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[资料分享] 电源设计经验之MOS管驱动电路

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发表于 2018-4-7 18:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
      在使用MOSFET设计开关电源时,大部分人都会考虑MOSFET的导通电阻、最大电压、最大电流。但很多时候也仅仅考虑了这些因素,这样的电路也许可以正常工作,但并不是一个好的设计方案。更细致的,MOSFET还应考虑本身寄生的参数。对一个确定的MOSFET,其驱动电路,驱动脚输出的峰值电流,上升速率等,都会影响MOSFET的开关性能。
当电源IC与MOS管选定之后,选择合适的驱动电路来连接电源IC与MOS管就显得尤其重要了。
一个好的MOSFET驱动电路有以下几点要求:
     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。
开关导通期间驱动电路能保证MOSFET栅源极间电压保持稳定且可靠导通。
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。
驱动电路结构简单可靠、损耗小。
根据情况施加隔离。

下面介绍几个模块电源中常用的MOSFET驱动电路。
1、电源IC直接驱动MOSFET
360截图20180407175650171.jpg
图1 IC直接驱动MOSFET
      电源IC直接驱动是我们最常用的驱动方式,同时也是最简单的驱动方式,使用这种驱动方式,应该注意几个参数以及这些参数的影响。第一,查看一下电源IC手册,其最大驱动峰值电流,因为不同芯片,驱动能力很多时候是不一样的。第二,了解一下MOSFET的寄生电容,如图1中C1、C2的值。如果C1、C2的值比较大,MOS管导通的需要的能量就比较大,如果电源IC没有比较大的驱动峰值电流,那么管子导通的速度就比较慢。如果驱动能力不足,上升沿可能出现高频振荡,即使把图 1中Rg减小,也不能解决问题!IC驱动能力、MOS寄生电容大小、MOS管开关速度等因素,都影响驱动电阻阻值的选择,所以Rg并不能无限减小。
2、电源IC驱动能力不足时
     如果选择MOS管寄生电容比较大,电源IC内部的驱动能力又不足时,需要在驱动电路上增强驱动能力,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。
360截图20180407175819508.jpg
图2图腾柱驱动MOS
     这种驱动电路作用在于,提升电流提供能力,迅速完成对于栅极输入电容电荷的充电过程。这种拓扑增加了导通所需要的时间,但是减少了关断时间,开关管能快速开通且避免上升沿的高频振荡。
3、驱动电路加速MOS管关断时间
360截图20180407175929512.jpg
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栅源极间电容电压快速泄放,保证开关管能快速关断。为使栅源极间电容电压的快速泄放,常在驱动电阻上并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。这使关断时间减小,同时减小关断时的损耗。Rg2是防止关断的时电流过大,把电源IC给烧掉。
360截图20180407180100695.jpg
图4改进型加速MOS关断
    在第二点介绍的图腾柱电路也有加快关断作用。当电源IC的驱动能力足够时,对图 2中电路改进可以加速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容电压是比较常见的。如果Q1的发射极没有电阻,当PNP三极管导通时,栅源极间电容短接,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荷泄放时电流不经过电源IC,提高了可靠性。
4、驱动电路加速MOS管关断时间
360截图20180407180241204.jpg
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,有时为了满足安全隔离也使用变压器驱动。其中R1目的是抑制PCB板上寄生的电感与C1形成LC振荡,C1的目的是隔开直流,通过交流,同时也能防止磁芯饱和。
      除了以上驱动电路之外,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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一粒金砂(中级)

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发表于 2018-5-10 15:58 | 显示全部楼层
谢谢,很有帮助,问两个问题
:图二中这句话
“ 这种驱动电路作用在于,提升电流提供能力,迅速完成对于栅极输入电容电荷的充电过程。这种拓扑增加了导通所需要的时间,但是减少了关断时间,开关管能快速开通且避免上升沿的高频振荡。”
迅速完成对于栅极输入电容电荷的充电过程,应该是加快导通时间吧?是因为 三极管导通时间+MOS导通时间,导致整个导通时间变长吗?
图中R1,R2的作用
当MOS截止时,R1,R2下拉,使电位确定?(如果是这样R1可以直接接地)
R2的作用是什么呢?

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和MOSFET的Qgs有关,相对图1的驱动能力不足的电源IC驱动,用图腾柱时,栅极的电阻就选的相对小了,栅极输入电阻极大,使得驱动电路必须以非常大的电流去给栅极电容充电和放电。当脉冲频率非常高时,这个电容所造成的  详情 回复 发表于 2018-5-10 22:04


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 楼主| 发表于 2018-5-10 22:04 | 显示全部楼层
程序会不会 发表于 2018-5-10 15:58
谢谢,很有帮助,问两个问题
:图二中这句话
“ 这种驱动电路作用在于,提升电流提供能力,迅速完成对于 ...

和MOSFET的Qgs有关,相对图1的驱动能力不足的电源IC驱动,用图腾柱时,栅极的电阻就选的相对小了,栅极输入电阻极大,使得驱动电路必须以非常大的电流去给栅极电容充电和放电。当脉冲频率非常高时,这个电容所造成的影响会非常突出
R1防止G极残余电压误导通,R2限流

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谢谢,我还是不明白为什么“增加了导通所需要的时间”  详情 回复 发表于 2018-5-11 10:54


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发表于 2018-5-11 10:54 | 显示全部楼层
qwqwqw2088 发表于 2018-5-10 22:04
和MOSFET的Qgs有关,相对图1的驱动能力不足的电源IC驱动,用图腾柱时,栅极的电阻就选的相对小了,栅极输 ...

谢谢,我还是不明白为什么“增加了导通所需要的时间”

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本来是大一点的电阻,比如30欧刚好,因为IC的驱动能力不足,加图腾柱驱动,同时用小一点的电阻,增加了导通所需要的时间,图腾柱增加了驱动能力  详情 回复 发表于 2018-5-11 18:33


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 楼主| 发表于 2018-5-11 18:33 | 显示全部楼层
程序会不会 发表于 2018-5-11 10:54
谢谢,我还是不明白为什么“增加了导通所需要的时间”

本来是大一点的电阻,比如30欧刚好,因为IC的驱动能力不足,加图腾柱驱动,同时用小一点的电阻,增加了导通所需要的时间,图腾柱增加了驱动能力


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一粒金砂(高级)

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发表于 2018-9-17 15:03 | 显示全部楼层
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一粒金砂(高级)

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发表于 2018-9-17 15:05 | 显示全部楼层
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大神你好,我现在想做一个5W的驱动电路,用来驱动一个5W的激光灯灯芯,,这类的驱动电路和MOS管驱动电路有什么大不同么(附录图片为灯芯参数)

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说的很乱 驱动电路可能包含MOS驱动 MOS管驱动就是开关管而已 看发的激光灯参数应该是恒流2A的电源 可以找一下恒流2A,输出电压在2.2-2.5V的电源方案  详情 回复 发表于 2018-9-17 20:14


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 楼主| 发表于 2018-9-17 20:14 | 显示全部楼层
xxhhzz 发表于 2018-9-17 15:05
大神你好,我现在想做一个5W的驱动电路,用来驱动一个5W的激光灯灯芯,,这类的驱动电路和MOS管驱动电路 ...

说的很乱
驱动电路可能包含MOS驱动
MOS管驱动就是开关管而已
看发的激光灯参数应该是恒流2A的电源
可以找一下恒流2A,输出电压在2.2-2.5V的电源方案


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 楼主| 发表于 2018-9-17 20:23 | 显示全部楼层
借鉴用LED恒流驱动方案就行
建议到TI 官网的webench或,有在线设计平台输入输出参数,会帮你设计一些参考方案
按照方案自己做做试验

楼主的问‘“驱动电路和MOS管驱动电路有什么不同”
知道这些不同该怎么着,没用


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禁止发言

发表于 2018-9-18 14:18 | 显示全部楼层
需要电源IC和MOS的可以致电15014043136,专业从事电源IC十余年。


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