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详解MOSFET的驱动技术及应用免费猫

发布时间:2020-02-17 13:01:46 阅读: 来源:冰枕厂家

详解MOSFET的驱动技术及应用

当然以上都是示意图,没有完整的外围电路,但是外围其实很简单,参考datasheet即可。

自举电容主要在于其大小,该电容在充电之后,就要对MOS的结电容充电,如果驱动电路上有其他功耗器件,也是该电容供电的。所以要求该电容足够大,在提供电荷之后,电容上的电压下跌最好不要超过原先值的10%,这样才能保证驱动电压。但是也不用太大,太大的电容会导致二极管在充电的时候,冲击电流过大。

对于二极管,由于平均电流不会太大,只要保证是快速二极管。当然,当自举电压比较低的时候,这个二极管的正向压降,尽量选小的。

电容没什么,磁片电容,几百n就可以了。但是二极管,要超快的,而且耐压要够。电流不用太大,1A足够。

隔离驱动。当控制和MOS处于电气隔离状态下,自举驱动就无法胜任了,那么就需要隔离驱动了。下面来讨论隔离驱动中最常用的,变压器隔离驱动。

看个最简单的隔离驱动电路,被驱动的对象是Q1。

%%%%%%%%%%21 其实MOS只是作为开关管,需要注意的是电机是感性器件,还有电机启动时候的冲击电流。还有堵转时候的的启动电流。

驱动源参数为12V ,100KHz, D=0.5。

驱动变压器电感量为200uH,匝比为1:1。

%%%%%%%%%%22 红色波形为驱动源V1的输出,绿色为Q1的G级波形。可以看到,Q1-G的波形为具有正负电压的方波,幅值6V了。

为什么驱动电压会下降呢,是因为V1的电压直流分量,完全被C1阻挡了。所以C1也称为隔直电容。

下图为C1上的电压。

%%%%%%%%%%23 其平均电压为6V,但是峰峰值,却有2V,显然C1不够大,导致驱动信号最终不够平。那么把C1变为470n。Q1-G的电压波形就变成如下:

%%%%%%%%%%24 驱动电压变得平缓了些。如果把驱动变压器的电感量增加到500uH。驱动信号就如下图:

%%%%%%%%%%25 驱动信号显得更为平缓。

从这里可以看到,这种驱动,有个明显的特点,就是驱动电平,最终到达MOS的时候,电压幅度减小了,具体减小多少呢,应该是D*V,D为占空比,那么如果D很大的话,驱动电压就会变得很小,如下图,D=0.9

%%%%%%%%%%26 发现驱动到达MOS的时候,正压不到2V了。显然这种驱动不适合占空比大的情况。

从上面可以看到,在驱动工作的时候,其实C1上面始终有一个电压存在,电压平均值为V*D,也就是说这个电容存储着一定的能量。那么这个能量的存在,会带来什么问题呢?

下面模拟驱动突然掉电的情况:

%%%%%%%%%%27 可见,在驱动突然关掉之后,C1上的能量,会引起驱动变的电感,C1以及mos的结电容之间的谐振。如果这个谐振电压足够高的话,就会触发MOS,对可靠性带来危害。

那么如何来降低这个震荡呢,在GS上并个电阻,下图是并了1K电阻之后波形:

%%%%%%%%%%28 但是这个电阻会给驱动带来额外的损耗。

如何传递大占空比的驱动:

看一个简单的驱动电路。

%%%%%%%%%%29 当D=0.9的时候

%%%%%%%%%%30 红色波形为驱动源输出,绿色为到达MOS的波形。基本保持了驱动源的波形。

同样,这个电路在驱动掉电的时候,比如关机,也会出现震荡。

%%%%%%%%%%31 而且似乎这个问题比上面的电路还严重。

下面尝试降低这个震荡,首先把R5改为1K

%%%%%%%%%%32 确实有改善,但问题还是严重,继续在C2上并一个1K的电阻。

%%%%%%%%%%33 绿色的波形,确实更改善了一些,但是问题还是存在。这是个可靠性的隐患。

对于这个问题如何解决呢?可以采用soft stop的方式来关机。soft stop其实就是soft start的反过程,就是在关机的时候,让驱动占空比从大往小变化,直到关机。很多IC已经集成了该功能。

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