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MOSFET的栅极要用输出阻抗小的电路来驱动
来源:本站整理  作者:佚名  2011-12-30 09:13:04



  在讲开关电路的工作原理时都将开关大功率器件的导通电阻视为零。上左图是用PWM控制信号去驱动电机旋转的电路。在实际使用时出现大功率MOSFET发热甚至损坏的问题。通常大功率MOSFET的导通电阻只有数十毫欧姆,即使流过较大的电流发热也很小,出现发热烧坏的现象着实让人有点不可思议。

  如上左图所示,将输入脉冲频率设定为lOkHz.用示波器观测到Tr2漏极波形的脉冲下降沿(由截止转入导通时)明显地变钝了很多。在下降沿变钝的期间,由于在Tr2的漏极和源极间仍然加有电压,有漏极电流流过,而此时Tr2的内阻较大,所以在每次脉冲下降沿期间都会产生很大的功率损耗。

  为了减小大功率器件的功率损耗,要求漏极电压的变化要快,电压的上升和下降必须在很短的时间内完成。

  究其原因如上右图所示的那样,在大功率MOSFET的各个电极之间都存在有数千微法的电容,在每次导通或者截止时栅极上都会流过电容器的充放电电流。

  在如上左图的电路中,当Trl截止时电源经lOkΩ电阻对Tr2栅极上的电容器进行充电,使Tr2转为导通,此时,由于Trl的集电极电阻较大.所以充电电流较小,充电的过程较长,最终导致Tr2的开关动作很迟缓。当Trl导通,Tr2截止时,lOkΩ集电极电阻与开关动作无关.Tr2栅极电容器的放电电流很快地经Trl的集电极,发射极流向地。所以此时的漏极波形没有变钝.Tr2在很短的时间内就由导通转变成截止。

  由上面的分析可知,Tr2进入导通时之所以过程迟缓是因为驱动电路的输出阻抗大,充电电流小,Tr2进入截止状态时之所以过程很短是因为驱动电路的输出阻抗小,放电电流大。所以解决问题的办法是用低阻抗驱动电路来驱动大功率MOSFET。第一种办法可以将上左图中Trl的集电极电阻改换成220n.增大Tr2进入导通状态时的充电电流。

  第二种办法是如下左图所示那样,将74HC04中的两个非门并联连接驱动MOSFET.与非门串接的220Ω电阻是限流电阻。

  第三种办法是用NPN型晶体管和PNP型晶体管组合成互补发射极跟随器,用互补发射极跟随器做驱动电路直接驱动MOS-FET,而Tr2栅极充放电的电流可以通过更换晶体三极管的型号来增大,是一种通用性很强,性能优异的电路,即使将输入脉冲信号的频率增至数百千赫芝仍能正常工作。

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