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  • MOSFET柵極應(yīng)用電路匯總（驅(qū)動、加速、保護(hù)、自舉等等）

MOSFET柵極應(yīng)用電路匯總（驅(qū)動、加速、保護(hù)、自舉等等）

MOSFET是一種常見的電壓型控制器件，具有開關(guān)速度快、高頻性能、輸入阻抗高、噪聲小、驅(qū)動功率小、動態(tài)范圍大、安全工作區(qū)域(SOA)寬等一系列的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛的應(yīng)用于開關(guān)電源、電機(jī)控制、電動工具等各行各業(yè)。柵極做為MOSFET本身較薄弱的環(huán)節(jié)，如果電路設(shè)計不當(dāng)，容易造成器件甚至系統(tǒng)的失效，因此發(fā)這個帖子將柵極常見的電路整理出來供大家參考討論，也歡迎大家提出自己的觀點(diǎn)。

MOSFET柵極電路常見的作用有以下幾點(diǎn)。

1:去除電路耦合進(jìn)去的噪音，提高系統(tǒng)的可靠性。

2：加速M(fèi)OSFET的導(dǎo)通，降低導(dǎo)通損耗。

3：加速M(fèi)OSFET的關(guān)斷，降低關(guān)斷損耗。

4：降低MOSFET DI/DT，保護(hù)MOSFET同時抑制EMI干擾。

5：保護(hù)柵極，防止異常高壓條件下柵極擊穿。

6：增加驅(qū)動能力，在較小的信號下，可以驅(qū)動MOSFET。

上面是我能想到的柵極電路的作用。歡迎大家將自己想到的也補(bǔ)充進(jìn)來，下來我會將相應(yīng)的電路也貼上來，供大家討論。

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小礦石
LV.10
2
2015-04-17 12:59
歡迎樓主繼續(xù)
0
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2015-04-17 14:33

首先說一下電源IC直接驅(qū)動，下圖是我們最常用的直接驅(qū)動方式，在這類方式中，我們由于驅(qū)動電路未做過多處理，因此我們進(jìn)行PCB  LAYOUT時要盡量進(jìn)行優(yōu)化。如縮短IC至MOSFET的柵極走線長度，增加走線寬度，盡量將Rg放置在離MOSFET柵極較進(jìn)的位置，從而達(dá)到減少寄生電感，消除噪音的目的。

當(dāng)然另一個問題我們得考慮，那就是PWM  CONTROLLER的驅(qū)動能力，當(dāng)MOSFET較大時，IC驅(qū)動能力較小時，會出現(xiàn)驅(qū)動過慢，開關(guān)損耗過大甚至不能驅(qū)動的問題，這點(diǎn)我們在設(shè)計時需要注意。

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2015-04-17 14:54
@semipower_X1
首先說一下電源IC直接驅(qū)動，下圖是我們最常用的直接驅(qū)動方式，在這類方式中，我們由于驅(qū)動電路未做過多處理，因此我們進(jìn)行PCB LAYOUT時要盡量進(jìn)行優(yōu)化。如縮短IC至MOSFET的柵極走線長度，增加走線寬度，盡量將Rg放置在離MOSFET柵極較進(jìn)的位置，從而達(dá)到減少寄生電感，消除噪音的目的。[圖片]當(dāng)然另一個問題我們得考慮，那就是PWM CONTROLLER的驅(qū)動能力，當(dāng)MOSFET較大時，IC驅(qū)動能力較小時，會出現(xiàn)驅(qū)動過慢，開關(guān)損耗過大甚至不能驅(qū)動的問題，這點(diǎn)我們在設(shè)計時需要注意。

當(dāng)然，對于IC內(nèi)部驅(qū)動能力不足的問題我們也可以采用下面的方法來解決。

這種增加驅(qū)動能力的方式不僅增加了導(dǎo)通時間，還可以加速關(guān)斷時間，同時對控制毛刺及功率損耗由一定的效果。當(dāng)然這個我們在LAYOUT時要盡量將這兩個管子放的離MOSFET柵極較近的位置。這樣做的好處還有減少了寄生電感，提高了電路的抗干擾性。

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2015-04-17 15:34
@semipower_X1
當(dāng)然，對于IC內(nèi)部驅(qū)動能力不足的問題我們也可以采用下面的方法來解決。[圖片]這種增加驅(qū)動能力的方式不僅增加了導(dǎo)通時間，還可以加速關(guān)斷時間，同時對控制毛刺及功率損耗由一定的效果。當(dāng)然這個我們在LAYOUT時要盡量將這兩個管子放的離MOSFET柵極較近的位置。這樣做的好處還有減少了寄生電感，提高了電路的抗干擾性。

如果我們單單要增加MOSFET的關(guān)斷速度，那么我們可以采用下面的方式來進(jìn)行。

關(guān)斷電流比較大時，能使MOSFET輸入電容放電速度更快，從而降低關(guān)斷損耗。大的放電電流可以通過選擇低輸出阻抗的MOSFET或N溝道的負(fù)的截止的電壓器件來實(shí)現(xiàn)，最常用的就是加加速二極管。

柵極關(guān)斷時，電流在電阻上產(chǎn)生的壓降大于二極管導(dǎo)通壓降時，這時二極管會導(dǎo)通，從而將電阻進(jìn)行旁路，導(dǎo)通后，隨著電流的減小，二極管在電路中的作用越來越小，該電路作用會顯著的減小MOSFET關(guān)斷的延遲時間。

當(dāng)然這個電路有一定的缺點(diǎn)，那就是柵極的電流仍然需要留過IC內(nèi)部的輸出驅(qū)動阻抗，這有什么辦法解決呢？

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2015-04-17 16:04
@semipower_X1
如果我們單單要增加MOSFET的關(guān)斷速度，那么我們可以采用下面的方式來進(jìn)行。[圖片]關(guān)斷電流比較大時，能使MOSFET輸入電容放電速度更快，從而降低關(guān)斷損耗。大的放電電流可以通過選擇低輸出阻抗的MOSFET或N溝道的負(fù)的截止的電壓器件來實(shí)現(xiàn)，最常用的就是加加速二極管。柵極關(guān)斷時，電流在電阻上產(chǎn)生的壓降大于二極管導(dǎo)通壓降時，這時二極管會導(dǎo)通，從而將電阻進(jìn)行旁路，導(dǎo)通后，隨著電流的減小，二極管在電路中的作用越來越小，該電路作用會顯著的減小MOSFET關(guān)斷的延遲時間。當(dāng)然這個電路有一定的缺點(diǎn)，那就是柵極的電流仍然需要留過IC內(nèi)部的輸出驅(qū)動阻抗，這有什么辦法解決呢？
樓主繼續(xù)
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gzy830515
LV.2
7
2015-04-20 09:05
多謝樓主，內(nèi)容應(yīng)該還沒完吧，看到的都是驅(qū)動電路，能否將柵極保護(hù)電路也加進(jìn)來。
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2015-04-20 13:27

多謝各位關(guān)注，剛剛開貼，從簡單到復(fù)雜，先粗略整理發(fā)上來，后續(xù)內(nèi)容還會比較多，先看看各位大俠的觀點(diǎn)，等帖子最終完成后會將帖子內(nèi)容及各位的討論整理成文檔供大家參考。

后續(xù)會加入保護(hù)電路的，基本每兩個工作日會保證一次更新，歡迎大家將自己柵極驅(qū)動、加速、保護(hù)、自舉等的相關(guān)電路也上傳上來，共同學(xué)習(xí)進(jìn)步。

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001pp
LV.5
9
2015-04-21 08:28
@semipower_X1
多謝各位關(guān)注，剛剛開貼，從簡單到復(fù)雜，先粗略整理發(fā)上來，后續(xù)內(nèi)容還會比較多，先看看各位大俠的觀點(diǎn)，等帖子最終完成后會將帖子內(nèi)容及各位的討論整理成文檔供大家參考。后續(xù)會加入保護(hù)電路的，基本每兩個工作日會保證一次更新，歡迎大家將自己柵極驅(qū)動、加速、保護(hù)、自舉等的相關(guān)電路也上傳上來，共同學(xué)習(xí)進(jìn)步。
麻煩樓主介紹下自舉電路，最近在做逆變器剛好要用，謝謝
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2015-04-21 09:27

再來談以下PNP加速關(guān)斷電路

PNP加速關(guān)斷電路是目前應(yīng)用最多的電路，在加速三級管的作用下可以實(shí)現(xiàn)瞬間的柵源短路，從而達(dá)到最短的放電時間，之所以加二極管一方面是保護(hù)三級管基極，另一方面是為導(dǎo)通電流提供回路及偏置，該電路的優(yōu)點(diǎn)為可以近似達(dá)到推拉的效果加速效果明顯，缺點(diǎn)為柵極由于經(jīng)過兩個PN節(jié)，不能是柵極真正的達(dá)到0伏。

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2015-04-21 11:23
@001pp
麻煩樓主介紹下自舉電路，最近在做逆變器剛好要用，謝謝
后續(xù)會添加自舉應(yīng)用，感謝營長關(guān)注
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2015-04-22 09:25

當(dāng)源極輸出為高電壓的情況先，我們需要采用偏置電路達(dá)到電路工作的目的，既我們以源極為參考點(diǎn)，搭建偏置電路，驅(qū)動電壓在兩個電壓之間波動，驅(qū)動電壓偏差由低電壓提供，如下圖所示。

當(dāng)然，這個圖有點(diǎn)問題，不知道有沒有哪位大俠看出來？歡迎指正

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001pp
LV.5
13
2015-04-22 09:32
@semipower_X1
當(dāng)源極輸出為高電壓的情況先，我們需要采用偏置電路達(dá)到電路工作的目的，既我們以源極為參考點(diǎn)，搭建偏置電路，驅(qū)動電壓在兩個電壓之間波動，驅(qū)動電壓偏差由低電壓提供，如下圖所示。[圖片]當(dāng)然，這個圖有點(diǎn)問題，不知道有沒有哪位大俠看出來？歡迎指正
樓主，能否傳個實(shí)際的逆變器自舉電路參考下，非常感謝
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cjw318
LV.7
14
2015-04-22 14:28
@semipower_X1
當(dāng)源極輸出為高電壓的情況先，我們需要采用偏置電路達(dá)到電路工作的目的，既我們以源極為參考點(diǎn)，搭建偏置電路，驅(qū)動電壓在兩個電壓之間波動，驅(qū)動電壓偏差由低電壓提供，如下圖所示。[圖片]當(dāng)然，這個圖有點(diǎn)問題，不知道有沒有哪位大俠看出來？歡迎指正

問題就是“驅(qū)動電源”需要懸浮，要以MOS的源極共“地”。

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2015-04-23 09:19
@001pp
樓主，能否傳個實(shí)際的逆變器自舉電路參考下，非常感謝

營長你好，上傳一個實(shí)際的自舉逆變圖，供參考。

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lophyer
LV.2
16
2015-04-23 15:52
請問樓主針對變壓器驅(qū)動MOS相關(guān)電路應(yīng)該注意什么，盡可能說的細(xì)致些哦。。。。。。
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2015-04-24 23:23
@lophyer
請問樓主針對變壓器驅(qū)動MOS相關(guān)電路應(yīng)該注意什么[圖片]，盡可能說的細(xì)致些哦。。。。。。
比較分散，這種基礎(chǔ)性的資料建議樓主整理成下載保本，整理全面點(diǎn)，對初學(xué)者很有益處
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2015-04-26 20:30
歡迎樓主繼續(xù)，我現(xiàn)在也在一塊的工作，IGBT的驅(qū)動電路硬件設(shè)計。
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2015-04-27 10:05
@cjw318
問題就是“驅(qū)動電源”需要懸浮，要以MOS的源極共“地”。
旅長厲害，稍后將正確的圖紙上傳供大家參考。
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2015-04-27 10:06
@皇甫仁和
歡迎樓主繼續(xù)，我現(xiàn)在也在一塊的工作，IGBT的驅(qū)動電路硬件設(shè)計。

多謝連長關(guān)注，回頭我會持續(xù)更新。

能否將您的心得及驅(qū)動相關(guān)資料上傳供大家學(xué)習(xí)呢，先代表大伙謝謝你了

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2015-04-27 17:05
@cjw318
問題就是“驅(qū)動電源”需要懸浮，要以MOS的源極共“地”。

這個是正確的圖紙。供各位參考

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tomkingwang
LV.4
22
2015-04-27 17:13

請樓主回復(fù)分享下PMOS的驅(qū)動電路，關(guān)斷，及對應(yīng)的如NMOS設(shè)計參數(shù)

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2015-04-27 23:12
@semipower_X1
多謝連長關(guān)注，回頭我會持續(xù)更新。能否將您的心得及驅(qū)動相關(guān)資料上傳供大家學(xué)習(xí)呢，先代表大伙謝謝你了
我現(xiàn)在是在公司實(shí)習(xí)，主要做IGBT的驅(qū)動硬件部分，公司的驅(qū)動注重于保護(hù)，還有就是變門極驅(qū)動（不同的IGBT它的門級驅(qū)動電阻不一樣）剛到公司一個月。
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001pp
LV.5
24
2015-04-29 08:12
@tomkingwang
請樓主回復(fù)分享下PMOS的驅(qū)動電路，關(guān)斷，及對應(yīng)的如NMOS設(shè)計參數(shù)
馬克下
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2015-04-30 14:33

為了滿足安全隔離的要求或者提供高端浮動?xùn)艠O驅(qū)動經(jīng)常會采用變壓器驅(qū)動。這種驅(qū)動將驅(qū)動控制和MOSFET進(jìn)行了隔離，可以應(yīng)用到低壓及高壓電路中去，如下圖所示

變壓器驅(qū)動說白了就是隔離驅(qū)動，當(dāng)然現(xiàn)在也有專門的驅(qū)動IC可以解決，但變壓器驅(qū)動有自己的特點(diǎn)使得很多人一直在堅持用。

圖中耦合電容的作用是為磁化的磁芯提供復(fù)位電壓，如果沒有這個電容，會出現(xiàn)磁飽和。

與電容串聯(lián)的電阻的作用是為了防止占空比突然變化形成LC的震蕩，因此加這個電阻進(jìn)行緩解。

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2015-04-30 15:09
@lophyer
請問樓主針對變壓器驅(qū)動MOS相關(guān)電路應(yīng)該注意什么[圖片]，盡可能說的細(xì)致些哦。。。。。。
變壓器驅(qū)動在后面25樓會有簡單介紹，先大致將有關(guān)驅(qū)動的知識點(diǎn)都發(fā)出來，最終也會整理成可下載的PDF文檔供大家參考。多謝關(guān)注
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2015-04-30 20:43
@semipower_X1
為了滿足安全隔離的要求或者提供高端浮動?xùn)艠O驅(qū)動經(jīng)常會采用變壓器驅(qū)動。這種驅(qū)動將驅(qū)動控制和MOSFET進(jìn)行了隔離，可以應(yīng)用到低壓及高壓電路中去，如下圖所示[圖片]變壓器驅(qū)動說白了就是隔離驅(qū)動，當(dāng)然現(xiàn)在也有專門的驅(qū)動IC可以解決，但變壓器驅(qū)動有自己的特點(diǎn)使得很多人一直在堅持用。圖中耦合電容的作用是為磁化的磁芯提供復(fù)位電壓，如果沒有這個電容，會出現(xiàn)磁飽和。與電容串聯(lián)的電阻的作用是為了防止占空比突然變化形成LC的震蕩，因此加這個電阻進(jìn)行緩解。

后面加了一個PNP的三極管，加快關(guān)斷速度

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2015-04-30 20:46
@tomkingwang
請樓主回復(fù)分享下PMOS的驅(qū)動電路，關(guān)斷，及對應(yīng)的如NMOS設(shè)計參數(shù)
應(yīng)該經(jīng)常使用的是NMOS吧！PMOS用的多么？
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2015-05-04 09:23
@皇甫仁和
[圖片]后面加了一個PNP的三極管，加快關(guān)斷速度
多謝連長，歡迎分享更多的資料，大家一起學(xué)習(xí)進(jìn)步。
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禪悅行
LV.2
30
2015-05-04 13:36
@semipower_X1
多謝連長，歡迎分享更多的資料，大家一起學(xué)習(xí)進(jìn)步。
不錯的基礎(chǔ)知識，只是比較分散，看起來比較費(fèi)勁。
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2015-05-05 17:16
@lophyer
請問樓主針對變壓器驅(qū)動MOS相關(guān)電路應(yīng)該注意什么[圖片]，盡可能說的細(xì)致些哦。。。。。。

1：變壓器絕緣要做好。

2：減少漏感。

3；確保不出現(xiàn)直流分量，防止磁飽和。

4：注意磁復(fù)位時間。

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