MOSFET的驱动

我们下面讲解 MOSFET 的驱动

位于书本的 5.1.6 节

对于 MOSFET 的驱动初学者

特别容易走两个极端

第一就是想当然地认为

自己用的这个 MOSFET 处于良好的开关状态

它的开关波形

完美的就跟你给的控制信号一样

实际上不会是这样的

那么另一个极端就是不管什么情况

有没有需要

我都去找最贵最好的专用驱动

去驱动 MOSFET

而不知道为什么

我们考察任何电子开关的驱动能力是否足够

最简单的办法就搭建一个测试电路

那么驱动给到控制极

我们去观测示波器

观测栅极控制极和我的漏极电压

如果它是良好驱动

他们两个都应该是类似方波

那么驱动 MOSFET 多大的电流够了呢

这个不仅与

你用的这个 MOSFET 多大本身有关

还跟电路的开关频率是有关系的

我们仿真的时候

我们一开始是选开关频率 1MHz

驱动内阻我们选 200Ω

那么我们可以看到

在开关频率 1MHz 的时候，内阻200欧

我的电流 ID 都没有上升到最大

完全开通以后 ID 应该是 100mA

只上升到不到 70mA 就开始下降了

这说明我们的开关根本就没有完全导通

那么在这些地方就形成了极大的损耗

我们开关频率仍为 1MHz

但是我们把栅极电阻降到 10Ω

我们来看我们的电流

基本上看起来可以认为是方波

但是这时候你已经发现

关断电流有明显的拖尾

占整个周期都是可以比拟的

这说明即使我驱动电流极大

开关频率也是有上限的

那么值得指出的是

几乎任何电子开关

它的关断时间都明显大于开通时间

这我们可以这么理解

灭火永远比放火要难

就说考察性能

我们更多的要放在可靠关断

我们来看我们将开关频率降到 100kHz

驱动电阻我们改为高内阻，之前的 200Ω

我们可以看到现在的电流波形

可以认为是方波

这个驱动就基本认为可用

如果不考虑损耗

因为开关慢肯定有点损耗

但是对于我的周期来说是可以比拟的

我们还可以注意到

对于控制电压

会形成明显的密勒平台

也就是说一个好的驱动

我们应当能观测到

驱动电压上升到门限电压

形成密勒平台再继续电压上升的过程

也应该能观测到电压降到密勒平台

然后发生关断的这么一个过程

那么驱动的其他注意事项

栅极驱动电压一般会在 ±15V 之间

太大、太小都不好

如果太小

驱动电压不足以完全开通 MOSFET

那 MOSFET 会等效一个阻值很大的电阻

会发热损坏

驱动提供负压可以帮助迅速关断 MOSFET

但是无论是驱动正压还是负压

都是不能超过 ±20V 的

这个电压会击穿栅极之间的二氧化硅

本课小结

MOSFET 的驱动测试方案

给一个方波信号

带内阻的方波信号驱动栅极

我们观测栅极电压和漏极电压长得怎么样

通过测试我们发现

开关频率越高

我们所需要的驱动电流就越大

这是很正常的

因为驱动实际上是

对栅极寄生电容进行充放电

你充放电速度越快

当然电流就需要越大

我们下面讲解 MOSFET 的驱动

位于书本的 5.1.6 节

对于 MOSFET 的驱动初学者

特别容易走两个极端

第一就是想当然地认为

自己用的这个 MOSFET 处于良好的开关状态

它的开关波形

完美的就跟你给的控制信号一样

实际上不会是这样的

那么另一个极端就是不管什么情况

有没有需要

我都去找最贵最好的专用驱动

去驱动 MOSFET

而不知道为什么

我们考察任何电子开关的驱动能力是否足够

最简单的办法就搭建一个测试电路

那么驱动给到控制极

我们去观测示波器

观测栅极控制极和我的漏极电压

如果它是良好驱动

他们两个都应该是类似方波

那么驱动 MOSFET 多大的电流够了呢

这个不仅与

你用的这个 MOSFET 多大本身有关

还跟电路的开关频率是有关系的

我们仿真的时候

我们一开始是选开关频率 1MHz

驱动内阻我们选 200Ω

那么我们可以看到

在开关频率 1MHz 的时候，内阻200欧

我的电流 ID 都没有上升到最大

完全开通以后 ID 应该是 100mA

只上升到不到 70mA 就开始下降了

这说明我们的开关根本就没有完全导通

那么在这些地方就形成了极大的损耗

我们开关频率仍为 1MHz

但是我们把栅极电阻降到 10Ω

我们来看我们的电流

基本上看起来可以认为是方波

但是这时候你已经发现

关断电流有明显的拖尾

占整个周期都是可以比拟的

这说明即使我驱动电流极大

开关频率也是有上限的

那么值得指出的是

几乎任何电子开关

它的关断时间都明显大于开通时间

这我们可以这么理解

灭火永远比放火要难

就说考察性能

我们更多的要放在可靠关断

我们来看我们将开关频率降到 100kHz

驱动电阻我们改为高内阻，之前的 200Ω

我们可以看到现在的电流波形

可以认为是方波

这个驱动就基本认为可用

如果不考虑损耗

因为开关慢肯定有点损耗

但是对于我的周期来说是可以比拟的

我们还可以注意到

对于控制电压

会形成明显的密勒平台

也就是说一个好的驱动

我们应当能观测到

驱动电压上升到门限电压

形成密勒平台再继续电压上升的过程

也应该能观测到电压降到密勒平台

然后发生关断的这么一个过程

那么驱动的其他注意事项

栅极驱动电压一般会在 ±15V 之间

太大、太小都不好

如果太小

驱动电压不足以完全开通 MOSFET

那 MOSFET 会等效一个阻值很大的电阻

会发热损坏

驱动提供负压可以帮助迅速关断 MOSFET

但是无论是驱动正压还是负压

都是不能超过 ±20V 的

这个电压会击穿栅极之间的二氧化硅

本课小结

MOSFET 的驱动测试方案

给一个方波信号

带内阻的方波信号驱动栅极

我们观测栅极电压和漏极电压长得怎么样

通过测试我们发现

开关频率越高

我们所需要的驱动电流就越大

这是很正常的

因为驱动实际上是

对栅极寄生电容进行充放电

你充放电速度越快

当然电流就需要越大