?MOSFET管柵極驅動電路，MOS管

晶體管的驅動 MOSFET 管

信息來源：本站　日期：2017-05-17　

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MOSFET管柵極驅動電路

如上所述，柵極驅動電路必須能輸出電流，即成為 “ 源”。同時，為了提供柵極反向電壓，MOS驅動電路必須能從柵極抽取電流，即成為 “ 匯”。大部分早期的 PWM 芯片（ SG1524 系列）的驅動電路，不能同時抽取和輸出電流。即不能同時成為漏極導通和關斷的 “ 源” 和 “ 匯”。圖 9.6 ( a ）中的電路說明了這一點。

SG1524 型 PWM 芯片輸出級由發射極和集電極都懸空的晶體管構成。當輸出級的晶體管導通，它能從集電極抽取或從發射極輸出 200mA 的電流。當利用晶體管的發射極驅動 MOSFET 管的柵極時，發射極電阻能從柵極抽取電流，降低柵極電壓來關斷 MOSFET 管。通常當片內輸出晶體管導通時，功率晶體管也要立即導通。圖9.6( b ）給出了一個 N 型MOSFET 管的驅動電路，它的柵極由 SG1524 型 PWM 芯片的發射極驅動。圖 9.6 C b ）中的驅動電路能提供 200mA 的電流給柵極，快速地導通 MOSFET 管。所以，如 9.2.2 節所述，50ns 內需要 0.924A 的電流去驅動 MTM7N45 管柵極電壓使之上升到 IOV 。

可以推導，SG1524 型 PWM 芯片輸出 200mA 電流時，柵極電壓從 ov 上升到 IOV 只需

( 0.924/0.2 ） ×50=231ns 。又如 9.2.3 節所述，漏極電流上升時間對應于柵極電壓從 2.5V 上升到 sv 所用的上升時間，漏極電流上升時間就只有（ 2.5+10 ） ×231=58肘。初始的 2.5V 柵極電壓上升到闊值電壓只產生了 58ns 的延遲。這雖然降低了最大開關頻率，但它不會引起任何開關損耗。

柵極電壓從 ov 到 IOV 的上升時間 C 231ns ）己經足夠短了，但在圖9.6 C b ）所示電路中，因為沒有恒定電流給電容放電，所以柵極電壓下降時間只取決于發射極電阻 Re 和柵極輸入電壓。

圖 9.6 C a ) PWM 芯片 SG1524 和它的輸出晶體管（ 11 腳、12 腳、13 腳和 14 腳），輸出晶體管能提供或吸收 200mA 的電流：C b ）驅動高輸入電容 MOSFET 管的晶體管發射極驅動電路。200mA 的驅動電流可以快速的導通 MOSFET 管。關斷時，RI 為柵極下拉電阻，它在時間3R1Cin 內將柵極電壓拉低： C c）用作吸收柵極電流的 PNP 射極跟隨器和作為 200mA 驅動 “源” 的片內輸出晶體管。此時電阻 R2 可以很大

在圖 9.6 C b ）中，當MOS管驅動芯片內輸出晶體管的基極為低電平時，輸出晶體管發射極的電壓由于 MOSFET 管的大輸入電容而依然維持為高電平。輸出晶體管關斷后，只剩下輸出發射極電阻給 MOSFET 管輸入電容提供放電回路。對應的電容值（ 9.2.2 節）為輸入電容加上米勒電容，即 1800+(180+ 10）×150=4500pF。

這樣，對于標稱值為 2000.的發射極電阻，MOSFET 管柵極電壓下降時間為 3RI C=3× 200×4500=2.70陽。如果開關頻率達到 IOOkHz 以上，則 2.70陽的柵極電壓下降時間顯然太長了。這是由于存在 MOSFET 管柵極輸入電容的緣故，因此就需要用獨立的晶體管來驅動 MOSFET 管，它可以輸出或吸收 200 400mA 的電流。

就 SG1524 型 PWM 芯片來說，它擁有輸出或吸收電流的能力，但是不能同時應用。大多數情況下，簡單而實用的 MOSFET 管的柵極驅動電路就是使用 NPN-PNP 圖騰柱式射極跟隨器。如圖 8.17 所示，晶體管 Q2 和 Q3 分別是 2N2222A 和 2N2907A ，采用 T0-18 封裝，價格不超過十美分。它們可以輸出或抽取 800mA 的電流，上升時間約為 60ns 。圖騰柱上方的晶體管可以用 PWM 芯片輸出級的晶體管代替，如圖9.6( c ）所示。雖然它的驅動能力 OOmA ) 比 2N2222A 管小，但一般情況下己經足夠了。

第二代 PWM 芯片，如 Unitrode 公司生產的 UC1525A［坷，具有內置圖騰柱結構，它由 NPN 型反相器疊加 NPN 型射極跟隨器組成。如圖 9.7 ( a ）所示，射極跟隨器和反相器由相位相差 180。的信號驅動，交錯導通。通過使用具有兩個互相隔離的次級的變壓器（圖 9.7( b) ) 驅動具有不同直流電壓水平的半橋或全橋電路的上 F兩只晶體管。類似地，推挽電路也可以驅動具有相同直流電壓的 MOSFET 管。

在圖 9.7 C b ）中，變壓器初級連接到 PWM 芯片的 11 腳和 14 腳。在半周期的導通時間內，11 腳相對于 14 腳為正，并輸出 200mA 電流。11 腳電位對地約為＋（Vh 2)V, 14 腳電位對地約為＋2V 。在半周期的死區時間內，11 腳和 14 腳都對地短路。在下半周期，11 腳和 14 腳的極性顛倒。若初級電壓為士 lOV ，則供電電壓 vh 應約為 14V。

圖 9.7 C a ）具有圖騰柱輸出（輸出 A 和 B ）的第二代 PWM 芯片 UC1525A 。它可以吸收或供給 MOSFET 管基極大屯流（ Unitrode 提供）。C b) A 和 B 的圖騰柱輸出可以驅動大輸入電容 MOS管，即可以直接驅動柵極共地的推挽電路，或通過一個變壓器驅動柵極不共地的半橋或全橋電路

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