干貨!一種簡易的MOSFET自舉驅(qū)動電路設(shè)計(jì)分享

功率開關(guān)器件MOSFET在驅(qū)動電路中的應(yīng)用頻率在最近幾年直線上升，在一些中小功率的開關(guān)電源產(chǎn)品中，利用MOSFET完成驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)不僅省時省力，還具有良好的功率轉(zhuǎn)換效果。本文將會為各位工程師分享一種建議的MOSFET自舉驅(qū)動電路設(shè)計(jì)方案，下面就讓我們一起來看看吧。

相信大多數(shù)工程師都非常了解的一個設(shè)計(jì)要求是，在一個開關(guān)電源的電路設(shè)計(jì)過程中，驅(qū)動電路的工作要求是在最短的時間內(nèi)改變MOSFET的阻抗，使其從最大值轉(zhuǎn)換成最小值。實(shí)際的導(dǎo)通時間至少是理論值的數(shù)量級2、3倍的時間延遲。這一要求也從側(cè)面說明了一個問題，那就是MOSFET的寄生參數(shù)比抽象出來的模型復(fù)雜的多，它們將會隨驅(qū)動電壓的改變而改變。而自舉驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)目的是把這些電容充滿，使門極電壓達(dá)到導(dǎo)通值。主板buck電路設(shè)計(jì)中，為降低續(xù)流二極管的導(dǎo)通損耗，用低導(dǎo)通阻值的場效應(yīng)管代替二極管，上下兩個開關(guān)管交錯導(dǎo)通,即所謂同步整流模式，其電路設(shè)計(jì)效果如下圖圖1所示。

圖1 同步整流結(jié)構(gòu)中的上下端開關(guān)管

在圖1所展示的這一同步整流結(jié)構(gòu)的電路圖中可以看到，下端開關(guān)管源極接地驅(qū)動相對簡單，上端源極(Phase端)電壓在0—Vin間變化，驅(qū)動時需要自舉電路實(shí)現(xiàn)門源間的電壓差。因此，根據(jù)功率器件MOSFET的開關(guān)特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了帶自舉能力的MOSFET推挽驅(qū)動電路，其電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖下圖圖2所示。

圖2 MOSFET驅(qū)動和門極放電回路設(shè)計(jì)

圖2所展示的這一MOSET驅(qū)動和門極放電回路結(jié)構(gòu)中，這種電路主要被用于圖1所展示的上端開關(guān)管的驅(qū)動，由于上端MOSFET的源極接濾波器和下端開關(guān)管無法接地而處于懸浮狀態(tài)，需要同步的自舉電路來抬升門極驅(qū)動電壓，特別是執(zhí)行導(dǎo)通動作時，源極逐漸上升的電位迫使其他共處一平面接入點(diǎn)的如Q2集電極電位上抬，使GS間的壓差減少造成驅(qū)動失敗。上圖中，二極管D1和CBOOT組成自舉電路：下端開光管導(dǎo)通時D1導(dǎo)通，CBOOT充電至輸入電壓。下端關(guān)斷時，上端源極電位逐漸上升，D2關(guān)斷，電容上端的電壓也隨之上升，這樣實(shí)現(xiàn)了自舉功能。