基于MOSFET設計優化的功率驅動電路

摘要：在分析了功率MOSFET其結構特性的基礎上，討論驅動電路的設計，從而優化MOSFET的驅動性能，提高設計的可靠性。
關鍵詞：MOSFET；急聚點；損耗

功率MOSFET具有開關速度快，導通電阻小等優點，因此在開關電源，電機控制等電子系統中的應用越來越廣，通常在實際的設計過程中，對其驅動電路以及驅動電路的參數調整并不十分關注，尤其是從來沒有對MOSFET其內部的微觀結構去考慮驅動電路的設計，導致在實際的應用中，MOSFFT產生一定的失效率。本文將討論這些細節的問題，從而優化MOSFET的驅動性能，提高整個系統的可靠性。

1 功率MOSFET的柵極模型
通常從外部來看，MOSFET是一個獨立的器件，事實上，在其內部，由許多個單元(小的MOSFET)并聯組成，如圖1所示。MOSFET的結構確定了其柵極電路為RC網絡。

在MOSFET關斷過程中，MOSFET的柵極電壓下降，從其等效模型可以得出，在晶元邊緣的單元首先達到柵極關斷電壓而后關斷。如果MOSF ET所加的負載為感性負載，由于電感電流不能突變，導致流過MOSFET的電流向晶元的中間流動，如圖2所示。這樣就會造成MOSFET局部單元過熱而導致MOSFET局部單元損壞。如果加快MOSFET的關斷速度，以盡量讓MOSFET快速關斷，不讓能量產生急聚點，這樣就不會因局部單元過熱而損壞MOSFET。

MOSFET的關斷過程是一個由穩態向非穩態過渡的過程，與此相反，MOSFET在開通時，由于負載的電流是隨著單元的逐漸開通而不斷增加的。因此是一個向穩態過渡的過程，不會出現關斷時產生的能量聚集點。因此，MOSFET在關斷時應提供足夠的放電電流讓其快速關斷，這樣做不僅是為了提高開關速度而降低開關損耗，同時也是為了讓非穩態過程盡量短，不至產生局部過熱點。