电源设计小贴士42:可替代集成MOSFET的分立器件

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电源设计小贴士42:可替代集成MOSFET的分立器件

TI 开关电源 电源设计 MOSFET 分立器件 电源管理设计贴士

电源设计中,工程师通常会面临控制 IC 驱动电流不足的问题,或者面临由于栅极驱动损耗导致控制 IC 功耗过大的问题。为缓解这一问题,工程师通常会采用外部驱动器。半导体厂商(包括 TI 在内)拥有现成的 MOSFET 集成电路驱动器解决方案,但这通常不是成本最低的解决方案,工程师通常会选择比较廉价的分立器件。

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图 1 简单的缓冲器可驱动2 Amps 以上的电流。

图 1 中的示意图显示了一个 NPN/PNP 发射跟随器对,其可用于缓冲控制 IC 的输出。这可能会增加控制器的驱动能力并将驱动损耗转移至外部组件。许多人都认为该特殊电路无法提供足够的驱动电流。

如图 2 Hfe 曲线所示,通常厂商都不会为这些低电流器件提供高于 0.5A 的电流。但是,该电路可提供大大高于 0.5A 的电流驱动,如图 1 中的波形所示。就该波形而言,缓冲器由一个 50Ω 源驱动,负载为一个与1Ω 电阻串联的0.01 uF 电容。该线迹显示了1Ω 电阻两端的电压,因此每段接线柱上的电流为 2A。该数字还显示MMBT2222A 可以提供大约 3A 的电流,MMBT3906 吸收 2A 的电流。

事实上,晶体管将与其组件进行配对(MMBT3904 用于 3906,MMBT2907 用于2222)。这两个不同的配对仅用于比较。这些器件还具有更高的电流和更高的hfe, 如 FMMT618/718 对,其在 6 A 电流时具有 100 的hfe(请参见图 2)。与集成驱动器不同,分立器件是更低成本的解决方案,且有更高的散热和电流性能。

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图 2 诸如 FMMT618 的更高电流驱动器可增强驱动能力(最高:MMBT3904 / 最低:FMMT618).

图 3 显示了一款可使您跨越隔离边界的简单缓冲器变量情况。一个信号电平变压器由一个对称双极驱动信号来驱动。变压器次级绕组用于生成缓冲器电力并为缓冲器提供输入信号。二极管 D1 和 D2 对来自变压器的电压进行调整,而晶体管 Q1 和 Q2 则用于缓冲变压器输出阻抗以提供大电流脉冲,从而对连接输出端的 FET 进行充电和放电。该电路效率极高且具有 50% 的占空比输入(请参见图 3 中较低的驱动信号),因为其将驱动 FET 栅极为负并可提供快速开关,从而最小化开关损耗。这非常适用于相移全桥接转换器

如果您打算使用一个小于 50% 的上方驱动波形(请参见图 3),那么就要使用缓冲变压器。这样做有助于避免由于转换振铃引起的任意开启 EFT。一次低电平到零的转换可能会引起漏电感和次级电容,从而引发振铃并在变压器外部产生一个正电压。

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图 3 利用几个部件您就可以构建一款独立驱动器

总之,分立器件可以帮助您节约成本。价值大约 0.04 美元的分立器件可以将驱动器 IC 成本降低 10 倍。分立驱动器可提供超过2A 的电流并且可以使您从控制 IC 中获得电力。此外,该器件还可去除控制 IC 中的高开关电流,从而提高稳压和噪声性能。

下次我们将继续讨论简单的 FET 栅极驱动电路及同步整流器电路,敬请期待。

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讲师: TI工程师

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