開關電源設計中MOSFET驅動技術詳解

MOSFET作為功率開關管，已經是是開關電源領域的絕對主力器件。雖然MOSFET作為電壓型驅動器件，其驅動表面上看來是非常簡單，但是詳細分析起來并不簡單。本文會來解析MOSFET的驅動技術。首先，來做一個實驗，把一個MOSFET的G懸空，然后在DS上加電壓，那么會出現什么情況呢？很多工程師都知道，MOS會導通甚至擊穿。這是為什么呢？因為根本沒有加驅動電壓，MOS怎么會導通？用下面的圖，來做個仿真：

去探測G極的電壓，發現電壓波形如下：

G極的電壓居然有4V多，難怪MOSFET會導通，這是因為MOSFET的寄生參數在搗鬼。

這種情況有什么危害呢？實際情況下，MOS肯定有驅動電路的么，要么導通，要么關掉。問題就出在開機或者關機的時候，最主要是開機的時候，此時驅動電路還沒上電。但是輸入上電了，由于驅動電路沒有工作，G級的電荷無法被釋放，就容易導致MOS導通擊穿。那么怎么解決呢？

在GS之間并一個電阻

那么仿真的結果呢:

幾乎為0V。什么叫驅動能力？

很多PWM芯片或者專門的驅動芯片都會說驅動能力，比如384X的驅動能力為1A，其含義是什么呢？

假如驅動是個理想脈沖源，那么其驅動能力就是無窮大，想提供多大電流就給多大。但實際中，驅動是有內阻的，假設其內阻為10歐姆，在10V電壓下，最多能提供的峰值電流就是1A，通常也認為其驅動能力為1A。

什么叫驅動電阻呢？

通常驅動器和MOS的G極之間，會串一個電阻，就如下圖的R3。

驅動電阻的作用，如果驅動走線很長，驅動電阻可以對走線電感和MOS結電容引起的震蕩起阻尼作用。但是通常，現在的PCB走線都很緊湊，走線電感非常小。

第二個，重要作用就是調解驅動器的驅動能力，調節開關速度。當然只能降低驅動能力，而不能提高。

對上圖進行仿真，R3分別取1歐姆，和100歐姆。下圖是MOS的G極的電壓波形上升沿。

紅色波形為R3=1歐姆，綠色為R3=100歐姆。可以看到，當R3比較大時，驅動就有點力不從心了，特別在處理米勒效應的時候，驅動電壓上升很緩慢。

下圖，是驅動的下降沿

那么驅動的快慢對MOS的開關有什么影響呢？下圖是MOS導通時候DS的電壓：