MOS管作為開關(guān)管應(yīng)用的特殊驅(qū)動電路(灌流電路)

MOS管和普通晶體三極管相比,有諸多的優(yōu)點(diǎn),但是在作為大功率開關(guān)管應(yīng)用時,由于MOS管具有的容性輸入特性,MOS管的輸入端,等于是一個小電容器,輸入的開關(guān)激勵信號,實(shí)際上是在對這個電容進(jìn)行反復(fù)的充電?放電的過程,在充放電的過程中,使MOS管道導(dǎo)通和關(guān)閉產(chǎn)生了滯后,使“開”與“關(guān)”的過程變慢,這是開關(guān)元件不能允許的(功耗增加,燒壞開關(guān)管)?

壓波形變成B的畸變波形,導(dǎo)致開關(guān)管不能正常開關(guān)工作而損壞,解決的方法就是,只要R足夠的小,甚至沒有阻值,激勵信號能提供足夠的電流,就能使等效電容迅速的充電?放電,這樣MOS開關(guān)管就能迅速的“開”?“關(guān)”,保證了正常工作?由于激勵信號是有內(nèi)阻的,信號的激勵電流也是有限度,我們在作為開關(guān)管的MOS管的輸入部分,增加一個減少內(nèi)阻?增加激勵電流的“灌流電路”來解決此問題,如下圖所示?

上圖中,在作為開關(guān)應(yīng)用的MOS管Q3的柵極S和激勵信號之間增加Q1?Q2兩只開關(guān)管,此兩只管均為普通的晶體三極管,兩只管接成串聯(lián)連接,Q1為NPN型Q2為PNP型,基極連接在一起(實(shí)際上是一個PNP?NPN互補(bǔ)的射極跟隨器),兩只管等效是兩只在方波激勵信號控制下輪流導(dǎo)通的開關(guān),如下圖A和B?

當(dāng)激勵方波信號的正半周來到時;晶體三極管Q1(NPN)導(dǎo)通?Q2(PNP)截止,VCC經(jīng)過Q1導(dǎo)通對MOS開關(guān)管Q3的柵極充電,由于Q1是飽和導(dǎo)通,VCC等效是直接加到MOS管Q3的柵極,瞬間充電電流極大,充電時間極短,保證了MOS開關(guān)管Q3的迅速的“開”,如圖A所示(圖A和圖B中的電容C為MOS管柵極S的等效電容)?

當(dāng)激勵方波信號的負(fù)半周來到時;晶體三極管Q1(NPN)截止?Q2(PNP)導(dǎo)通,MOS開關(guān)管Q3的柵極所充的電荷,經(jīng)過Q2迅速放電,由于Q2是飽和導(dǎo)通,放電時間極短,保證了MOS開關(guān)管Q3的迅速的“關(guān)”,如上圖B所示?

由于MOS管在制造工藝上柵極S的引線的電流容量有一定的限度,所以在Q1在飽和導(dǎo)通時VCC對MOS管柵極S的瞬時充電電流巨大,極易損壞MOS管的輸入端,為了保護(hù)MOS管的安全,在具體的電路中必須采取措施限制瞬時充電的電流值,在柵極充電的電路中串接一個適當(dāng)?shù)某潆娤蘖?a href="http://m.sib-expo.com/product-list/C-R-p1.html" target="_blank" rel="noopener">電阻R,如下圖A所示?

充電限流電阻R的阻值的選取;要根據(jù)MOS管的輸入電容的大小,激勵脈沖的頻率及灌流電路的VCC(VCC一般為12V)的大小決定一般在數(shù)十姆歐到一百歐姆之間?

由于充電限流電阻的增加,使在激勵方波負(fù)半周時Q2導(dǎo)通時放電的速度受到限制(充電時是VCC產(chǎn)生電流,放電時是柵極所充的電壓VGS產(chǎn)生電流,VGS遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于VCC,R的存在大大的降低了放電的速率)使MOS管的開關(guān)特性變壞,為了使R阻值在放電時不影響迅速放電的速率,在充電限流電阻R上并聯(lián)一個形成放電通路的二極管D,上圖B所示?此二極管在放電時導(dǎo)通,在充電時反偏截止?這樣增加了充電限流電阻和放電二極管后,既保證了MOS管的安全,又保證了MOS管,“開”與“關(guān)”的迅速動作?(本文推薦:長電-MOS管)

灌流電路的另外一種形式,對于某些功率較小的開關(guān)電源上采用的MOS管往往采用了下圖A的電路方式?

圖中 D為充電二極管,Q為放電三極管(PNP)?工作過程是這樣,當(dāng)激勵方波正半周時,D導(dǎo)通,對MOS管輸入端等效電容充電(此時Q截止),在當(dāng)激勵方波負(fù)半周時,D截止,Q導(dǎo)通,MOS管柵極S所充電荷,通過Q放電,MOS管完成“開”與“關(guān)”的動作,如上圖B所示?此電路由激勵信號直接“灌流”,激勵信號源要求內(nèi)阻較低?該電路一般應(yīng)用在功率較小的開關(guān)電源上?