スイッチング電源へのMOSFETの応用
MOSFETは、内部抵抗が低く、スイッチング速度が速いため、スイッチング電源に広く使用されています。 MOSFETのドライバは、多くの場合、パワーICとMOSFETのパラメータに従って適切な回路を選択します。 スイッチング電源用のMOSFETの駆動回路を以下に説明します。MOSFETを使用してスイッチング電源を設計する場合、ほとんどの人はMOSFETのオン抵抗、最大電圧、および最大電流を考慮します。 しかし、ほとんどの場合、これらの要因のみが考慮されます。 このような回路は正常に動作する可能性がありますが、適切な設計ではありません。 より具体的には、MOSFETはそれ自体の寄生パラメータも考慮する必要があります。 特定のMOSFETの場合、その駆動回路、ドライバピン出力のピーク電流、立ち上がり速度などがMOSFETのスイッチング性能に影響を与えます。
パワーICとMOSトランジスタを選択する場合、パワーICとMOSトランジスタを接続するための適切なドライバ回路を選択することが非常に重要です。
優れたMOSFETドライバ回路には次の要件があります。
(1)スイッチを瞬時に開く場合、ドライバ回路は、スイッチを確実に開くことができるように、MOSFETのソースとゲートの間の電圧を必要な値まですばやく上昇させるのに十分な充電電流を供給できる必要があります。立ち上がりエッジの高周波発振なしで素早く。
(2)スイッチオン中、駆動回路はMOSFETのゲートとソース間の電圧が安定していて信頼できることを保証できます。
(3)瞬時駆動回路のスイッチオフにより、MOSFETのゲートとソース間のコンデンサ電圧の高速放電のために可能な限りインピーダンスが最小のパスを提供し、スイッチを迅速にオフにできるようにします。
(4)駆動回路の構造がシンプルで信頼性が高く、損失が少ない。
(5)必要に応じて分離を適用します。
以下に、いくつかのモジュール電源で一般的に使用されるMOSFETドライバ回路について説明します。
1.パワーICはMOSFETを直接駆動します
パワーICダイレクトドライブは、最も一般的に使用される運転モードであり、最も単純な運転モードです。 この運転モードを使用するときは、いくつかのパラメーターとこれらのパラメーターの影響に注意する必要があります。 まず、パワーICのマニュアル、最大駆動ピーク電流を確認してください。チップごとに駆動能力が異なるためです。 次に、MOSFETの寄生容量を理解します。 ICの駆動能力、MOSの寄生容量、MOSのスイッチ速度などの要素はすべて、駆動抵抗の選択に影響を与えるため、RGを無限に減らすことはできません。
2.パワーICの駆動能力が不足している場合
MOSトランジスタの寄生容量が比較的大きく、パワーICの駆動能力が不十分な場合は、駆動回路においてパワーICの駆動能力を高める必要があります。 トーテムポール回路は、パワーICの駆動能力を高めるためによく使用されます。 この駆動回路は、電流供給能力を向上させ、グリッド入力静電容量充電の充電プロセスを迅速に完了するために使用されます。 このトポロジでは、電源をオンにするのに必要な時間が長くなりますが、電源を切る時間は短くなります。 スイッチはすばやくオンになり、立ち上がりエッジの高周波発振を回避できます。
3.ドライバ回路によるMOSターンオフ時間の加速
瞬時駆動回路は、MOSFETのゲートとソース間のコンデンサ電圧の高速放電のために可能な限り最小のインピーダンスのパスを提供し、スイッチをすばやくオフにできるようにします。 ゲートとソース間の容量電圧を迅速に放電するために、通常、抵抗とダイオードが駆動抵抗に並列に接続され、ターンオフ時間と損失を同時に削減します。 Rg2は、スイッチを切るときの過電流を防ぎ、パワーICを焼き払うためのものです。
4.ドライバ回路によるMOSターンオフ時間の加速
ハイエンドMOSトランジスタのドライブに対応するために、トランスドライブがよく使用されますが、安全絶縁に対応するためにトランスドライブが使用されることもあります。 R1の目的は、PCBの寄生インダクタンスとC1の間のLC発振を抑制することです。 C1の目的は、DCを分離し、ACによるコアの飽和を防ぐことです。