當今多種?MOSFET?技術和硅片制程并存，而且技術進 步日新月異。要根據?MOSFET?的電壓?/?電流或管芯尺 寸，對如何將MOSFET驅動器與MOSFET進行匹配進 行一般說明，實際上顯得頗為困難，甚至不可能。

與任何設計決策一樣，在為您設計中的?MOSFET?選擇 合適的?MOSFET?驅動器時，需要考慮幾個變量。需要 考慮的參數至少需要包括輸入至輸出的傳輸時延、靜態 電流、抗閉鎖和電流驅動能力。驅動器的功率消耗也影 響著封裝的決定和驅動器的選擇。 本應用筆記將詳細討論與?MOSFET?柵極電荷和工作頻 率相關的?MOSFET?驅動器功耗。還將討論如何根據MOSFET所需的導通和截止時間將?MOSFET?驅動器的 電流驅動能力與?MOSFET?柵極電荷相匹配。Microchip?提供許多不同種類的?MOSFET?驅動器，它們 采用不同的封裝，因此可以使設計者為應用中的?MOS- FET?選擇最合適的?MOSFET?驅動器。?

MOSFET?驅動器的功耗

對?MOSFET?的柵極進行充電和放電需要同樣的能量， 無論充放電過程快或慢 (柵極電壓的上升和下降)。因 此，MOSFET?驅動器的電流驅動能力并不影響由?MOS- FET?柵極的容性負載產生的驅動器功耗。

MOSFET?驅動器的功耗包含三部分:1.?由于MOSFET柵極電容充電和放電產生的功耗。?

從上述公式推導得出，三部分功耗中只有一個與MOSFET?柵極電容充電和放電有關。這部分功耗通常是 最高的，特別在很低的開關頻率時。

為了計算公式?1?的值，需要知道?MOSFET?柵極電容。

MOSFET?柵極電容包含兩個電容:柵源電容和柵漏電容 (密勒電容)。通常容易犯的錯誤是將MOSFET?的輸入 電容 (CISS)當作?MOSFET?總柵極電容。確定柵極電 容的正確方法是看MOSFET?數據手冊中的總柵極電容 (QG)。這個信息通常顯示在任何?MOSFET?的電氣特

性表和典型特性曲線中。

表?1?顯示了?500V、14A、N?溝道?MOSFET?的柵極電容 在數據手冊中的典型示例。要留意數據手冊表中給出的 數值與它們的測試條件有關:柵極電壓和漏極電壓。這 些測試條件影響著柵極電荷的值。圖?1?顯示同一個?MOSFET?在不同柵極電壓和漏極電壓下柵極電荷的典 型特性曲線。應確保用來計算功耗的柵極電荷值也滿足 應用條件。?

交越導通特性在MOSFET驅動器數據手冊中顯示為“交 越能量—電源電壓”典型特性曲線。圖2?給出了這個曲 線示例。?

交越常數的單位通常為安培?-?秒(A*sec)。這個數值與 工作頻率相乘得到平均電流值。圖?2證明了先前討論的 這一點。也就是，當偏置電壓增加時，交越常數也增加， 因此驅動器的功率消耗 (由于交越導通)也增加。反 之，減小驅動器電壓導致驅動器功耗減小。

需要留意的一點是當使用雙路驅動器時，交越常數通常
表示驅動器兩部分的工作。如果只使用了驅動器的一部
分，或者驅動器的兩部分工作在不同的頻率，對于驅動
器每部分的計算，只需要采用這個值的一半。

以圖?2?所示的信息為例，我們假設這是單輸出驅動器， 工作VDD為12V，工作頻率為250 kHz。基于上述曲線， 交越常數定為?5.2*10-9。

峰值電流驅動的需求

針對?MOSFET?驅動器的討論主要是考慮內部和外部因 素而導致?MOSFET?驅動器產生功耗。所以必須計算出MOSFET?驅動器的功率損耗，進而利用計算值為驅動器 選擇正確的封裝和計算結溫。

在應用中使?MOSFET?驅動器與?MOSFET?匹配主要是根 據功率?MOSFET?導通和截止的速度快慢 (柵極電壓的 上升和下降時間)。任何應用中優化的上升 / 下降時間 取決于很多因素，例如EMI(傳導和輻射)，開關損耗， 引腳 / 電路的感抗，以及開關頻率等。

MOSFET?導通和截止的速度與?MOSFET?柵極電容的充 電和放電速度有關。?MOSFET?柵極電容、導通和截止 時間與?MOSFET?驅動器的驅動電流的關系可以表示 為:?

同時還需要考慮在?MOSFET?驅動器和功率?MOSFET?柵 極之間使用外部電阻，因為這會減小驅動柵極電容的峰 值充電電流。這種驅動的配置如圖?4?所示。?

MOSFET?驅動器柵極驅動典型配置

使用?MOSFET?驅動器時可以采用許多不同的電路配置。 很多時候，由于高的峰值電流、驅動電壓快的上升 / 下 降時間以及電路板上長走線引起的電感，需要考慮額外 的鉗位電路。圖3?至圖?6?顯示了經常使用的柵極驅動電 路典型配置。?

圖?6?顯示了使用柵極驅動變壓器的兩種不同柵極驅動配 置。柵極驅動變壓器可以用在高壓或低壓的應用中，從 而在控制電路和功率?MOSFET?之間提供隔離，而這種 隔離是為了滿足安全要求，或者是提供高端浮空柵極驅 動。

圖?6?中的電路?A?和電路?B?顯示了單開關正激應用中使用 的柵極驅動變壓器。

與?MOSFET驅動器輸出和柵極驅 動變壓器串聯的電阻和電容用于平衡柵極驅動變壓器的 電壓?-?時間。由于柵極驅動變壓器的電壓?-?時間必須平 衡(對任何變壓器都一樣)，在開關周期的截止時間內， 功率?MOSFET?的柵極被施加了一個負的柵源電壓。很 多時候這會引起導通時開關時間延遲。如果不希望發生 這種情況，可以使用?B?中的電路配置。這個電路使用負 的柵極驅動電壓來導通另外一個小信號?FET，進而短接?主功率?MOSFET?的柵源端子，使其完全截止，并使柵 極電壓保持在?0V。A?和?B?中顯示的驅動配置也可以用于 雙開關的正激拓撲結構。

總結

在實際應用中，將適當的?MOSFET?驅動器與?MOSFET匹配時需要考慮許多參數。然而，遵循本應用筆記中介 紹的步驟就可以作出正確的選擇。表?3可以作為通用的 指南來縮小選擇的范圍。

正如任何電子元件一樣，沒有一個器件能夠適合所有的 應用，因此?Microchip?提供了不同標稱電流、驅動輸出 極性和輸入邏輯配置的?MOSFET?驅動器。?