元器件应用中的元器件应用中的MOSFET的驱动保护电路的设计与应用的驱动保护电路的设计与应用
摘要:率场效应晶体管由于具有诸多优点而得到广泛的应用;但它承受短时过载的能力较弱,使其应用受到一
定的限制。分析了MOSFET器件驱动与保护电路的设计要求;计算了MOSFET驱动器的功耗及MOSFET驱动器
与MOSFET的匹配;设计了基于IR2130驱动模块的MOSFET驱动保护电路。该电路具有结构简单,实用性强,
响应速度快等特点。在驱动无刷直流电机的应用中证明,该电路驱动能力及保护功能效果良好。 功率场效
应晶体管(Power MOSFET)是一种多数载流子导电的单极型电压控制器件,具有开关速度快、高频性能好、
输入阻抗高、噪声小、驱动功率小、动态范围大、无二次击穿现象和安全工作区域(SOA
摘要:率场效应晶体管由于具有诸多优点而得到广泛的应用;但它承受短时过载的能力较弱,使其应用受到一定的限制。
分析了MOSFET器件驱动与保护电路的设计要求;计算了MOSFET驱动器的功耗及MOSFET驱动器与MOSFET的匹配;设计
了基于IR2130驱动模块的MOSFET驱动保护电路。该电路具有结构简单,实用性强,响应速度快等特点。在驱动无刷直流电
机的应用中证明,该电路驱动能力及保护功能效果良好。
功率场效应晶体管(Power MOSFET)是一种多数载流子导电的单极型电压控制器件,具有开关速度快、高频性能好、
输入阻抗高、噪声小、驱动功率小、动态范围大、无二次击穿现象和安全工作区域(SOA)宽等优点,因此,在高性能的开
关电源、斩波电源及电机控制的各种交流变频电源中获得越来越多的应用。但相比于绝缘栅双极型晶体管IGBT或大功率双极
型晶体管GTR等,MOSFET管具有较弱的承受短时过载能力,因而其实际使用受到一定的限制。如何设计出可靠和合理的驱
动与保护电路,对于充分发挥MOSFET功率管的优点,起着至关重要的作用,也是有效利用MOSFET管的前提和关键。文中
用IR2130驱动模块为核心,设计了功率MOSFET驱动保护电路应用与无刷直流电机控制系统中,同时也阐述了本电路各个部
分的设计要求。该设计使系统功率驱动部分的可靠性大大的提高。
1 功率功率MOSFET保护电路设计保护电路设计
功率场效应管自身拥有众多优点,但是MOSFET管具有较脆弱的承受短时过载能力,特别是在高频的应用场合,所以在
应用功率MOSFET对必须为其设计合理的保护电路来提高器件的可靠性。功率MOSFET保护电路主要有以下几个方面:
1)防止栅极 di/dt过高:由于采用驱动芯片,其输出阻抗较低,直接驱动功率管会引起驱动的功率管快速的开通和关断,
有可能造成功率管漏源极间的电压震荡,或者有可能造成功率管遭受过高的di/dt而引起误导通。为避免上述现象的发生,通常
在MOS驱动器的输出与MOS管的栅极之间串联一个电阻,电阻的大小一般选取几十欧姆。
2)防止栅源极间过电压 由于栅极与源极的阻抗很高,漏极与源极间的电压突变会通过极间电容耦合到栅极而产生相当
高的栅源尖峰电压,此电压会使很薄的栅源氧化层击穿,同时栅极很容易积累电荷也会使栅源氧化层击穿,所以要在MOS管
栅极并联稳压管以限制栅极电压在稳压管稳压值以下,保护MOS管不被击穿,MOS管栅极并联电阻是为了释放栅极电荷,不
让电荷积累。
3)防护漏源极之间过电压 虽然漏源击穿电压VDS一般都很大,但如果漏源极不加保护电路,同样有可能因为器件开关
瞬间电流的突变而产生漏极尖峰电压,进而损坏MOS管,功率管开关速度越快,产生的过电压也就越高。为了防止器件损
坏,通常采用齐纳二极管钳位和RC缓冲电路等保护措施。
当电流过大或者发生短路时,功率MOSFET漏极与源极之间的电流会迅速增加并超过额定值,必须在过流极限值所规定
的时间内关断功率MOSFET,否则器件将被烧坏,因此在主回路增加电流采样保护电路,当电流到达一定值,通过保护电路关
闭驱动电路来保护MOSFET管。图1是MOSFET管的保护电路,由此可以清楚的看出保护电路的功能。