晶体管：MOSFET技术详解（二）

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MOSFET作为开关管的主要优点：

开关速度快。作为低压开关器件用的MOSFET，开关时间为10us左右；作为高压开关器件的MOSFET，开关时间在100us左右。

MOSFET适用于高频开关，可提高开关稳压电源的工作频率，减少元器件的损耗、体积和重量。

输入阻抗高，MOSFET的栅极是用二氧化硅做的电介质的绝缘。

MOSFET不存在热电二次击穿的现象，从而使其安全工作区增大。安全工作区仅由额定电流、额定击穿电压和额定功率来决定。

MOSFET对驱动电路的要求

MOSFET用于高频（＞100kHz）开关时，必须考虑高频工作时产生的问题，如寄生振荡。为防止寄生振荡，必须重点注意：

MOSFET的栅极引线应可能的短，或者靠近栅极处串联一个小电阻来抑制寄生振荡。

由于MOSFET的输入阻抗很高，要求驱动电路的输出阻抗低一些，以防止正反馈引起的振荡。

栅极驱动最大驱动电压应考虑寄生电感引起的电压尖峰问题，应使得电压尖峰尽量减低，采取对栅极保护措施。

MOSFET的驱动电路分类

低端驱动

所谓低端驱动，就是驱动电路的参考地，就是MOS的S端。

MOSFET高边驱动

很多情况下，MOSFET的S极并不是IC的参考地，比如BUCK电路中的开关管，全桥电路上桥臂开关管等；

自举电路

自举驱动电路，利用自举电路，自动抬升供电电压，自举的驱动芯片种类很多，但是需要注意其耐压。

对于二极管整流的buck，自举驱动需要注意的问题，在轻载的时候，该点电压有可能无法降至很低，导致自举电容无法充电，如下：

所以需要增加额外的放电电路，来拉低phase点电压，保证空载和轻载的时候，自举电容能充上电。如下：

脉冲变压器隔离驱动MOSFET

脉冲式变压器隔离驱动基本电路如上图所示，但是实际应用时，存在很多问题。其中一个缺点：对脉冲的宽度有较严格的限制。如果控制信号脉冲信号过宽，变压器原边绕组因其磁饱和效应，会产生电流突增的情况，可能使脉冲变压器烧毁；而脉冲宽度过窄时，脉冲间隔相应变长，变压器中存储的能量不能保持足够的磁化电流来驱动MOSFET可靠关断。

为解决上述问题，可以采用如下电路：

脉冲变压器另外一个关键问题：变压器的复位问题。

如上图，比较常用是利用隔直电容来复位，但是需要注意的是，采用隔直电容之后，有可能变压器传递的电压幅度和占空比有关。

隔直电容也会带来其他问题，如下图所示：

由于隔直电容会存储能量，所以在驱动消失之后，隔直电容会和变压器产生谐振，导致驱动电路传递错误的驱动信号。为了降低这个问题的影响，可以利用电阻来阻尼这个震荡。

对具有隔直电容的驱动电路，有些IC会植入soft-stop的功能，在关机时，让驱动的占空比逐渐降低为0；如下图。

光电耦合器隔离驱动MOSFET

光耦的选用，一般注意以下两点：
（1） 选用共模抑制比高的器件；光耦的共模抑制能力很强，但在电源电压较高时，应选用共模抑制能力更强的器件。

（2） 光耦的响应时间比MOSFET长，MOSFET的响应时间在100ns以下，而普通光耦响应时间很长。一般光耦的发光二极管-硅光电三极管型的响应时间为几us；所以，在选择光耦时，应该选择高速光电耦合器。

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weiwei4

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