一文详解MOSFET驱动技术

时间：2019-07-23

　　MOSFET简介
　　■MOSFET的全称为：metal oxide semiconductor field-effect transistor，中文通常称之为，金属-氧化层-半导体-场效晶体管.
　　■MOSFET早出现在大概上世纪60年代，首先出现在模拟电路的应用。
　　■功率MOSFET在上世纪80年代开始兴起，在如今电力电子功率器件中，无疑成为了重要的主角器件。
　　MOSFET的一些主要参数
　　■耐压：通常所说的VDS，或者说是击穿电压。那么一般MOS厂家是如何来定义这个参数的呢？
　　■上面这个例子显示，当驱动电压为0，Vds达到200V的时候，Id这个电流达到了250uA，这个时候认为已经达到击穿电压。
　　■不同的厂家对此定义略有不同，但是基本上来说，当电压超过击穿电压，MOS的漏电流就会急剧上升。
　　■导通电阻：
　　■MOSFET在导通之后，其特性可以近似认为是一个电阻
　　■上面这个例子表示，在驱动电压为10V的时候，导通电阻为0.18欧姆
　　■导通电阻的温度关系：
　　■MOS的导通电阻随温度上升而上升，下图显示该MOS的导通电阻在结温为140度的时候，为20度时候的2倍。

　　■导通阀值电压：就是当驱动电压到达该值之后，可认为MOS已经开通。
　　■上面这个例子，可以看到当Vgs达到2-4V的时候，MOS电流就上升到250uA。这时候可认为MOS已经开始开通。
　　■驱动电压和导通电阻，导通电流之间的关系
　　■从下图可以看到，驱动电压越高，实际上导通电阻越小，而且导通电流也越大

　　■导通阀值电压随温度上升而下降
　　■MOSFET的寄生二极管

　　■寄生二极管比较重要的特性，就是反向恢复特性。这个在ZVS，同步整流等应用中显得尤为重要。

　　■MOSFET的寄生电容
　　■这三个电容的定义如下：
　　■MOS的寄生电容都是非线性电容，其容值和加在上面的电压有关。所以一般的MOS厂家还会用另外一个参数来描述这个特性：
　　■用电荷来描述
　　MOSFET的驱动技术
　　■MOS虽然是电压型驱动，但是由于寄生电容的存在，必须要求驱动电路提供一定的驱动电流。
　　■较小的驱动电流，会导致MOS的GS电压上升缓慢，降低了开关速度，提高了开关损耗。
　　■米勒电容Cgd

　　■米勒电容虽然看起来很小，但是对驱动的影响很大，特别在VDS比较高的场合。但是在ZVS和同步整流等应用中，由于VDS会在驱动上来之前，下降到零，就不存在这个问题。
　　■上面的例子定义驱动能力为峰值电流（在特定条件下）
　　■有些厂商就用内阻来定义驱动能力。
　　■当IC本身的驱动能力不足的时候，就需要外加驱动电路来增强驱动能力，以达到快速开关MOS的需求
　　■1.采用分立器件，比如图腾柱。
　　■2.采用集成的驱动IC.
　　■MOSFET的低端（low side）驱动：
　　■所谓低端驱动，就是驱动电路的参考地，就是MOS的S端。

　　■低端驱动，电路往往比较简单，除了驱动能力之外，还是需要注意一些细节。

　　■MOSFET的高端（High Side)驱动
　　■很多情况下，MOSFET的S极并不是IC的参考地，比如BUCK开关管，桥式电路的上管……

　　■自举驱动，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。

　　■利用变压器隔离驱动：
　　■对于浮地的MOS，或者和IC隔离的MOS，通常可以采用变压器隔离驱动
　　■变压器隔离驱动的关键：
　　■变压器隔离驱动关键考虑的问题，就是变压器的复位，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。需要考虑变压器的变比。
　　■对于跨初次级的驱动变压器，还需要考虑其耐压的问题。
　　■利用简单倍压电路来抬升驱动电压。
　　■下图的驱动电路，可以传递大占空比的驱动信号，而且可以让驱动电压不下降。
　　■隔直电容带来的问题：a
　　■由于隔直电容会储存能量，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。