[电源系列]二、低成本MOS快速关断电路原理分析
MOS的减速加速电路设计
加速电路1
PMOS关断时间较长。
当用100kHz的频率驱动PMOS时,PMOS G极的电压信号并不是一个脉冲波,PMOS一直处于线性放大的状态,并且无法关断。
因此需要电路来快速释放G、S间电容的电压来加速关断PMOS:
当V4输出高电平,M1导通,R1和R2分压V3,R8电压加D2压降等于R1电压,R8电压即为PMOS的VGS,PMOS导通。
当V4输出低电平,M1关闭,PMOS的S极电压高于G极,VGS=R1电压+Q1的Vbe,因此Q1导通,VGS电压通过Q1快速释放。
通过上面电路PMOS关断延时没有了,但开通速度还是很慢。引入图腾柱驱动:
当V4输出高电平,M1导通,V3通过R8、Q2的eb、R2到地,因此Q2导通,PMOS的G极接到地,VGS快速充电,最终电压为R1和R2分压V3时R1的电压。
如果是高低电平直接驱动的:
左图在控制端从高电平往低电平切换时,Vbe<0,Q1关断,放电电流从二极管D流出,Q2开启;右图在控制端从低电平往高电平切换时,G极电平不会瞬间变化,此时Vbe>0.7V,Q1导通,Q1快速将电荷从G极灌入,使G极电平快速上升,达到Q2快速关断的目的。
加速电路3
当PWM输入为高时:
三极管Q6导通,电流通过R14、R18、Q6到GND,V1接近约0.3V,V2为R14、R18的分压。V2通过D2、R17给电容充电,充电完成后电容上的压降约为R18上的电压减去D2压降。Q5的Vbe电压为D2上的电压,Q5截止。
当PWM输入为低时:
三极管Q6截止,由于MOS VGS上由于结电容的存在导致MOS无法快速关断,V1、V2电压相等,V1电压抬升,由于电容上的电压不能突变,D2截止,所以电容上电压通过R17、Q5、R18放电,Q5导通,电压为Q5导通电压,这样就实现了MOS的快速关断。