150W级功率MOSFET的门驱动电路

　　作为高速的开关器件，功率MOSFET比较被注目。要充分地使用它，就必须非常清楚其门驱动电路。

　　功率MOSFET在苴流～低速开关用途上，与以往的场效应品体管相比易于驱动是其的特色．但如要在高频时实现高速开关动作，则因门输入阻抗低而非常困难，教科书卜提到过功率MOSFET的输人阻抗极高，但那是有适用条件的．

　　图1是用于测试功率MOSFET(2SK1379)的开关特性的电路．试验中使用的2SK1379(东芝)是60V、50A，漏极损耗150W,gm＝25～35S的功率开关器件．注意其输入电容Cis＝36OOpF、反馈电容Crs＝10O0pF 使用此FET，研究其门极上直接串联连接的电阻RG对特性带来的影响。

　　MOSFET实质上是高速开关器件，受到输入输出问的耦合、配线等的寄生电感的影响，具有动作不易稳定的性质。因此，门极电阻RG的插人不可缺少，随着RG的提高，开关的时间变慢。那是因为存在门输入电流对门输入电容Cis进行充放电的时间常数。越高速的开关，越需要大的闸输入电流．

　　图1 150W功率MOSFET开关特性测定电路

　　一方面，OFF开关时，如果不将门极储蓄的电荷引人到驱动侧，就不能OFF。

　　实验电路中测定门电流时用电流探头夹紧(带域幅度DC～50MHz)。为了观测门极端子流过的电流I，而插入。负载电阻RL以50V、10A开关，RL＝Vo/Io＝5Ω(4个20Ω并联)。

　　图2是通过RG＝50Ω，将5Vp-p、45μs的脉冲进行开关时的输出波形V。和门极输人电流IG的波形。

　　图2 由2SK1379组成的开关----输出电压波形和栅极电流波形

　　门极电流的峰值略小于40mA，IG≈0的时间为5μs。

　　输出波形的下降时间略小于1μs，上升时间几乎相同。另外，开关OFF时，也流过40mA的门极电流(电流方向相反)。驱动电路消耗的电力是此电流波形的积分值，高频时也不能忽视驱动电路的电力。

　　这里RG＝100Ω时的上升、下降时问为1.8μs、2μs,IG＝25mA(峰值)RG＝200Ω H时为3.1μs 、3.2μs、,IG=15mAPEAK,如果减少峰值电流，则开关特性会变差．

　　图3是RG＝600Ω时的波形。输出电压波形也不理想，一方面，由于门极申流波形虽然减少到7.5mAPEAK, 但电流流过的时间(时间常数)变长．输出波形OFF时的阻尼振荡现象少，所以只能适用于低速开关。

　　图3 由2SK1379组成的开关…输出电压波形和栅极电流波形(RG=600Ω)

　　综上所述，实现高速开关时．需耍驱动电路的输出电流大(是推挽的射极跟随器)上升时间及下降时间短的驱动波形．