Buck電源中絕緣柵場效應管的驅動方法

作者：王華彪 魏金玲 常輝 陳亞寧

一、 引言

圖一所示的單管降壓電源，拓撲很簡單，但由于MOSFET的源極電位不固定，驅動不是很容易。本文就斬波電源的不同驅動方式，分別就其電路的復雜性、驅動脈沖質量、價格成本以及工作頻率的適應性等方面進行了分析和比較。

二、各種驅動電路分析

1、 電平轉換直接驅動

當主電路的供電電壓不太高時，可插入圖二所示的電平轉換驅動電路。這種方法的優點是成本較低，缺點一是當輸入電壓Vin較高時不易處理好；二是電平移動驅動部分需要電荷泵供電，因此電路比較繁復。

2、 光電耦合器隔離驅動

這是一種常用的方法，如圖三所示，優點是電路比較成熟，但光耦次級需要隔離電源，由于光耦的速度不是很快，工作頻率不能太高，并可能降低電源的瞬態響應速度。

3、 變換MOSFET的位置，直接驅動

如圖四所示，將MOS管移到供電電源的負端，就可用IC輸出的信號直接驅動。優點是驅動成本低，缺點一是輸出地懸浮，抗干擾性差；二是不能直接引進反饋，需要再加光耦隔離傳送。

4、 變壓器直接隔離驅動

圖5所示這種直接驅動方法的突出優點是成本最低，但由于變壓器只能傳遞交流信號，因此輸出的正負脈沖幅值隨占空比而變，只適用于占空比在0.5左右、而且變化不大的情況。同時由于變壓器的負載是MOS管的輸入電容，驅動脈沖的前后沿一般不會很理想。

5、 有源變壓器驅動

用變壓器傳送信號，次級另加隔離電源和放大電路，如圖6所示。因為變壓器只傳送信號，因此響應比較快，工作頻率可以很高，次級有源，可以輸出比較陡峭的脈沖信號。缺點是要有一路隔離的電源供給。

6、 采用新型隔離驅動組件直接驅動

圖7示出的是采用KD103(原CMB3)型驅動模塊的斬波電路，該驅動組件是北京落木源公司開發出的單管隔離驅動器。該款驅動器使用變壓器隔離，采用分時技術，在輸入信號的上升和下降沿傳遞PWM的信號，在平頂階段傳遞能量，因而能夠輸出陡峭的驅動脈沖。這種驅動方法的優點是使用方便（在MOSFET功率不大時，只要如圖7連接就可以了），驅動脈沖質量好，工作頻率高，體積較小，輸入電壓最高可達1000V，價格也比較便宜。缺點是工作頻率低時要求的變壓器體積比較大，同時成本稍高些，但考慮到簡化了設計、并降低了裝配成本，總成本可能還要低些。

三、結語

下表總結了上面的分析，可以看出，在大多數情況下，采用KD103(原CMB3)專用斬波隔離驅動器是較佳的選擇。