功率MOS管与BJT驱动技术在开关电源中的应用

本文主要探讨了在开关电源设计中，分立元器件特别是BJT和MOSFET的驱动技术。BJT（双极型晶体管）和MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是两种常用的开关元件，它们在开关电源中的应用有各自的特点和优势。 BJT是一种电流驱动的器件，例如MBJ13003和MBJ13005等，其放大倍数通常在几十倍左右。由于BJT从导通到关断需要一定的时间，这限制了它在高频应用中的使用，更适用于低频电源电路。BJT的驱动涉及到基极电流的控制，以实现对集电极和发射极之间电流的放大。 MOSFET则是电压控制的器件，具有高速、大功率、高耐压的特性，工作频率可高达20KHz以上，有的甚至能达到100KHz至200KHz。它的栅极与源极通过硅氧化层隔离，使得MOSFET具有高增益和高输入阻抗。为了驱动MOSFET，需要在栅极和源极之间施加电压脉冲，通过驱动电阻Rg来给输入电容Ciss充电，从而控制MOSFET的开关状态。驱动电阻Rg的计算公式为Rg = tr / (2.2 * Ciss)，而驱动电流脉冲值Ig可以通过总电荷量除以上升时间tr得出。为了加快MOSFET的开关速度，需要适当选择驱动电阻的值，并考虑上升时间tr和下降时间tf。 MOSFET的驱动方式多样，包括简单的电压驱动、自举驱动、隔离变压器驱动以及图腾柱驱动等。其中，图腾柱驱动是由三极管或MOSFET组成的结构，能提供更大的驱动电流，适用于不同的电源拓扑，如半桥、推挽、双管正激和全桥。 此外，IGBT（绝缘栅双极晶体管）是另一种混合驱动型器件，结合了MOSFET的高输入阻抗和BJT的电流放大能力。它的开关行为通过正向或反向栅极电压来控制，类似于MOSFET，但需要通过N沟道MOSFET来控制IGBT的导通和关断。 总结来说，BJT和MOSFET的驱动设计在开关电源中至关重要，需要根据具体的应用需求选择合适的驱动方式和元件参数，以确保开关过程快速且可靠，同时兼顾效率和稳定性。