150W級功率MOSFET的門驅(qū)動電路
出處:xwj 發(fā)布于:2008-09-10 15:56:13
作為高速的開關(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驅(qū)動電路。
功率MOSFET在苴流~低速開關(guān)用途上,與以往的場效應(yīng)品體管相比易于驅(qū)動是其的特色.但如要在高頻時實現(xiàn)高速開關(guān)動作,則因門輸入阻抗低而非常困難,教科書卜提到過功率MOSFET的輸人阻抗極高,但那是有適用條件的.
圖1是用于測試功率MOSFET(2SK1379)的開關(guān)特性的電路.試驗中使用的2SK1379(東芝)是60V、50A,漏極損耗150W,gm=25~35S的功率開關(guān)器件.注意其輸入電容Cis=36OOpF、反饋電容Crs=10O0pF 使用此FET,研究其門極上直接串聯(lián)連接的電阻RG對特性帶來的影響。
MOSFET實質(zhì)上是高速開關(guān)器件,受到輸入輸出問的耦合、配線等的寄生電感的影響,具有動作不易穩(wěn)定的性質(zhì)。因此,門極電阻RG的插人不可缺少,隨著RG的提高,開關(guān)的時間變慢。那是因為存在門輸入電流對門輸入電容Cis進行充放電的時間常數(shù)。越高速的開關(guān),越需要大的閘輸入電流.

圖1 150W功率MOSFET開關(guān)特性測定電路
一方面,OFF開關(guān)時,如果不將門極儲蓄的電荷引人到驅(qū)動側(cè),就不能OFF。
實驗電路中測定門電流時用電流探頭夾緊(帶域幅度DC~50MHz)。為了觀測門極端子流過的電流I,而插入。負載電阻RL以50V、10A開關(guān),RL=Vo/Io=5Ω(4個20Ω并聯(lián))。
圖2是通過RG=50Ω,將5Vp-p、45μs的脈沖進行開關(guān)時的輸出波形V。和門極輸人電流IG的波形。

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

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