电源设计小贴士42:可替代集成MOSFET的分立器件

时间:2012-04-26

  在电源设计中,工程师通常会面临控制IC驱动电流不足的问题,或者面临由于栅极驱动损耗导致控制IC功耗过大的问题。为缓解这一问题,工程师通常会采用外部驱动器。半导体厂商(包括TI在内)拥有现成的MOSFET集成电路驱动器解决方案,但这通常不是成本的解决方案。通常会选择价值几美分的分立器件。

图1 简单的缓冲器可驱动2Amps以上的电流

图1 简单的缓冲器可驱动2Amps以上的电流。

  图1中的示意图显示了一个NPN/PNP发射跟随器对,其可用于缓冲控制IC的输出。这可能会增加控制器的驱动能力并将驱动损耗转移至外部组件。许多人都认为该特殊电路无法提供足够的驱动电流。

  如图2 hfe曲线所示,通常厂商都不会为这些低电流器件提供高于0.5A的电流。但是,该电路可提供大大高于0.5A的电流驱动,如图1中的波形所示。就该波形而言,缓冲器由一个50Ω源驱动,负载为一个与1Ω电阻串联的0.01 uF电容。该线迹显示了1Ω电阻两端的电压,因此每段接线柱上的电流为2A.该数字还显示MMBT2222A可以提供大约3A的电流,MMBT3906吸收2A的电流。

  事实上,晶体管将与其组件进行配对(MMBT3904用于3906,MMBT2907用于2222)。这两个不同的配对仅用于比较。这些器件还具有更高的电流和更高的hfe, 如FMMT618/718对,其在6A电流时具有100 的hfe(请参见图2)。与集成驱动器不同,分立器件是更低成本的解决方案,且有更高的散热和电流性能。

图2 诸如FMMT618的更高电流驱动器可增强驱动能力

图2 诸如FMMT618的更高电流驱动器可增强驱动能力(:MMBT3904/:FMMT618)。

  图3显示了一款可使您跨越隔离边界的简单缓冲器变量情况。一个信号电平变压器由一个对称双极驱动信号来驱动。变压器次级绕组用于生成缓冲器电力并为缓冲器提供输入信号。二极管D1和D2对来自变压器的电压进行调整,而晶体管Q1和Q2则用于缓冲变压器输出阻抗以提供大电流脉冲,从而对连接输出端的FET进行充电和放电。该电路效率极高且具有50%的占空比输入(请参见图3中较低的驱动信号),因为其将驱动FET栅极为负并可提供快速开关,从而化开关损耗。这非常适用于相移全桥接转换器。

  如果您打算使用一个小于50%的上方驱动波形(请参见图3),那么就要使用缓冲变压器。这样做有助于避免由于转换振铃引起的任意开启EFT.低电平到零的转换可能会引起漏电感和次级电容,从而引发振铃并在变压器外部产生一个正电压。

图3 利用几个部件您就可以构建一款独立驱动器

图3 利用几个部件您就可以构建一款独立驱动器

  总之,分立器件可以帮助您节约成本。价值大约0.04美元的分立器件可以将驱动器IC成本降低10倍。分立驱动器可提供超过2A的电流并且可以使您从控制IC中获得电力。此外,该器件还可去除控制IC中的高开关电流,从而提高稳压和噪声性能。

  下次我们将继续讨论简单的FET栅极驱动电路及同步整流器电路,敬请期待。

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