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針對(duì)應(yīng)用選擇正確的MOSFET驅(qū)動(dòng)器

作者: 時(shí)間:2009-12-04 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

目前,現(xiàn)有的技術(shù)和硅工藝種類繁多,這使得選擇合適的成了一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的過程。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/188480.htm


從功能上講,將邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)變成較高的電壓和電流,以很短的響應(yīng)時(shí)間驅(qū)動(dòng)MOSFET柵極的開和關(guān)。例如,使用MOSFET可以將一個(gè)5V、低電流的單片機(jī)輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變成一個(gè)18V、幾安培的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來作為功率MOSFET的輸入。針對(duì)應(yīng)用的MOSFET驅(qū)動(dòng)器,需要對(duì)與MOSFET柵極電荷和工作頻率相關(guān)的功耗有透徹的理解。例如,不管柵極電壓的轉(zhuǎn)變快或慢,MOSFET柵極充電或放電時(shí)所需的能量是相同的。


MOSFET驅(qū)動(dòng)器的功耗性能由以下三個(gè)關(guān)鍵因素決定:


1 MOSFET柵極電容的充電和放電引起的功耗;


2 MOSFET驅(qū)動(dòng)器靜態(tài)電流引起的功耗;


3 MOSFET驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的交越導(dǎo)通(直通)電流引起的功耗。


其中,由MOSFET柵極電容的充電和放電引起的功耗是最重要的,特別是當(dāng)開關(guān)頻率較低時(shí)。功耗由式(1)計(jì)算得出。


Pc=Cg×Vdd2×F (1)


其中,Cg是MOSFET的柵極電容;Vdd是MOSFET驅(qū)動(dòng)器的工作電壓(V);F是開關(guān)頻率。

峰值驅(qū)動(dòng)電流的重要性
除了功耗,設(shè)計(jì)人員必須理解MOSFET驅(qū)動(dòng)器要求的峰值驅(qū)動(dòng)電流和相關(guān)的開關(guān)時(shí)間。在某一應(yīng)用中,MOSFET驅(qū)動(dòng)器和MOSFET的匹配由該應(yīng)用要求的功率MOSFET的開關(guān)速度決定。在任何應(yīng)用中,最理想的上升或下降時(shí)間基于多方面的要求,如電磁干擾(EMI)、開關(guān)損耗、引線/電路感應(yīng)系數(shù)和開關(guān)頻率。柵極電容、轉(zhuǎn)變時(shí)間和MOSFET驅(qū)動(dòng)器的額定電流之間的關(guān)系由式(2)表示:


dT=[dV×C]/I (2)


其中,dT是開/關(guān)時(shí)間;dV是柵極電壓;C是柵極電容;I是MOSFET峰值驅(qū)動(dòng)電流。


MOSFET柵極總電容完全可以由柵極總電荷(QG)決定。柵極電荷QG由式(3)得出:


QG=C×V (3)


最后得出I=QG/dT。在這種方法中,假定電流是恒定的。有一個(gè)不錯(cuò)的經(jīng)驗(yàn)是:電流的平均值等于MOSFET驅(qū)動(dòng)器額定峰值電流的二分之一。


MOSFET驅(qū)動(dòng)器的功率由驅(qū)動(dòng)器的輸出峰值電流驅(qū)動(dòng)能力決定。額定峰值電流通常是相對(duì)最大偏壓而言的。這就是說,如果使用的MOSFET驅(qū)動(dòng)器的偏壓較低,那么它的峰值電流驅(qū)動(dòng)能力也將被削弱。


例如,所需的MOSFET峰值驅(qū)動(dòng)電流可通過以下供應(yīng)商數(shù)據(jù)手冊中的設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算得出。MOSFET柵極電荷為20nC(Q),MOSFET柵極電壓為12V(dV),開/關(guān)時(shí)間為40ns(dT),可得I=0.5A。


設(shè)計(jì)人員還可采用另外一種方法來選擇合適的MOSFET驅(qū)動(dòng)器,即時(shí)間恒定法。在這種方法中,用到了MOSFET驅(qū)動(dòng)器電阻、任何一個(gè)外部柵極電阻和集中電容。


Tcharge=((Rdriver+Rgate)×Ctotal)×TC (4)



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