N溝道VMOSFET驅動電路

N溝道VMOSFET驅動電路
與雙極型晶體管相比，VMOSFET的優點是：（1）參與導電的只有多數載流子，不存在複合少數載流子所表現出來的存儲效應，從而具有高的開關速度。②具有寬的安全工作區而不會產生熱點，無二次擊穿現象，而且耐壓具有正的溫度係數，所以有高的可靠性。③導通電阻具有正的溫度係數，容易進行並聯使用。④具有強的過載能力，短時過載能力通常為額定值的四倍。⑤具有高的開啟電壓(即閾值電壓，2～4V)，因此有較高的雜訊容限和抗干擾能力，給電路設計帶來了極大的方便。⑥具有極高的輸入阻貳，所需驅動功率很小，對驅動電路要求較低。
由於VMOSFET的眾多優點，目前被越來越多地應用於開關電源等功率控制領域。高耐壓、大電流的N溝道VMOSFET型號很多，選擇餘地很大，價格也比較便宜。相比之下，高耐壓、大電流的P溝道VMOSFET型號則比較少，選擇餘地很小，價格也比較高。因此，絕大多數情況下都選用N溝道VMOSFET。當VMOSFET的源極S接電路地時，驅動電路很好設計。但在串聯型開關電源中，VMOSFET驅動電路的設計很有技巧性，尤其是單一電源供電的情況。下面介紹一種新穎的驅動方式，日本尤塔卡電機株式會社生產的YDS305開關穩壓模塊就採用了這種驅動電路。該驅動電路用於驅動N溝道VMOSFET。
工作原理 1、利用主電源建立輔助電源 VMOSFET的開啟電壓(即閾值電壓或門檻電壓)為2～4V，為保證N溝道VMOSFET充分導通，必須使Vcs≥4V，一般取10V左右。在串聯型開關電源中，開關管與負載即輸出電壓是串聯的。開關管導通時，源極S的電位等於輸入電壓(忽略VMOSFET導通電阻上的壓降)。因此，PWM驅動級的供電電源必須高於輸入電壓。在單一電源供電的情況下，只有通過輸入電壓建立輔助電源。D1、D2、C1、C2、Q5等元件構成了10V輔助電源。其工作原理是：當開關管Q1截止(此時續流二極體D3導通)時，輸入電壓經二極體D1給電容C1快速充電。C1充滿電時兩端電壓就等於輸入電壓。該電壓經Q5、D2組成的串聯穩壓電路得到10V輔助電源，與源極S的電位迭加後作為PWM驅動級的供電電源。這樣就保證了開關管Q1的柵極G比源極S高出10V，從而保證了VMOSFET充分導通。需要說明的一點是，雖然輔助電源是10V串聯穩壓電源，但當輸入電壓大於4V而小於10V時。此串聯穩壓電路起電壓跟隨作用。VMOSFET仍能導通。串聯穩壓電源設定10V輸出的原因，是防止高輸入電壓時VMOSFET的G、S極擊穿。


通過上述分析可以看出，這是一款相當好的N溝道VMOSFET驅動電路。電路結構簡單，構思巧妙，性能優良，特別適用於單電源供電的串聯型DC—DC開關變換器中。