電源設(shè)計(jì)小貼士 42：可替代集成MOSFET的分立器件

在電源設(shè)計(jì)中，工程師通常會(huì)面臨控制 IC 驅(qū)動(dòng)電流不足的問題，或者面臨由于柵極驅(qū)動(dòng)損耗導(dǎo)致控制 IC 功耗過大的問題。為緩解這一問題，工程師通常會(huì)采用外部驅(qū)動(dòng)器。半導(dǎo)體廠商（包括 TI 在內(nèi)）擁有現(xiàn)成的 MOSFET 集成電路驅(qū)動(dòng)器解決方案，但這通常不是成本最低的解決方案。通常會(huì)選擇價(jià)值幾美分的分立器件。

圖 1 中的示意圖顯示了一個(gè) NPN/PNP 發(fā)射跟隨器對(duì)，其可用于緩沖控制 IC 的輸出。這可能會(huì)增加控制器的驅(qū)動(dòng)能力并將驅(qū)動(dòng)損耗轉(zhuǎn)移至外部組件。許多人都認(rèn)為該特殊電路無法提供足夠的驅(qū)動(dòng)電流。

如圖 2 h_fe 曲線所示，通常廠商都不會(huì)為這些低電流器件提供高于 0.5A 的電流。但是，該電路可提供大大高于 0.5A 的電流驅(qū)動(dòng)，如圖 1 中的波形所示。就該波形而言，緩沖器由一個(gè) 50Ω 源驅(qū)動(dòng)，負(fù)載為一個(gè)與1Ω 電阻串聯(lián)的0.01 uF 電容。該線跡顯示了1Ω 電阻兩端的電壓，因此每段接線柱上的電流為 2A。該數(shù)字還顯示MMBT2222A 可以提供大約 3A 的電流，MMBT3906 吸收 2A 的電流。

事實(shí)上，晶體管將與其組件進(jìn)行配對(duì)（MMBT3904 用于 3906，MMBT2907 用于2222）。這兩個(gè)不同的配對(duì)僅用于比較。這些器件還具有更高的電流和更高的h_fe, 如 FMMT618/718 對(duì)，其在 6 A 電流時(shí)具有 100 的h_fe（請參見圖 2）。與集成驅(qū)動(dòng)器不同，分立器件是更低成本的解決方案，且有更高的散熱和電流性能。

圖3 顯示了一款可使您跨越隔離邊界的簡單緩沖器變量情況。一個(gè)信號(hào)電平變壓器由一個(gè)對(duì)稱雙極驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)。變壓器次級(jí)繞組用于生成緩沖器電力并為緩沖器提供輸入信號(hào)。二極管 D1 和 D2 對(duì)來自變壓器的電壓進(jìn)行調(diào)整，而晶體管 Q1 和 Q2　則用于緩沖變壓器輸出阻抗以提供大電流脈沖，從而對(duì)連接輸出端的 FET 進(jìn)行充電和放電。該電路效率極高且具有 50% 的占空比輸入（請參見圖 3 中較低的驅(qū)動(dòng)信號(hào)），因?yàn)槠鋵Ⅱ?qū)動(dòng) FET 柵極為負(fù)并可提供快速開關(guān)，從而最小化開關(guān)損耗。這非常適用于相移全橋接轉(zhuǎn)換器。

如果您打算使用一個(gè)小于 50% 的上方驅(qū)動(dòng)波形（請參見圖 3），那么就要使用緩沖變壓器。這樣做有助于避免由于轉(zhuǎn)換振鈴引起的任意開啟 EFT。一次低電平到零的轉(zhuǎn)換可能會(huì)引起漏電感和次級(jí)電容，從而引發(fā)振鈴并在變壓器外部產(chǎn)生一個(gè)正電壓。

總之，分立器件可以幫助您節(jié)約成本。價(jià)值大約 0.04 美元的分立器件可以將驅(qū)動(dòng)器 IC 成本降低 10 倍。分立驅(qū)動(dòng)器可提供超過2A 的電流并且可以使您從控制 IC 中獲得電力。此外，該器件還可去除控制 IC 中的高開關(guān)電流，從而提高穩(wěn)壓和噪聲性能。

下次我們將繼續(xù)討論簡單的 FET 柵極驅(qū)動(dòng)電路及同步整流器電路，敬請期待。



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