針對應(yīng)用選擇正確的MOSFET驅(qū)動器
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)動器成了一個富有挑戰(zhàn)性的過程。
本文引用地址:http://2s4d.com/article/188480.htm
從功能上講,MOSFET驅(qū)動器將邏輯信號轉(zhuǎn)變成較高的電壓和電流,以很短的響應(yīng)時間驅(qū)動MOSFET柵極的開和關(guān)。例如,使用MOSFET驅(qū)動器可以將一個5V、低電流的單片機輸出信號轉(zhuǎn)變成一個18V、幾安培的驅(qū)動信號來作為功率MOSFET的輸入。針對應(yīng)用選擇正確的MOSFET驅(qū)動器,需要對與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柵極充電或放電時所需的能量是相同的。
MOSFET驅(qū)動器的功耗性能由以下三個關(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)動器靜態(tài)電流引起的功耗;
3 MOSFET驅(qū)動器內(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。功耗由式(1)計算得出。
Pc=Cg×Vdd2×F (1)
其中,Cg是MOSFET的柵極電容;Vdd是MOSFET驅(qū)動器的工作電壓(V);F是開關(guān)頻率。
峰值驅(qū)動電流的重要性
除了功耗,設(shè)計人員必須理解MOSFET驅(qū)動器要求的峰值驅(qū)動電流和相關(guān)的開關(guān)時間。在某一應(yīng)用中,MOSFET驅(qū)動器和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)變時間和MOSFET驅(qū)動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)時間;dV是柵極電壓;C是柵極電容;I是MOSFET峰值驅(qū)動電流。
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。有一個不錯的經(jīng)驗是:電流的平均值等于MOSFET驅(qū)動器額定峰值電流的二分之一。
MOSFET驅(qū)動器的功率由驅(qū)動器的輸出峰值電流驅(qū)動能力決定。額定峰值電流通常是相對最大偏壓而言的。這就是說,如果使用的MOSFET驅(qū)動器的偏壓較低,那么它的峰值電流驅(qū)動能力也將被削弱。
例如,所需的MOSFET峰值驅(qū)動電流可通過以下供應(yīng)商數(shù)據(jù)手冊中的設(shè)計參數(shù)計算得出。MOSFET柵極電荷為20nC(Q),MOSFET柵極電壓為12V(dV),開/關(guān)時間為40ns(dT),可得I=0.5A。
設(shè)計人員還可采用另外一種方法來選擇合適的MOSFET驅(qū)動器,即時間恒定法。在這種方法中,用到了MOSFET驅(qū)動器電阻、任何一個外部柵極電阻和集中電容。
Tcharge=((Rdriver+Rgate)×Ctotal)×TC (4)
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