MOS管電子產品生產中不可或缺的重要保護器件,在手機、筆記本電腦、藍牙耳機等都有MOS管的身影,可以這樣說,有便攜式電子產品的地方一定有MOS管的存在,究竟為何MOS管能在競爭激烈的電子行業中脫穎而出,我覺的最主要的原因莫過于MOS管絕佳的性能,如簡化驅動電路、自適應能力強、抗干擾能力強等性能使得MOS管崛起的速度快,今天我們要說的是MOS管在驅動電路中的核心設計,為何能讓MOS管在競爭如此激烈的電子市場存活。
一、MOS管驅動電路的原理:
電子工程師一般認為MOS管是通過電壓驅動的,不需要驅動電流。然而,就在MOS管的G S兩級之間有結電容存在,也正是這個電容讓驅動MOS變的神秘莫測。
MOS管如果不考慮紋波和EMI等要求的話,MOS管開關速度越快越好,因為開關時間越短,開關損耗越小,而在開關電源中開關損耗占總損耗的很大一部分,因此MOS管驅動電路的好壞直接決定了電源的效率。
對于一個MOS管,如果把GS之間的電壓從0拉到管子的開啟電壓所用的時間越短,那么MOS管開啟的速度就會越快。與此類似,如果把MOS管的GS電壓從開啟電壓降到0V的時間越短,那么MOS管關斷的速度也就越快
由此我們可以知道,如果想在更短的時間內把GS電壓拉高或者拉低,就要給MOS管柵極更大的瞬間驅動電流。
大家常用的PWM芯片輸出直接驅動MOS或者用三極管放大后再驅動MOS的方法,其實在瞬間驅動電流這塊是有很大缺陷的。
比較好的方法是使用專用的MOS管驅動芯片如TC4420來驅動MOS管,這類的芯片一般有很大的瞬間輸出電流,而且還兼容TTL電平輸入,MOS管驅動芯片的內部結構。
二、MOS管驅動電路注意事項:
因為驅動線路走線會有寄生電感,而寄生電感和MOS管的結電容會組成一個LC振蕩電路,如果直接把驅動芯片的輸出端接到MOS管柵極的話,在PWM波的上升下降沿會產生很大的震蕩,導致MOS管急劇發熱甚至爆炸,一般的解決方法是在柵極串聯10歐左右的電阻,降低LC振蕩電路的Q值,使震蕩迅速衰減掉。
因為MOS管柵極高輸入阻抗的特性,一點點靜電或者干擾都可能導致MOS管誤導通,所以建議在MOS管G S之間并聯一個10K的電阻以降低輸入阻抗
如果擔心附近功率線路上的干擾耦合過來產生瞬間高壓擊穿MOS管的話,可以在GS之間再并聯一個18V左右的TVS瞬態抑制二極管,TVS可以認為是一個反應速度很快的穩壓管,其瞬間可以承受的功率高達幾百至上千瓦,可以用來吸收瞬間的干擾脈沖。