淺談MOSFET的驅(qū)動(dòng)及吸收電路|詳細(xì)解析-KIA MOS管

MOSFET的驅(qū)動(dòng)及吸收電路

絕緣柵型電力場(chǎng)效應(yīng)管(電力MOSFET)是一種多數(shù)載流子導(dǎo)電的電壓控制單級(jí)型晶體管。具有工作頻率高，開關(guān)速度快,以及驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單等特性,常用于小功率的開關(guān)電源等電路中。本文介紹了MOSFET的開關(guān)特性驅(qū)動(dòng)要求,重點(diǎn)講述了吸收電路的應(yīng)用,可有效保護(hù)MOSFET并減小開關(guān)噪聲。

電力MOSFET的開關(guān)特性

MOSFET等效電路模型,包括Rg，Lg,即封裝端到實(shí)際的柵極線路電阻和電感,輸入電容(Ciss)、跨接電容(Crss)、輸出電容(Coss )分別為:Ciss=Cgs+Cgd ,Crss=Cgd ,Coss=Cds+Cgd。

MOSFET的開關(guān)過程中會(huì)產(chǎn)生過電壓,包括換相過電壓和關(guān)斷過電壓，兩者均是由于線路電感中的電流迅速下降, 產(chǎn)生較大di/dt,致使管子兩端產(chǎn)生過點(diǎn)壓。

換相過電壓主要由于MOSFET及與其反并聯(lián)的續(xù)流二極管在換相結(jié)束后不能立刻恢復(fù)阻斷能力,有較大的反相電流流過,使殘存的載流子恢復(fù), 而當(dāng)其恢復(fù)了阻斷能力時(shí),反向電流急劇減小,有電流的突變。

關(guān)斷過電壓主要是管子在較高頻下工作,當(dāng)器件關(guān)斷時(shí),正向電流迅速降低,有電流的突變。(如圖1所示,在開關(guān)的過程中,漏極電壓有很大尖峰噪聲。)

MOSFET，驅(qū)動(dòng)，吸收電路

電力MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路

電力MOSFET是電壓驅(qū)動(dòng)器件,其柵源之間有數(shù)千皮法的電容(Cgs) ,柵極電壓的高低直接影響著MOSFET的通態(tài)壓降及開關(guān)性能。柵壓過低。通態(tài)損耗增大,開通時(shí)間長(zhǎng);柵壓增高。開通時(shí)間減小,損耗減小,但關(guān)斷時(shí)間增加,電路故障時(shí)的短路電流增大。

且隨著柵壓的增高,柵壓噪聲容限降低,容易造成柵極擊穿。故在一般頻率下，柵極驅(qū)動(dòng)電壓為12-15V。而關(guān)斷時(shí)施加一定幅值的負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓有利于減小關(guān)斷時(shí)間和損耗,一般為-5V-15V。

為了減小寄生振蕩,可在柵極串入一只低阻抗電阻,一般為十幾Ω。如果柵源阻抗過高,當(dāng)漏源電壓突變時(shí)可能造成柵源電壓尖峰電壓,可以在柵源間并接阻尼電阻,一般為十幾KΩ,或并接約20V的齊納二極管。

在MOSFET的柵極加方波,由于有輸入電容的充放電過程,柵極電壓呈梯形波。方波的上升沿，Ugs呈指數(shù)增長(zhǎng),當(dāng)Ugs大于開啟電壓,開始出現(xiàn)漏極電流,MOSFET導(dǎo)通。方波沿指數(shù)曲線下降,當(dāng)Ugs下降到Ugsp時(shí),漏極電流減小,MOSFET關(guān)斷。

因此要快速建立合適的驅(qū)動(dòng)電壓，其驅(qū)動(dòng)電路需保證:驅(qū)動(dòng)電路要有較小的輸出電阻;要有足夠大的柵源驅(qū)動(dòng)電壓;足夠的驅(qū)動(dòng)電流;為減小寄生震蕩，可以再柵極串入一只低值電阻，阻值隨被驅(qū)動(dòng)器件電流額定值的增大而減小;觸發(fā)脈沖的前后沿要陡峭;關(guān)斷時(shí)可施加一定幅值的負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓。