开关MOS的驱动电路技术分享
引言
mosfet因导通内阻低、开关速度快等优点被广泛应用于开关电源中。mosfet的驱动常根据电源ic和mosfet的参数选择合适的电路。下面一起探讨mosfet用于开关电源的驱动电路。
在使用mos管设计开关电源时，大部分人都会考虑mos的导通电阻、最大电压、最大电流，很多人仅仅考虑了这些因素，这样的电路也许可以正常工作，但并不是一个好的设计方法。作为一个产品设计，功率mos管还应考虑本身寄生的参数。选定管子之后，对应的驱动电路，以及电源ic驱动脚输出的峰值电流等，都会影响产品性能。
当电源ic与mos管选定之后，选择合适的驱动电路来连接电源ic与mos管就显得尤其重要了。
一个好的mosfet驱动电路有以下几点要求：
1、开关管开通瞬时，驱动电路应能提供足够大的充电电流使mosfet栅源极间电压迅速上升到所需值，保证开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡。
2、开关导通期间驱动电路能保证mosfet栅源极间电压保持稳定且可靠导通。
3、关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供mosfet栅源极间电容电压的快速泄放，保证开关管能快速关断。
4、驱动电路结构简单可靠、损耗小。
5、根据情况施加隔离。
下面介绍几个模块电源中常用的mosfet驱动电路。
一、电源ic直接驱动mosfet
电源ic直接驱动是我们最常用的驱动方式，同时也是最简单的驱动方式，使用这种驱动方式，应该注意几个参数以及这些参数的影响。第一，查看一下电源ic手册，其最大驱动峰值电流，因为不同芯片，驱动能力很多时候是不一样的。第二，了解一下mosfet的寄生电容，如图1中c1、c2的值。
如果c1、c2的值比较大，mos管导通的需要的能量就比较大，如果电源ic没有比较大的驱动峰值电流，那么管子导通的速度就比较慢。如果驱动能力不足，上升沿可能出现高频振荡，即使把图1中rg减小，也不能解决问题！ ic驱动能力、mos寄生电容大小、mos管开关速度等因素，都影响驱动电阻阻值的选择，所以rg并不能无限减小。
二、电源ic驱动能力不足时
如果选择mos管寄生电容比较大，电源ic内部的驱动能力又不足时，需要在驱动电路上增强驱动能力，常使用图腾柱电路增加电源ic驱动能力，其电路如图2虚线框所示。
这种驱动电路作用在于，提升电流提供能力，迅速完成对于栅极输入电容电荷的充电过程。这种拓扑增加了导通所需要的时间，但是减少了关断时间，开关管能快速开通且避免上升沿的高频振荡。
三、驱动电路加速mos管关断时间
关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供mosfet栅源极间电容电压快速泄放，保证开关管能快速关断。为使栅源极间电容电压的快速泄放，常在驱动电阻上并联一个电阻和一个二极管，如图3所示，其中d1常用的是快恢复二极管。这使关断时间减小，同时减小关断时的损耗。rg2是防止关断的时电流过大，把电源ic给烧掉。
在第二点介绍的图腾柱电路也有加快关断作用。当电源ic的驱动能力足够时，对图2中电路改进可以加速mos管关断时间，得到如图4所示电路。用三极管来泄放栅源极间电容电压是比较常见的。如果q1的发射极没有电阻，当pnp三极管导通时，栅源极间电容短接，达到最短时间内把电荷放完，最大限度减小关断时的交叉损耗。与图3拓扑相比较，还有一个好处，就是栅源极间电容上的电荷泄放时电流不经过电源ic，提高了可靠性。
四、驱动电路加速mos管关断时间
为了满足如图5所示高端mos管的驱动，经常会采用变压器驱动，有时为了满足安全隔离也使用变压器驱动。其中r1目的是抑制pcb板上寄生的电感与c1形成lc振荡，c1的目的是隔开直流，通过交流，同时也能防止磁芯饱和。
除了以上驱动电路之外，还有很多其它形式的驱动电路。对于各种各样的驱动电路并没有一种驱动电路是最好的，只有更合适。
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在使用mos管设计开关电源时，大部分人都会考虑mos的导通电阻、最大电压、最大电流，很多人仅仅考虑了这些因素，这样的电路也许可以正常工作，但并不是一个好的设计方法。作为一个产品设计，功率mos管还应考虑本身寄生的参数。选定管子之后，对应的驱动电路，以及电源ic驱动脚输出的峰值电流等，都会影响产品性能。
当电源ic与mos管选定之后，选择合适的驱动电路来连接电源ic与mos管就显得尤其重要了。
一个好的mosfet驱动电路有以下几点要求：
1、开关管开通瞬时，驱动电路应能提供足够大的充电电流使mosfet栅源极间电压迅速上升到所需值，保证开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡。
2、开关导通期间驱动电路能保证mosfet栅源极间电压保持稳定且可靠导通。
3、关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供mosfet栅源极间电容电压的快速泄放，保证开关管能快速关断。
4、驱动电路结构简单可靠、损耗小。
5、根据情况施加隔离。
下面介绍几个模块电源中常用的mosfet驱动电路。
一、电源ic直接驱动mosfet
电源ic直接驱动是我们最常用的驱动方式，同时也是最简单的驱动方式，使用这种驱动方式，应该注意几个参数以及这些参数的影响。第一，查看一下电源ic手册，其最大驱动峰值电流，因为不同芯片，驱动能力很多时候是不一样的。第二，了解一下mosfet的寄生电容，如图1中c1、c2的值。
如果c1、c2的值比较大，mos管导通的需要的能量就比较大，如果电源ic没有比较大的驱动峰值电流，那么管子导通的速度就比较慢。如果驱动能力不足，上升沿可能出现高频振荡，即使把图1中rg减小，也不能解决问题！ ic驱动能力、mos寄生电容大小、mos管开关速度等因素，都影响驱动电阻阻值的选择，所以rg并不能无限减小。
二、电源ic驱动能力不足时
如果选择mos管寄生电容比较大，电源ic内部的驱动能力又不足时，需要在驱动电路上增强驱动能力，常使用图腾柱电路增加电源ic驱动能力，其电路如图2虚线框所示。
这种驱动电路作用在于，提升电流提供能力，迅速完成对于栅极输入电容电荷的充电过程。这种拓扑增加了导通所需要的时间，但是减少了关断时间，开关管能快速开通且避免上升沿的高频振荡。
三、驱动电路加速mos管关断时间
关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供mosfet栅源极间电容电压快速泄放，保证开关管能快速关断。为使栅源极间电容电压的快速泄放，常在驱动电阻上并联一个电阻和一个二极管，如图3所示，其中d1常用的是快恢复二极管。这使关断时间减小，同时减小关断时的损耗。rg2是防止关断的时电流过大，把电源ic给烧掉。
在第二点介绍的图腾柱电路也有加快关断作用。当电源ic的驱动能力足够时，对图2中电路改进可以加速mos管关断时间，得到如图4所示电路。用三极管来泄放栅源极间电容电压是比较常见的。如果q1的发射极没有电阻，当pnp三极管导通时，栅源极间电容短接，达到最短时间内把电荷放完，最大限度减小关断时的交叉损耗。与图3拓扑相比较，还有一个好处，就是栅源极间电容上的电荷泄放时电流不经过电源ic，提高了可靠性。
四、驱动电路加速mos管关断时间
为了满足如图5所示高端mos管的驱动，经常会采用变压器驱动，有时为了满足安全隔离也使用变压器驱动。其中r1目的是抑制pcb板上寄生的电感与c1形成lc振荡，c1的目的是隔开直流，通过交流，同时也能防止磁芯饱和。
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