详解MOSFET的驱动技术及应用

MOSFET作为功率开关管，已经是是开关电源领域的绝对主力器件。虽然MOSFET作为电压型驱动器件，其驱动表面上看来是非常简单，但是详细分析起来并不简单。文章会一点点来解析MOSFET的驱动技术，以及在不同的应用，应该采用什么样的驱动电路。 MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）是电力电子领域广泛应用的功率开关元件，尤其在开关电源中扮演着核心角色。MOSFET作为电压控制型器件，其驱动看似简单，实则涉及到诸多细节。本文将深入探讨MOSFET的驱动技术和在不同应用场景下的驱动电路选择。 MOSFET驱动问题的一个关键点是防止“栅极悬浮”现象。若MOSFET的栅极（G）未连接到任何驱动电压源，而源极（S）与漏极（D）间施加电压，栅极可能会因寄生参数产生高电压，导致MOSFET意外导通甚至损坏。解决方法是在栅源之间并联一个小电阻，以确保在驱动电路未工作时，栅极电荷能被有效地释放。 驱动能力是衡量驱动芯片性能的重要指标，它表示驱动芯片能够提供的最大驱动电流。例如，384X系列驱动芯片的驱动能力为1A，意味着在10V电压下，芯片能够提供1A的峰值电流。驱动电阻（R3）位于驱动器与MOSFET的栅极之间，主要功能包括：抑制走线电感和MOSFET结电容引起的振荡，以及调整开关速度。较大的驱动电阻会减缓驱动电压上升沿，从而降低MOSFET的开关速度，这对降低电磁干扰（EMI）是有益的，但同时会增加开关损耗，降低效率。 在实际应用中，选择合适的驱动电阻值是一个折中的过程，需要在EMI和效率之间寻找平衡。对于需要独立控制开通和关断速度的情况，可以采用自举驱动电路。对于NMOS，自举驱动用于确保栅极电压高于源极，以维持导通状态。在某些拓扑结构如BUCK、双管正激、双管反激、半桥或全桥中，上管的驱动需要自举电路，通过自举电容（Cboot）和自举二极管（Dboot）在下管导通时存储能量，当上管需要导通时，提供高于输入电压的栅极电压。 自举驱动芯片如Intersil的ISL21XX和HIP21XX系列，以及IR的IR21XX系列，常用于不同电压等级的应用中，为没有集成自举驱动的控制芯片提供解决方案。理解MOSFET的驱动技术及其在不同应用中的选择，对于优化开关电源的性能和可靠性至关重要。设计时需综合考虑驱动速度、损耗、EMI和稳定性等因素，以实现最佳的系统性能。