針對應(yīng)用選擇正確的MOSFET驅(qū)動器
目前，現(xiàn)有的MOSFET技術(shù)和硅工藝種類繁多，這使得選擇合適的MOSFET驅(qū)動器成了一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的過程。
從功能上講，MOSFET驅(qū)動器將邏輯信號轉(zhuǎn)變成較高的電壓和電流，以很短的響應(yīng)時(shí)間驅(qū)動MOSFET柵極的開和關(guān)。例如，使用MOSFET驅(qū)動器可以將一個(gè)5V、低電流的單片機(jī)輸出信號轉(zhuǎn)變成一個(gè)18V、幾安培的驅(qū)動信號來作為功率MOSFET的輸入。針對應(yīng)用選擇正確的MOSFET驅(qū)動器，需要對與MOSFET柵極電荷和工作頻率相關(guān)的功耗有透徹的理解。例如，不管柵極電壓的轉(zhuǎn)變快或慢，MOSFET柵極充電或放電時(shí)所需的能量是相同的。
MOSFET驅(qū)動器的功耗性能由以下三個(gè)關(guān)鍵因素決定：
1 MOSFET柵極電容的充電和放電引起的功耗；
2 MOSFET驅(qū)動器靜態(tài)電流引起的功耗；
3 MOSFET驅(qū)動器內(nèi)的交越導(dǎo)通（直通）電流引起的功耗。
其中，由MOSFET柵極電容的充電和放電引起的功耗是最重要的，特別是當(dāng)開關(guān)頻率較低時(shí)。功耗由式(1)計(jì)算得出。
Pc=Cg×Vdd2×F (1)
其中，Cg是MOSFET的柵極電容；Vdd是MOSFET驅(qū)動器的工作電壓（V）；F是開關(guān)頻率。
峰值驅(qū)動電流的重要性
除了功耗，設(shè)計(jì)人員必須理解MOSFET驅(qū)動器要求的峰值驅(qū)動電流和相關(guān)的開關(guān)時(shí)間。在某一應(yīng)用中，MOSFET驅(qū)動器和MOSFET的匹配由該應(yīng)用要求的功率MOSFET的開關(guān)速度決定。在任何應(yīng)用中，最理想的上升或下降時(shí)間基于多方面的要求，如電磁干擾（EMI）、開關(guān)損耗、引線/電路感應(yīng)系數(shù)和開關(guān)頻率。柵極電容、轉(zhuǎn)變時(shí)間和MOSFET驅(qū)動器的額定電流之間的關(guān)系由式(2)表示：
dT=[dV×C]/I (2)
其中，dT是開／關(guān)時(shí)間；dV是柵極電壓；C是柵極電容；I是MOSFET峰值驅(qū)動電流。
MOSFET柵極總電容完全可以由柵極總電荷（QG）決定。柵極電荷QG由式(3)得出：
QG=C×V (3)
最后得出I=QG/dT。在這種方法中，假定電流是恒定的。有一個(gè)不錯(cuò)的經(jīng)驗(yàn)是：電流的平均值等于MOSFET驅(qū)動器額定峰值電流的二分之一。
MOSFET驅(qū)動器的功率由驅(qū)動器的輸出峰值電流驅(qū)動能力決定。額定峰值電流通常是相對最大偏壓而言的。這就是說，如果使用的MOSFET驅(qū)動器的偏壓較低，那么它的峰值電流驅(qū)動能力也將被削弱。
例如，所需的MOSFET峰值驅(qū)動電流可通過以下供應(yīng)商數(shù)據(jù)手冊中的設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算得出。MOSFET柵極電荷為20nC（Q），MOSFET柵極電壓為12V（dV），開/關(guān)時(shí)間為40ns（dT），可得I=0.5A。
設(shè)計(jì)人員還可采用另外一種方法來選擇合適的MOSFET驅(qū)動器，即時(shí)間恒定法。在這種方法中，用到了MOSFET驅(qū)動器電阻、任何一個(gè)外部柵極電阻和集中電容。
Tcharge=((Rdriver+Rgate)×Ctotal)×TC (4)
這里，Rdriver是輸出驅(qū)動器級的導(dǎo)通電阻（RDS-ON）；Rgate是驅(qū)動器和MOSFET柵極間任何一個(gè)外部柵極電阻；Ctotal是柵極總電容；TC是時(shí)間常數(shù)的值。例如，Qtotal=68nC，Vgate=10V，Tcharge=50nsec，TC=3，Rgate=0Ω，Rdriver=(Tcharge/TC×Ctotal)-Rgate，可得Rdriver=2.45Ω。
當(dāng)式(4)表示一個(gè)R-C時(shí)間常數(shù)時(shí)，采用TC為3意味著充電后，電容充電量達(dá)到充電電壓的95%。在柵極電壓達(dá)到6V時(shí)，大多數(shù)的MOSFET完全處于“開”的狀態(tài)�；诖�，TC值為1時(shí)（即充電量達(dá)到充電電壓的63%時(shí)）可能就滿足應(yīng)用需求了，并且允許使用額定電流更低的驅(qū)動器IC。
電機(jī)控制應(yīng)用中的MOSFET驅(qū)動器選擇
讓我們來設(shè)計(jì)一個(gè)示例，即為電機(jī)控制應(yīng)用選擇一個(gè)MOSFET驅(qū)動器，在電機(jī)控制應(yīng)用中，電機(jī)的速度和旋轉(zhuǎn)方向是變化的。該應(yīng)用要求用于電機(jī)的電壓是可調(diào)的。通常，電機(jī)類型、功率開關(guān)拓?fù)浜凸β书_關(guān)元件將指定必需的柵極驅(qū)動電路以實(shí)現(xiàn)這種要求。
第一步是為該應(yīng)用選擇正確的功率開關(guān)元件，它由被驅(qū)動電機(jī)的額定功率來決定。一個(gè)需要考慮的重要參數(shù)是啟動電流值，它的值最高可以達(dá)到穩(wěn)態(tài)工作電流值的3倍。
