功率场效应管驱动电路的研究.doc

功率场效应管驱动电路的研究
原载:《电气开关》
刘星平
(湖南工程学院, 湖南长沙 411101)
摘要: 探讨了功率场效用管(MO SFET ) 的栅极驱动问题, 总结了三种在实际中很有应用价值的栅极驱动
电路。
关键词: 功率场效应管; 栅极驱动
中图分类号: TN 386 文献标识码:B
Invest igat ion on Pow erMO SFFT ′s Gate D r iving Circu it
L IU X ing - p ing
(Hunan In st itu te of Engineering, Xiangtan Hunan 411101 Ch ina)
A b st ract: Th is paper invest igates the quest ion on gate driving of pow er MO SFET , summ arizes th ree
species gate driving circu it s,w h ich are valuab le in p ract ice.
Key wo rds: pow erMO SFET; gate driving
1 前言
功率场控制器件泛指一切用电压信号控制工作电流的电力电子器件。这类器件的基本特点是输入阻抗极高, 因而所需驱动功率很小, 而且大多数器件在控制信号撤除之后即会自行关断, 是一种高性能的自关断器件。与各种双极型电力电子器件相比, 功率MOSFET 从原理到性能都有很多独特之处。在电力电子电路中充分利用和发挥这些特长, 可把电力电子技术推入一个新的阶段。功率MOSFET 在线性放大和功率开关等方面的应用正在向深度和广度迅速发展, 各种新颖电路不断问世。这里仅就栅极驱动方面的问题进行探讨。
2 关于驱动电路的有关问题
MO SFET 管工作在高频时, 为了防止振荡, 有两点必须注意: 第一, 尽可能减少MOSFET 各端点的连接线长度, 特别是栅极引线, 如果无法使引线缩短, 则可按图1 所示, 靠近栅极处串联一个小电阻以便控制寄生振荡; 第二, 由于MO SFET 的输入阻抗高, 驱动电源的阻抗必须比较低, 以避免正反馈所引起的振荡,特别是MO SFET 的直流输入阻抗非常高, 但它的交流输入阻抗是随频率而改变的, 因此MO SFET 的驱动波形的上升和下降时间与驱动脉冲发生器阻抗有关。
另外,MO SFET 的栅—源极间的硅氧化层的耐压是有限的, 如果实际的电压数值超过元件的额定值, 则就会被击穿, 产生永久性的损坏。实际的栅—源电压最大值在20~ 30V 之间。值得指出的是, 即使实际电压为20V , 仍然要细致分析一下是否会出现由于寄生电感引起的电压快速上升的尖峰, 引起击穿MOSFET的硅氧化层问题。
图1 MO SFET 工作在共源极的电路图
图2 用TTL 驱动功率场效应管的电路图
图片附件: [图1和图2] fig1- (2006-3-14 13:24, K)
3 实用的驱动电路
3. 1 直接驱动式
比较简单又比较可靠的驱动方式是使用集电极开路的TTL 按图2 所示与功率MO SFET 连接。这种方式可以产生足够高的栅压使器件充分导通, 并保