管D1、栅极串联电阻R1向栅极输入电容Ciss充电,当栅-源极间电压Vgs大于门限开启电压VTh,MOSFET管导通,进而进入饱和区,完成开通过程;当变压器驱动信号低电平时,三极管Q1导通,栅极电容的电荷迅速通过R1,Q1构成的闭合回路释放,达到快速关断的目的。
电阻R3防止栅极开路,稳压管D2限制信号幅度不能超过栅-源击穿电压,起到保护作用。
3 变压器设计与试验为了简化计算,将变压器视为方波脉冲电压源,MOSFET 管开通过程的等效电路如图3。
开通过程就是零状态响应过程,三要素[4,5]:初始于值R3u>ciss(。
0稳)态=值0;((45) )>R式中,U1—变压器输出电压,V 时间常数τ暂态过程:栅极电压:=(R1//R2)×Ciss≈R1Ciss; (6)(7)栅极电流:R3(8)栅极电阻电流:i1(t)≈0 (9)栅极串联电阻R1电流:(10)电路瞬时功率:上升时间:tr=τ(1Ciss1)= (12)忽略三极管Q1饱和导通管压降,MOSFET管关断过程的等效电路如图4。
关断过程即可看作零输入响应过程,栅极电压U1,主要元件依然是R1,Ciss基本是开通的逆过程,因此,变压器输出电流有效值[4]:(13)式中,I—变压器输出电流有效值,A;f—驱动信号频率,Hz变压器功率:(14)通过分析,式(12)可知,减少上升时间tr的办法是减少R1,但式(13)(14)表明,代价是增大了输出电流有效值和变压器功率;提高频率和驱动电压将导致电流有效值和变压器功率增加。
线路分布参数包括变压器漏感,内阻r,以及导线引起的寄生电感等,随着工作频率提高,分布参数影响逐渐明显。
相对于内阻r,分布电感对动特性影响更为显著,考虑变压器漏感和线路杂散电感Ls后MOSFET管开通过程的等效电路如图5。
系统时域方程:(15)传递函数:(16)特征方程:LsCiss·S2+R1Ciss·s+1=0 (17)特征方程根:式(18),对于阶跃输入[5](18)1)时,系统临界振荡。
此时。
(19)2)时,系统振荡收敛。
此时。
(20)此时,自然频率: (21)阻尼比:(22)阻尼角:(23)(24)3)时,系统不振荡。
此时,(25)理想情况下, Ls=0,系统即退化成图3所示的一阶系统。
试验:要求设计驱动变压器,变比1:1,驱动电压12V,开关频率30kHz,MOSFET管型号IXTK15P,参数:trr=150ns;Ciss=7000pF;Qg=240nC,3只并联使用,此时,Ciss=21000pF。
栅极电路如图2。
电路开通动态分析:式(6),时间常数τ≈R1Ciss=10×21000×10=×10s;式(7),栅极电压:-12-7式(10),栅极串联电阻R1电流:式(11),电路瞬时功率:式(12),上升时间:tr=τ=×10-7s 开通瞬态过程(0~1μs)仿真结果如图6:驱动变压器设计参数:式(13),变压器输出电流有效值:式(14),变压器功率: P=I·U1=×12=式(19),系统临界振荡的变压器漏感:Ls==×21000×10-12×102=×10-7H=μH为了说明变压器漏感和线路杂散电感Ls对驱动的动态过程的影响,针对本设计,根据式(21)-(24),对不同Ls值进行开通过程(0~5μs)仿真,结果如图7。
当变压器漏感以及分布电感Ls超过临界值时,系统振荡。
如果Ls过大,一方面会使得上升时间延迟,另一方面,栅-源极间电压超调量过大,可能将会引起MOSFET管开通过程不稳定,甚至危及管子安全。
因此,期望Ls小些好,所以,尽量减少变压器漏感和引线长度。
驱动变压器功率、电流都很小,在工程设计中,考虑留下余量,应该取大一些磁芯,这样做的另一个好处是,减少了变压器匝数,减少漏感量。
为了进一步减少漏感,初、次级绕组导线并行绕制。
此外,考虑到初次级会产生很高的电位差,应保证初次级绕组导线足够的绝缘强度。
设计的驱动变压器:磁芯PC44 EPC13,初级匝数26,次级匝数26,磁感应强度,漏感μH,外形尺寸××7。
实验表明,驱动变压器工作稳定可靠,损耗低,驱动波形上升沿、下降沿陡峭,无过冲现象,与仿真结果接近,满足设计要求。
驱动变压器输出驱动波形如图8。
4 结论1)驱动电路的任务就是针对MOSFET管开通、关断过程中的寄生电容进行充放电。
驱动变压器是常用的磁耦元件,起到传输驱动信号和功率的作用;2)为了加速开通,减少损耗,对驱动电路的基本要求是内阻要小,但代价是增大了驱动变压器输出电流和功率;3)驱动变压器输出电流和功率还与开关频率和驱动电压有关,并随着频率提高或电压提高而增大。
4)为了驱动过程快速、稳定、安全可靠,抑制高频振荡,尽量减少变压器漏感和引线长度。
[导读]摘要:对具有驱动变压器的功率MOSFET管驱动电路的动态过程进行了分析,推导了驱动变压器设计参数的计算方法,定量分析了变压器漏感和电路杂散电感对开通过程的影响,并通过仿真和试验证了这套计算方法的正确性。
1 引言作为开关电源的开关器件,功率MOSFET管具有开关速度快、工作频率高的特点,适用于高频开关电路。
此外,在并联使用时,于MOSFET管具有正温度系数,可以自动均流,无需均流电路,方便扩流,这也是目前其他功率开关器件不可替代的优点[1]。
为了加速开通,减少损耗,对MOSFET管的驱动电路的基本要求是内阻要小,驱动电压尽量高;为了加速关断,应给输入电容提供低阻放电通道;为了抑制高频振荡,栅极引线尽量短,减少线路分布参数;为了防止静电感应导致栅极电压上升引起误导通,栅极不允许开路,大功率MOSFET管截止时,栅极最好施加负电压[2]。
MOSFET管的驱动电路有多种形式,可以用TTL电平直接驱动,但更多采用隔离驱动,在驱动信号输出端与MOSFET 管栅极之间用光耦或磁耦实现与主电路电隔离。
驱动变压器是常用的磁耦元件,起到传输驱动信号和功率的作用。
设计合理的驱动变压器,不仅可以提高MOSFET 管开关性能,而且体积小、重量轻,成本低。
2 MOSFET管内部电容与变压器驱动栅极电路内部电容MOSFET管内部电容,也称极间电容,是栅极、源极、漏极之间的寄生电容。
开关电源最常用N沟道增强型MOSFET 管[3],内部电容分别为:栅-源极间电容Cgs,栅-漏极间电容Cgd,漏-源极间电容Cds,如图1[1,3]。
与漏-源短路条件下小信号输入电容Ciss的关系: C iss=Cgs+Cgd(1)与栅-源短路条件下小信号输出电容Coss的关系: C oss=Cds+Cgd(2)与小信号反向转换电容Crss的关系: Crss=Cgd(3)驱动电路的任务就是针对MOSFET管开通、关断过程中的寄生电容进行充放电。
需要说明的是,内部电容并非常数,会随着开通、关断过程中极间电压的变化而变化,使得开通、关断的动态过程比较复杂[3],但是,对于栅极驱动,主要考虑上升、下降时间内的驱动波形,可以把Ciss看做常数进行分析。
MOSFET管变压器驱动栅极电路图2为变压器驱动栅极电路,是驱动电路的最后部分。
变压器T1提供驱动信号,经保护二极管D1、栅极串联电阻R1向栅极输入电容Ciss充电,当栅-源极间电压Vgs大于门限开启电压VTh,MOSFET管导通,进而进入饱和区,完成开通过程;当变压器驱动信号低电平时,三极管Q1导通,栅极电容的电荷迅速通过R1,Q1构成的闭合回路释放,达到快速关断的目的。
电阻R3防止栅极开路,稳压管D2限制信号幅度不能超过栅-源击穿电压,起到保护作用。
3 变压器设计与试验为了简化计算,将变压器视为方波脉冲电压源,MOSFET 管开通过程的等效电路如图3。
开通过程就是零状态响应过程,三要素[4,5]:初始于值R3u>ciss(。
0稳)态=值0;((45) )>R1式中,U1—变压器输出电压,V 时间常数τ暂态过程:栅极电压:=(R1//R2)×Ciss≈R1Ciss; (6)(7)栅极电流:R3(8)栅极电阻电流:i1(t)≈0 (9)栅极串联电阻R1电流:(10)电路瞬时功率:上升时间:tr=τ(11Ciss1)= (12)忽略三极管Q1饱和导通管压降,MOSFET管关断过程的等效电路如图4。