開關(guān)電源設(shè)計(jì)中MOSFET驅(qū)動技術(shù)詳解

MOSFET作為功率開關(guān)管，已經(jīng)是是開關(guān)電源領(lǐng)域的絕對主力器件。雖然MOSFET作為電壓型驅(qū)動器件，其驅(qū)動表面上看來是非常簡單，但是詳細(xì)分析起來并不簡單。本文會來解析MOSFET的驅(qū)動技術(shù)。首先，來做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，把一個(gè)MOSFET的G懸空，然后在DS上加電壓，那么會出現(xiàn)什么情況呢？很多工程師都知道，MOS會導(dǎo)通甚至擊穿。這是為什么呢？因?yàn)楦緵]有加驅(qū)動電壓，MOS怎么會導(dǎo)通？用下面的圖，來做個(gè)仿真：

去探測G極的電壓，發(fā)現(xiàn)電壓波形如下：

G極的電壓居然有4V多，難怪MOSFET會導(dǎo)通，這是因?yàn)镸OSFET的寄生參數(shù)在搗鬼。

這種情況有什么危害呢？實(shí)際情況下，MOS肯定有驅(qū)動電路的么，要么導(dǎo)通，要么關(guān)掉。問題就出在開機(jī)或者關(guān)機(jī)的時(shí)候，最主要是開機(jī)的時(shí)候，此時(shí)驅(qū)動電路還沒上電。但是輸入上電了，由于驅(qū)動電路沒有工作，G級的電荷無法被釋放，就容易導(dǎo)致MOS導(dǎo)通擊穿。那么怎么解決呢？

在GS之間并一個(gè)電阻

那么仿真的結(jié)果呢:

幾乎為0V。什么叫驅(qū)動能力？

很多PWM芯片或者專門的驅(qū)動芯片都會說驅(qū)動能力，比如384X的驅(qū)動能力為1A，其含義是什么呢？

假如驅(qū)動是個(gè)理想脈沖源，那么其驅(qū)動能力就是無窮大，想提供多大電流就給多大。但實(shí)際中，驅(qū)動是有內(nèi)阻的，假設(shè)其內(nèi)阻為10歐姆，在10V電壓下，最多能提供的峰值電流就是1A，通常也認(rèn)為其驅(qū)動能力為1A。

什么叫驅(qū)動電阻呢？

通常驅(qū)動器和MOS的G極之間，會串一個(gè)電阻，就如下圖的R3。

驅(qū)動電阻的作用，如果驅(qū)動走線很長，驅(qū)動電阻可以對走線電感和MOS結(jié)電容引起的震蕩起阻尼作用。但是通常，現(xiàn)在的PCB走線都很緊湊，走線電感非常小。

第二個(gè)，重要作用就是調(diào)解驅(qū)動器的驅(qū)動能力，調(diào)節(jié)開關(guān)速度。當(dāng)然只能降低驅(qū)動能力，而不能提高。

對上圖進(jìn)行仿真，R3分別取1歐姆，和100歐姆。下圖是MOS的G極的電壓波形上升沿。

紅色波形為R3=1歐姆，綠色為R3=100歐姆。可以看到，當(dāng)R3比較大時(shí)，驅(qū)動就有點(diǎn)力不從心了，特別在處理米勒效應(yīng)的時(shí)候，驅(qū)動電壓上升很緩慢。

下圖，是驅(qū)動的下降沿

那么驅(qū)動的快慢對MOS的開關(guān)有什么影響呢？下圖是MOS導(dǎo)通時(shí)候DS的電壓：