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

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

從功能上講，MOSFET驅(qū)動(dòng)器將邏輯信號(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驅(qū)動(dòng)器可以將一個(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)用選擇正確的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(cè)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)