基于MOSFET設(shè)計(jì)優(yōu)化的功率驅(qū)動(dòng)電路

摘要：在分析了功率MOSFET其結(jié)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上，討論驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，從而優(yōu)化MOSFET的驅(qū)動(dòng)性能，提高設(shè)計(jì)的可靠性。
關(guān)鍵詞：MOSFET；急聚點(diǎn)；損耗

功率MOSFET具有開關(guān)速度快，導(dǎo)通電阻小等優(yōu)點(diǎn)，因此在開關(guān)電源，電機(jī)控制等電子系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣，通常在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)其驅(qū)動(dòng)電路以及驅(qū)動(dòng)電路的參數(shù)調(diào)整并不十分關(guān)注，尤其是從來(lái)沒(méi)有對(duì)MOSFET其內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)去考慮驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，導(dǎo)致在實(shí)際的應(yīng)用中，MOSFFT產(chǎn)生一定的失效率。本文將討論這些細(xì)節(jié)的問(wèn)題，從而優(yōu)化MOSFET的驅(qū)動(dòng)性能，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

1 功率MOSFET的柵極模型
通常從外部來(lái)看，MOSFET是一個(gè)獨(dú)立的器件，事實(shí)上，在其內(nèi)部，由許多個(gè)單元(小的MOSFET)并聯(lián)組成，如圖1所示。MOSFET的結(jié)構(gòu)確定了其柵極電路為RC網(wǎng)絡(luò)。

在MOSFET關(guān)斷過(guò)程中，MOSFET的柵極電壓下降，從其等效模型可以得出，在晶元邊緣的單元首先達(dá)到柵極關(guān)斷電壓而后關(guān)斷。如果MOSF ET所加的負(fù)載為感性負(fù)載，由于電感電流不能突變，導(dǎo)致流過(guò)MOSFET的電流向晶元的中間流動(dòng)，如圖2所示。這樣就會(huì)造成MOSFET局部單元過(guò)熱而導(dǎo)致MOSFET局部單元損壞。如果加快MOSFET的關(guān)斷速度，以盡量讓MOSFET快速關(guān)斷，不讓能量產(chǎn)生急聚點(diǎn)，這樣就不會(huì)因局部單元過(guò)熱而損壞MOSFET。

MOSFET的關(guān)斷過(guò)程是一個(gè)由穩(wěn)態(tài)向非穩(wěn)態(tài)過(guò)渡的過(guò)程，與此相反，MOSFET在開通時(shí)，由于負(fù)載的電流是隨著單元的逐漸開通而不斷增加的。因此是一個(gè)向穩(wěn)態(tài)過(guò)渡的過(guò)程，不會(huì)出現(xiàn)關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的能量聚集點(diǎn)。因此，MOSFET在關(guān)斷時(shí)應(yīng)提供足夠的放電電流讓其快速關(guān)斷，這樣做不僅是為了提高開關(guān)速度而降低開關(guān)損耗，同時(shí)也是為了讓非穩(wěn)態(tài)過(guò)程盡量短，不至產(chǎn)生局部過(guò)熱點(diǎn)。