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提高電路的開關(guān)速度有幾種簡單技術(shù)措施?

信息來源:本站 日期:2017-08-24 

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柵極驅(qū)動(dòng)的優(yōu)化
    以下幾種簡單的技術(shù)措施能夠有效進(jìn)步電路的開關(guān)速度,這就是柵極驅(qū)動(dòng)的優(yōu)化(圖5. 80)。通常狀況下,為了進(jìn)步電源的應(yīng)用率,功率開關(guān)總是開通的時(shí)間遠(yuǎn)比關(guān)閉的時(shí)間要長,縮短關(guān)斷時(shí)間就顯得尤為迫切,所以柵極驅(qū)動(dòng)的簡單優(yōu)化也大都是針對(duì)進(jìn)步關(guān)斷速度停止的。

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    對(duì)于高頻信號(hào)而言,柵極和源極到驅(qū)動(dòng)控制電路的引線以及RG的寄生電感對(duì)開關(guān)速度都是有影響的,圖5.80 (a)所示電路使一個(gè)小容量的電容與上述寄生電感并聯(lián),相當(dāng)于對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)停止了相位校正,因而有利于外關(guān)速度的進(jìn)步。

    柵極電阻主要用來抑制寄生振蕩,但是會(huì)影響開關(guān)速度.圖5. 80(b)中的D1在關(guān)斷時(shí)可以消弭RG帶來的大局部影響,因而可以相對(duì)(開通)進(jìn)步關(guān)斷速度。1N4148適用于柵極峰值電流150mA以下的應(yīng)用,300mA左右時(shí)能夠換用BAS40之類的肖特基二極管。


    圖5. 80(c)所示電路是目前最為常用的驅(qū)動(dòng)優(yōu)化電路,特別是關(guān)于只要正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)電平而沒有負(fù)向的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的狀況,這種電路特別有用。PNP晶體管的基極電平低于發(fā)射極時(shí)導(dǎo)通,反之關(guān)斷。因而在VMOS關(guān)斷時(shí),Q2會(huì)速導(dǎo)通而加速VMOS的關(guān)斷,D2則為柵極的正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供通道,也可以維護(hù)Q2的基極—發(fā)射極不被本人的結(jié)電容充放電而擊穿。這種電路采用了有源器件Q2,可以提供比擬大的放電電流通道,還可以短路Q1柵極與源極之間的寄生電感,阻止Q1柵極的泄放能量反應(yīng)到驅(qū)動(dòng)電路。假如將D2視為一個(gè)只要開關(guān)功用的NPN晶體管,D2與Q2實(shí)踐上構(gòu)成了一個(gè)“圖騰柱”電路,其優(yōu)勢就不用贅言了吧。這種電路的缺乏之處是,Q1的柵極與源極間的電壓并不能被拉低到OV,影響開關(guān)速度的進(jìn)一步進(jìn)步。

    圖5. 80(d)所示電路是采用NPN晶體管的關(guān)斷加速電路,Q2與圖5. 80 (c)的Q2的功用相同。由于是NPN管,所以用Q3構(gòu)成一個(gè)與Q1柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)反相的自偏置電路,使Q2在Q1關(guān)斷時(shí)開通。在Q1開通的驅(qū)動(dòng)信號(hào)降臨 時(shí),驅(qū)動(dòng)電流同時(shí)對(duì)C5充電,此時(shí)的C5相當(dāng)于短道路,將R2短路,驅(qū)動(dòng)信號(hào)也  同時(shí)送到Q3的基極,使Q3導(dǎo)通,將Q2關(guān)閉。當(dāng)C5充電完成時(shí),剛好是Q1開始關(guān)斷的開端,Q3關(guān)閉,Q2從R1取得偏置而導(dǎo)通,將Q1的柵極與源極近乎短路,加速其關(guān)斷的過程。R2為C5放電提供通道,C5放電等候下一個(gè)開關(guān)周期的到來。Q2在Q1開通期間會(huì)耗費(fèi)驅(qū)動(dòng)電流,在Q1關(guān)斷時(shí)由于C5的放電又會(huì)拖長Ql的關(guān)斷延遲時(shí)間。不過這種電路的優(yōu)勢是,在系統(tǒng)上電期間,可以堅(jiān)持Q1的關(guān)斷,這是由于C5的充電時(shí)間是固定的,在系統(tǒng)上電期間,由于電源電壓偏低,驅(qū)動(dòng)電壓也偏低,C5的充電時(shí)間延長,Q3的導(dǎo)通也會(huì)延遲以至?xí)粚?dǎo)通,此時(shí)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)會(huì)由于Q2的導(dǎo)通而失效。

    當(dāng)驅(qū)動(dòng)控制電路可以輸出互相反相的兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí),圖5. 80(e)所示電路是更為理想的一種加速電路,Q1是主開關(guān),Q2足加速關(guān)斷的VMOS,顯然Q2只需求比擬低的電壓規(guī)格即可,它的飽和導(dǎo)通電阻惹起的壓降就簡直能夠疏忽,因而這個(gè)電路可以將Q1的柵極拉低至0V。不過,Q2的輸出電容和Q1的輸入電容是并聯(lián)的,這顯然會(huì)增大Q1的等效輸入電容,拖慢開關(guān)速度。

    RG對(duì)驅(qū)動(dòng)性能的影響,我們?cè)?jīng)屢次描繪過,除此之外,柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)開關(guān)速度也有一定的影響(表5.8)。


    從上表中的內(nèi)容能夠佐證以下值得我們關(guān)注的結(jié)論:
    (1)本書的第3章曾經(jīng)指出VGSS遠(yuǎn)不止于手冊(cè)給出的±20V,停止實(shí)踐測定并留有適宜的裕量,選擇比擬高的VGS是利大于弊的。         (2)VGS增加可以增加VMOS的飽和深度,但是大于15V以后,對(duì)飽和壓降的影響也是微乎其微的。
    (3)反向偏置電壓的絕對(duì)值也是越高越有利,普通引薦的數(shù)值是—5~—15V,實(shí)踐上,假如肯定是平安的,—20V或許更為適宜。         (4)外表上看,RG似乎是取比擬小的值有利,但實(shí)踐上減小FWD(續(xù)流二極管)關(guān)斷時(shí)的電壓變化速率dv/dt的問題更為重要,在源極有限流電阻時(shí),還能增加源極限流電阻的反應(yīng)作用,進(jìn)步VMOS的穩(wěn)定性。因而當(dāng)開關(guān)功耗不是主要矛盾時(shí),應(yīng)該選擇比擬大的RG。因而高壓應(yīng)用場所就應(yīng)該選擇比擬大的RG值。


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