150W級(jí)功率MOSFET的門(mén)驅(qū)動(dòng)電路
出處:xwj 發(fā)布于:2008-09-10 15:56:13
作為高速的開(kāi)關(guān)器件,功率MOSFET比較被注目。要充分地使用它,就必須非常清楚其門(mén)驅(qū)動(dòng)電路。
功率MOSFET在苴流~低速開(kāi)關(guān)用途上,與以往的場(chǎng)效應(yīng)品體管相比易于驅(qū)動(dòng)是其的特色.但如要在高頻時(shí)實(shí)現(xiàn)高速開(kāi)關(guān)動(dòng)作,則因門(mén)輸入阻抗低而非常困難,教科書(shū)卜提到過(guò)功率MOSFET的輸人阻抗極高,但那是有適用條件的.
圖1是用于測(cè)試功率MOSFET(2SK1379)的開(kāi)關(guān)特性的電路.試驗(yàn)中使用的2SK1379(東芝)是60V、50A,漏極損耗150W,gm=25~35S的功率開(kāi)關(guān)器件.注意其輸入電容Cis=36OOpF、反饋電容Crs=10O0pF 使用此FET,研究其門(mén)極上直接串聯(lián)連接的電阻RG對(duì)特性帶來(lái)的影響。
MOSFET實(shí)質(zhì)上是高速開(kāi)關(guān)器件,受到輸入輸出問(wèn)的耦合、配線(xiàn)等的寄生電感的影響,具有動(dòng)作不易穩(wěn)定的性質(zhì)。因此,門(mén)極電阻RG的插人不可缺少,隨著RG的提高,開(kāi)關(guān)的時(shí)間變慢。那是因?yàn)榇嬖陂T(mén)輸入電流對(duì)門(mén)輸入電容Cis進(jìn)行充放電的時(shí)間常數(shù)。越高速的開(kāi)關(guān),越需要大的閘輸入電流.

圖1 150W功率MOSFET開(kāi)關(guān)特性測(cè)定電路
一方面,OFF開(kāi)關(guān)時(shí),如果不將門(mén)極儲(chǔ)蓄的電荷引人到驅(qū)動(dòng)側(cè),就不能OFF。
實(shí)驗(yàn)電路中測(cè)定門(mén)電流時(shí)用電流探頭夾緊(帶域幅度DC~50MHz)。為了觀(guān)測(cè)門(mén)極端子流過(guò)的電流I,而插入。負(fù)載電阻RL以50V、10A開(kāi)關(guān),RL=Vo/Io=5Ω(4個(gè)20Ω并聯(lián))。
圖2是通過(guò)RG=50Ω,將5Vp-p、45μs的脈沖進(jìn)行開(kāi)關(guān)時(shí)的輸出波形V。和門(mén)極輸人電流IG的波形。

圖2 由2SK1379組成的開(kāi)關(guān)----輸出電壓波形和柵極電流波形
門(mén)極電流的峰值略小于40mA,IG≈0的時(shí)間為5μs。
輸出波形的下降時(shí)間略小于1μs,上升時(shí)間幾乎相同。另外,開(kāi)關(guān)OFF時(shí),也流過(guò)40mA的門(mén)極電流(電流方向相反)。驅(qū)動(dòng)電路消耗的電力是此電流波形的積分值,高頻時(shí)也不能忽視驅(qū)動(dòng)電路的電力。
這里RG=100Ω時(shí)的上升、下降時(shí)問(wèn)為1.8μs、2μs,IG=25mA(峰值)RG=200Ω H時(shí)為3.1μs 、3.2μs、,IG=15mAPEAK,如果減少峰值電流,則開(kāi)關(guān)特性會(huì)變差.
圖3是RG=600Ω時(shí)的波形。輸出電壓波形也不理想,一方面,由于門(mén)極申流波形雖然減少到7.5mAPEAK, 但電流流過(guò)的時(shí)間(時(shí)間常數(shù))變長(zhǎng).輸出波形OFF時(shí)的阻尼振蕩現(xiàn)象少,所以只能適用于低速開(kāi)關(guān)。

圖3 由2SK1379組成的開(kāi)關(guān)…輸出電壓波形和柵極電流波形(RG=600Ω)
綜上所述,實(shí)現(xiàn)高速開(kāi)關(guān)時(shí).需耍驅(qū)動(dòng)電路的輸出電流大(是推挽的射極跟隨器)上升時(shí)間及下降時(shí)間短的驅(qū)動(dòng)波形.
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